(ET2-23) – Spannungsgespeiste Brücke [Grundlagen, Lernclips, Beispiele]

Nachdem wir die Brückenschaltung bis jetzt nur allgemein betrachten haben, möchten wir dir diesem Kursabschnitt ausführlich die Spannungsgespeiste Brücke und anschließend die Stromgespeiste Brücke vorstellen. Obwohl dieses Thema, wenn man es ein mal verstanden hat, sehr einfach ist, könnten bis jetzt noch viele Fragezeichen auf deiner Stirn stehen. Diesen Zustand ändern wir nun in diesem Kurstext und stellen dir die spannungsgespeiste Brücke genau vor.

Für ein optimales Verständnis helfen dir in diesem Kapitel drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET2-Gleichstromtechnik

Spannungsgespeiste Brücke - Glühbirnen — Spannungsgespeiste Brücke – Glühbirnen

Zu Beginn dieses Themas wollen wir gemeinsam anhand eines Beispiels verdeutlichen, worin sich eine spannungsgespeiste Brücke (dieser Kurstext) und eine stromgespeiste Brücke (Folgekurstext) unterscheiden.

Beispielaufgabe – Spannungsgespeiste Brücke

Wir speisen in eine Brückenschaltung entweder einen konstanten Strom oder eine konstante Spannung ein.

Beispiel: Spannungsgespeiste Brücke!

Die Brückenschaltung beinhaltet vier Widerstände, welche zwei gegenüberliegende Verbindungspunkte aufweisen.

Die beiden weiteren Verbindungspunkte stellen den Ausgang dar, an welchem die Spannung $U_{Aus}$ abgegriffen werden kann.

Unser Ziel ist nun im ersten Schritt den Innenwiderstand $R_{iner}$ der Ersatzschaltung für diese Brückenschaltung mit einer Spannungsspeisung zu berechnen.

Bevor wir mit der Berechnung starten, schauen wir uns zunächst die nächste Abbildung an. In der zugehörigen Abbildung ist die Spannungsgespeiste Brücke mit den 4 Widerständen dargestellt:

Spannungsgespeiste Brücke - Überblick — Spannungsgespeiste Brücke – Überblick

Obwohl wir mit der obigen Abbildung schon viele Informationen gewinnen können, ist es für uns sinnvoll die Abbildung für unsere Belange anzupassen. In der nächsten Abbildung findest du die entsprechende Ersatzschaltung mit dem eingezeichneten Innenleitwert der Ersatzschaltung.

Spannungsgespeiste Brücke - Ersatzschaltung — Spannungsgespeiste Brücke – Ersatzschaltung

Lösungsweg

Jetzt betrachten wir die genaue Vorgehensweise zur Berechnung der obigen Brückenschaltung mit Spannungsspeisung. Wir können in diesem Zusammenhang sowohl die Spannungen als auch die Quellenspannung und den Innenwiderstand der Ersatzschaltung ermitteln.

1. Berechnung der Spannungen $U_1$ und $U_3$ mit Hilfe der Spannungsteilerregel:

1.1 Spannung $U_2 = U \cdot \frac{R_2}{R_2 + R_3}$

sowie

1.2 Spannung $U_x = U \cdot \frac{R_x}{R_x + R_1}$

2. Berechnung der Quellenspannung $U_Q$ mit Hilfe des Maschensatzes.

Quellenspannung $U_Q = U_x - U_2 = U \cdot \frac{R_3 \cdot R_x - R_2 \cdot R_1}{(R_2 + R_3) \cdot R_x + R_1}$

3. Berechnung des Innenwiderstandes $R_{iner}$ der Ersatzschaltung mit Hilfe eines Kurzschlusses & der Berechnung des Widerstandes zwischen den Ausgangsklemmen:

Innenwiderstand $R_{iner} = \frac{1}{G_2 + G_3} + \frac{1}{G_x + G_1}$

Was kommt als Nächstes?

Im nächsten Kurstext erläutern wir dir als zweite Variante einer Brückenschaltung, die stromgespeiste Brücke ausführlich.

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