Einphasiger Wechselstrom Flashcards
Merkmale Wechselstrom
- positive und negative Fläche muss gleich gross sein
- Verlauf der Kurve muss periodisch sein
- Werte Strom/Spannung sind zeitlich nicht konstant (+/-)
- keine bestimmte Kurvenform
Welche Kurvenform ist in der Energietechnik die Wichtigste?
Sinusförmige Kurve, entsteht durch Drehbewegung des Generators.
Vorteile Wechselstrom
- einfache Herstellung
- transformierbar, verlustarme Übertragung
- Frequenzen (RSE. FU)
- einfache Konstruktion von Motoren (Asynchronmotor)
- Nulldurchgang, gut schaltbar
Nachteile Wechselstrom
- es entstehen Blindleistungsverluste (kapaitiv) bei langen Leitungen
Was ist eine Alternative zu den Wechselstrom Hochspannungsübertragungen?
HGÜ —> Hochspannungs-gleichstrom Übertragung
Wie kann eine Spannungs induziert werden?
Durch bewegen eines Leiters in einem homogenen Magnetfeld.
Ui=ΔΦ/Δt mag. Flussänderung/Zeit während Änderung
Bei wie viel Grad ist die induzierte Spannung am grössten?
90° und 270° –> hier schneidet man am meisten Feldlinien
Bei wie viel Grad ist die induzierte Spannung am niedrigsten?
0°, 180° und 360° –> hier werden keine Feldlinien geschnitten
Was ist die Periodendauer
Dauer einer Periode von 0° - 360° (komplette
Sinuskurve)
Was ist die Frequnez
Anzahl periodischen Vorgänge pro Sekunde
Wie lange dauert eine Periode bei 50Hz?
20ms (1/50Hz)
Was für Generatorenarten gibt es?
Innenpol- und Aussenpolmaschine
Wie verhält sich die Polpaarzahl zur Frequenz?
Je mehr Polpaare desto grössere Frequenz
Was ist die Wellenlänge Lambda?
Zurückgelegte Strecke mit Lichtgeschwindigkeit pro Periodendauer –> Wellenlänge
Hörbarer Frequenzbereich/Wellenlänge?
20 Hz - 20’000 Hz / 30’000 km - 30 km
Sichtbarer Frequenzbereich/Wellenlänge?
10 hoch 11 HZ - 10 hoch 12 Hz / 380nm - 700nm
Einheitskreis
- Drehbewegung immer im Gegenuhrzeigersinn
- Radius = 1 (Einheitslos)
- Gradmass = 0° - 360° oder Bogenmass = 0 - 2π
- Aus dem Zeigerdiagramm des Einheitskreises lässt sich das Liniendiagramm herleiten.
GAGA / HHAG
GAGA Hühner-Hof-AG ( G= Gegenkatete, A = Ankatete) GK/H = sin AK/H = cos GK/AK = tan AK/GK = ctan
Kreisfrequenz / Winkelgeschwindigkeit ω
Die Zeigerspitze des Einheitskreises bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit (v) und legt dabei in einer Periode (T) den Weg (U–>2π) zurück. Einheit: 1/s
Bezeichnungen der Spannung/Strom
U = Ueff = Effektivwert der Spannung u = Momentanwert der Spannung
û = Spitzenwert, Amplitude, Peak, Scheitelwert der Spannung
û + Hut unten = Spitze-Spitze-Wert der Spannung
(Bei Strom identisch)
Momentanwert (Augenblickswert) u + i
Wert der Spannung/Strom bei einem bestimmten Zeitpunkt auf der Sinuskurve.
Arithmetischer Mittelwert oder Gleichrichtwert u(m) + i(m)
Einweggleichrichter (1 Halbwelle): A=2 –> 2/2π = 0.318 u(m) = û * 0.318 i(m) = î * 0.318
Zweiweggleichrichter (2 Halbwellen): A=4 –> 4/2π = 0.636 u(m) = û * 0.636 i(m) = î * 0.636
Effektivwert (quadratischer Wurzelmittelwert) U45° + I45°
U45° = û * sinα = 325V * sin45° = 230V
Da Spannung und Strom ständig ändern benötigt man einen Wert im Mittel. Dies ist der Effektivwert. (Gemessener Wert)
Was ist der Unterschied zwischen TRMS und RMS Messgeräten?
RMS: kann nur sinusförmige Wechselspannungen/ströme messen. Mist den Scheitelwert und rechnet diesen * Wurzel 2
TRMS: kann auch nicht sinusförmige Wechselspannungen/Ströme messen. Misst verschiedene Momentanwerte der Sinuskurve und berechnet den Mittelwert.
Was ist beim berechnen mit Vektoren zu beachgten?
- eine bestimmte Stecke und eine Richtung (gleiche) kann addiert oder subtrahiert werden.
- Wenn nicht gleiche Richtung muss vektoriell gerechnet werden. Immer Anfang mit ende verbinden.
- oder Berechnung mit Trigonometrie.
Was ist der Wirkwiderstand
- rein Ohmscher Widerstand. Strom + Spannung in Phase. cos Phi 1 - Phasenverschiebungswinkel 0°
Wie verhält sich Strom und Spannung bei induktiven Blindwiderständen?
- bei Induktivitäten die Ströme sich verspäten.
- Strom ist um 90° der Spannung nacheilend. (nur bei idealen Spulen –> kein Ohmscher Anteil)
Prinzip Induktiver Blindwiderstand. Herleitung
- Wechselspannung wird an Spule angelegt.
- Dadurch fliesst ein Wechselstrom
- Hat einen Magn. Fluss ϕ zur Folge, durchflutet Spule.
- Magn. Flussänderung induziert eine Selbstinduktionspannung Ui –> 180° verschoben zu U
- Die Selbstinduktionsspannung ist der Ursprungsspannung entgegengesetzt.
- Die Spulenspannung wird so begrenzt (Uspule = U - Ui)
- Dadurch kleinerer Stromfluss, somit grösserer induktiver Blindwiderstand XL.
Wie verhält sich der induktive Blindwiderstand zur Frequenz?
- höhere Frequenz –> grösserer Widerstand (XL=2πf*L)
- höhere Frequenz erzeugt eine höhere Selbstinduktionsspannung –> weniger Spannung an der Spule.
Wie verhält sich die Induktivität L bei Spulen?
- Die Induktivität ist vom Aufbau/Material abhängig und kann nur durch eine Änderung an der Spule (Hardware) geändert werden. Somit Konstant.
Wie verhält sich Strom und Spannung bei kapazitiven Blindwiderständen?
- Beim Kondensator der Strom eilt vor.
- Strom ist um 90° der Spannung voreilend. (nur bei idealen Kondensatoren
- Auch in der Praxis der Fall ( beinahe Ideale Kondens.)
Prinzip Kapazitiver Blindwiderstand. Herleitung
- Anfangs keine Spannung am Kondensator –> keine Potentialdifferenz –>keine Ladungsträger auf den Platten –> somit maximaler Stromfluss möglich.
- Spannung am Kondensator im Maximum –> alle Ladungsträger auf Platten verteilt –> Stillstand der Ladungsträger –> Strom im Nulldurchgang ( kein Stromfluss )
Wie verhält sich der kapazitive Blindwiderstand zur Frequenz?
- Je höher die Frequenz umso schneller werden die Ladungen verschoben –> grösserer Strom –> kleinerer Widerstand Xc.
- Xc = 1/ 2πf*C - Frequenz höher –> Widerstand kleiner
Wie setzt sich die Impedanz (Wechselstromwiderstand) zusammen?
- ohmscher Widerstand + blinden Widerstandsanteil
