(ET5-08) Wechselstromschaltungen mit R, L und C

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Inhaltsverzeichnis:

In diesem Kursabschnitt betrachten wir Wechselstromschaltungen und thematisieren die Schaltung von Widerständen  R , Spule (Induktivität)  L  und Kondensators (Kapazität)  C .

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

Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET6-Wechselstromtechnik 1

Die Vertiefung der Wechselstromtechnik findest du im Kurs: ET7-Wechselstromtechnik 2

 

Wechselstromschaltungen – Überblick

Merk’s dir!

Wechselstromschaltungen - Widerstand, Induktivität, Kondensator
Wechselstromschaltungen – Widerstand, Induktivität, Kondensator

 

In den bisherigen Kurseinheiten der Kurse ET1-ET4 hast du Ohm’sche Widerstände in Verbrauchern, Induktivitäten in Spulen und Kapazitäten in Kondensator bereits kennengelernt und solltest auch in der Lage sein diese einzeln für sich zu berechnen.

Trotzdem hat sich zu den vorangegangen Betrachtungen jetzt geändert, dass wir keinen Gleichstromkreis mehr betrachten sondern stattdessen einen Wechselstromkreis.

 

Wechselstromschaltungen – Schaltzeichen

Nachfolgend findest du noch mal den Überblick der Schaltzeichen der elektrischen Bauteilen, die wir für die weitere Vorgehensweise benötigen. Es handelt sich bei den nachfolgenden Zeichen lediglich um eine kleine Auswahl der Gesamtheit. Viele Schaltzeichen kennzeichnen Sonderformen, die wir aber in diesem Kurs nicht thematisieren werden. 

 

Ohm’scher Widerstand – Schaltzeichen

Der Ohmsche Widerstand wird in Schaltplänen immer mit einen Rechteck dargestellt. Im Rechteck befindet sich entweder das Kurzzeichen des Widerstandes R oder direkt eine Angabe des Widerstandswertes mit ... \Omega. Gelegentlich tauchen auch beide Angaben auf R = ... \Omega 

 

Wechselstromschaltungen - Widerstand - Unterschiedliche Schaltzeichen
Wechselstromschaltungen – Widerstand – Unterschiedliche Schaltzeichen

 

Induktivität – Schaltzeichen

Die Induktivität (Spule) wird in Schaltplänen immer mit eine eher abstrakten Variante einer Spule dargestellt. Bei der Schrägansicht handelt es sich um eine Kette von U-Bögen (USA) oder Schlaufen (D). Gelegentlich verwendet man aber auch eine längliches weißes oder schwarzes Rechteck mit verlängernden Strichen an den Seiten.

Schaltzeichen Induktivität - unterschiedliche Schaltzeichen
Schaltzeichen Induktivität – unterschiedliche Schaltzeichen

 

Der ferromagnetische Kern einer Spule wird mit einem oder zwei zusätzlichen gerade(n) Strich(en) gekennzeichnet oder auch eine Darstellung mit einem Magnetsymbol ist gängig. Hinzu kommt die Angabe des Kurzeichens L 

Induktivität - unterschiedliche Schaltzeichen
Induktivität – unterschiedliche Schaltzeichen

 

Kapazität – Schaltzeichen

Die Kapazität (Kondensator) ähnelt eine wenig dem Schaltzeichen für eine Spannungsquelle. Hier sind jedoch beide vertikale Striche gleich lang. Oft werden auch keine Striche, sondern stattdessen Balken (farblich gefüllt oder ungefüllt) zur eindeutigen Kennzeichnung verwendet.

Kapazität - unterschiedliche Schaltzeichen
Kapazität – unterschiedliche Schaltzeichen

 

Je nach Kondensatorart kommen Angaben von + und – (Elektrolytkondensator), diagonale Pfeile (Drehkondensator) oder diagonaler Strich mit darauf liegenden Querstrich (Trimmer) hinzu.  

Kapazität - unterschiedliche Schaltzeichen 2
Kapazität – unterschiedliche Schaltzeichen 2

 

Auch ist neu, dass wir unterschiedliche elektrische Bauteile in Verbindung miteinander bringen. Bisher erfolgte die Betrachtung immer getrennt. Damit du aber den sicheren Umgang mit diesen Größen in Wechselstromschaltungen erlernst folgen unterschiedliche Beispiele mit ausführlichem Lösungsweg. 

 


Wechselstromschaltungen –  Schaltungsarten von Schaltelementen


Wir werden detailliert auf die Parallel- und Reihenschaltung der genannten Bauteile eingehen und diese auch mit Zeigerbildern grafisch bestimmen.

Die nachfolgenden Schaltvarianten betrachten wir:

 

Reihenschaltung von Schaltelementen

  • Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Induktivität
  • Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators

 

Kannst du dich noch erinnern?…

Die Reihenschaltung solltest du eigentlich aus dem Stehgreif kennen, aber nachfolgend siehst du trotzdem noch mal die Darstellung. Hier stellvertretend für zwei Widerstände in einem Schaltplan:

Wechselstromschaltung - Reihenschaltung von Widerständen
Wechselstromschaltung – Reihenschaltung von Widerständen

 

Parallelschaltung von Schaltelementen

  • Parallelschaltung eines Widerstandes und einer Induktivität
  • Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators

 

Kannst du dich noch erinnern?…

Die Parallelschaltung solltest du ebenfalls kennen, aber auch hier siehst du noch mal die Darstellung. Hier wieder stellvertretend für zwei Widerstände in einem Schaltplan:

Wechselstromschaltung - Parallelschaltung
Wechselstromschaltungen – Parallelschaltung

 

Wechselstromschaltungen – Vorgehensweise

Die Vorgehensweise erfolgt immer nach einem gleichbleibenden Schema:

I. Zuerst entwerfen wir den zugehörigen Schaltplan und versehen ihn mit die passenden sowie notwendigen Zählpfeilen und Zeigerangaben

II. Danach formulieren wir mit dem Maschensatz und dem Knotensatz die passenden Kirchhoff’schen Gesetze

III. Im Anschluss daran folgt die Anfertigung des Zeigerbildes basierend auf unseren Angaben

IV. Anschließend folgt die Berechnung der Beträge der Größen Spannung und Strom

V. Abschließend bestimmen wir den Phasenverschiebungswinkel.

 

Merk’s dir!

Wie du siehst, umfasst die komplette Betrachtung inklusive Berechnung fünf Schritte

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem du jetzt einen Überblick zu diesem Kursabschnitt hast, gehen wir über in den Berechnungsteil dieses Abschnittes. Wir starten im kommenden Kurstext mit der Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Induktivität.

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