Einphasiger Wechselstrom Teil 1

Question 1

4 Merkmale des Wechselstroms

Answer 1

• positive und negative Fläche muss gleich gross sein
• Verlauf muss periodisch sein
• Werte von Strom / Spannung sind zeitlich nicht konstant
• keine bestimmte Kurvenform

Question 2

Welches ist in der Energietechnik die wichtigste Kurvenform und warum?

Answer 2

Die Sinusförmige –> entsteht durch die Drehbewegung des Generators!

Question 3

Wechselstrom: 5 Vorteile und 1 Nachteil

Answer 3

Vorteile:
- einfache Herstellung (Generator)
- transformierbar –> verlustarme Übertragung
- Nulldurchgang –> gut schaltbar
- Frequenzen (NKE usw.)
- einfache Konstruktion von Motoren (ASM)
Nachteil:
- Blindleistungsverluste (Kapazität) bei langen Leitungen

Question 4

HGÜ

Answer 4

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung –> keine / weniger Blindleistungsverluste

Question 5

Wo ist die induzierte Spannung am grössten und warum?

Answer 5

Bei 90° und 270°, weil dort die meisten Feldlinien geschnitten werden.

Question 6

Wo ist die induzierte Spannung am kleinsten und warum?

Answer 6

Bei 0° / 360° und 180°, weil dort keine Feldlinien geschnitten werden.

Question 7

Periodendauer bei 50Hz?

Answer 7

20ms

Question 8

Was versteht man unter der Frequenz?

Answer 8

Anzahl Perioden pro Sekunde –> 1 Periode = 360° vom Einheitskreis

Question 9

Wellenlänge λ (Lambda)

Answer 9

Strecke welche der Strom mit Lichtgeschwindigkeit (300’000km/s) in einer Periode T durchläuft.
Je höher die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge.

Question 10

Frequenzbereich Ton

Answer 10

20Hz-20’000Hz

Question 11

Frequenzbereich Lichtstrahlung

Answer 11

380nm-700nm

Question 12

Einheitskreis (Zeigerdiagramm)

Answer 12

• Aus dem Zeigerdiagramm lässt sich das Liniendiagramm herleiten.
• Radius r = 1
• Umfang / Winkel: Gradmass 0°-360° (DEG) oder Bogenmass 0-2π (RAD) 2π = U = 2rπ = 21π

Question 13

Eselsbrücke sin, cos, tan, ctan

Answer 13

GAGA (GAGA)
HHAG (Hühner-Hof AG)
sin, cos, tan, ctan (Reihenfolge Taschenrechner)

Question 14

Kreisfrequenz / Winkelgeschwindigkeit ω

Answer 14

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

Question 15

Bezeichnungen der Spannung

Answer 15

U = Ueff = Effektivwert der Spannung
u = Momentanwert der Spannung
û = Spitzenwert, Amplitude, Peak, Scheitelwert der Spannung
û + Hut unten = Spitze-Spitze-Wert der Spannung

Question 16

Bezeichnungen des Stroms

Answer 16

I = Ieff = Effektivwert des Stroms
i = Momentanwert des Stroms
î = Spitzenwert, Amplitude, Peak, Scheitelwert des Stroms
î + Hut unten = Spitze-Spitze-Wert des Stroms

Question 17

Momentanwert (Augenblickswert) u + i

Answer 17

u = û * sinα
i = î * sinα

Question 18

Arithmetischer Mittelwert oder Gleichrichtwert u(m) + i(m)

Answer 18

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

Question 19

Effektivwert (quadratischer Wurzelmittelwert) U45° + I45°

Answer 19

U45° = û * sinα = 325V * sin45° = 230V

Question 20

Unterschied RMS / TRMS

Answer 20

RMS: Root Mean Square (nur sinusförmige Kurven)
TRMS: True Root Mean Square (auch andere Kurven können gemessen werden)

Question 21

Ein Vektor hat immer:

Answer 21

Eine bestimmte Strecke und eine Richtung.

Es dürfen nur Vektoren mit gleicher Richtung math. addiert / subtrahiert werden.

Question 22

Wirkwiderstand

Answer 22

Wechselstrom I und Wechselspannung U sind in einem Wirkwiderstand R phasengleich –> cosφ = 1

Question 23

Induktiver Blindwiderstand

Answer 23

Der Strom ist der Spannung um 90° nacheilend (ideale Spule, R=0). Eselsbrücke: Bei Induktivitäten die Ströme sich verspäten.

Question 24

Weshalb ist der Strom bei Induktivitäten nacheilend?

Answer 24

Wechselspannung -> Wechselstrom -> magnetsicher Fluss -> durchflutet die Spule selber -> Selbstinduktionsspannung (180° entgegen der Ursachenspannung) -> kleine wirksame Spannung an der Spule (ΔU=U-Ui) -> lässt nur einen kleinen Stromfluss zu -> grosser Widerstand => induktiver Blindwiderstand XL

Question 25

Höhere Frequenz an einer Induktivität bedeutet?

Answer 25

Grösserer induktiver Blindwiderstand XL.

XL = 2π * f * L

Question 26

Induktivität L einer Spule ist abhängig von?

Answer 26

Windungszahl, Grösse und Material

Question 27

Kapazitiver Blindwiderstand

Answer 27

Der Strom ist der Spannung um 90° voreilend (idealer Kondensator, R=0, in der Praxis annähernd ideal). Eselsbrücke: Kondensator, Strom eilt vor.

Question 28

Weshalb ist der Strom bei Kapazitäten voreilend?

Answer 28

SPANNUNG AN KONDENSATOR IM MAXIMUM -> alle Ladungen auf Kondensatoren-Platten verteilt -> Stillstand des Ladungsträgers -> Strom im Nulldurchgang
SPANNUNG IM NULLDURCHGANG -> keine Ladungsträger auf Kondensatoren-Platten -> maximaler Stromfluss möglich

Question 29

Höhere Frequenz an einer Kapazität bedeutet?

Answer 29

Kleinerer kapazitiver Blindwiderstand XC.

XC = 1 / 2π * f * C

Question 30

Impedanz (Wechselstromwiderstand)

Answer 30

Gesamtwiderstand bei einer Phasenverschiebung bestehend aus ohmschen Widerstand und Blindwiderstand.