Elektrotechnik für Ingenieure 2: Wechselstromtechnik, Ortskurven, Transformator, Mehrphasensysteme. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium

Dieses Lehr- und Übungsbuch behandelt in ausführlicher und systematischer Weise die Grundlagen und Berechnungsverfahren der Wechselstromtechnik, die Ortskurven, den Transformator und die Dreiphasensysteme. Die Inhalte wurden durch intensive Mitarbeit von Studierenden und Kollegen immer wieder verbessert. Zahlreiche Aufgaben mit ausführlichen Lösungen im Anhang ergänzen die theoretischen Abhandlungen und ermöglichen eine gute Prüfungsvorbereitung. Ein Verzeichnis der verwendeten Schreibweisen, Formelzeichen und Einheiten sowie zusätzliche Empfehlungen für Studierende erleichtern das Arbeiten mit dem Buch. Vorwort 5 Inhaltsverzeichnis 7 Inhaltsübersicht 9 Schreibweisen, Formelzeichen und Einheiten 10 Vorbemerkungen zum Kapitel 4 13 Vorbemerkungen zum Kapitel 5 14 Vorbemerkungen zum Kapitel 6 14 Vorbemerkungen zum Kapitel 7 14 Vorbemerkungen 14 4 Wechselstromtechnik 15 4.1 Wechselgrößen und sinusförmige Wechselgrößen 15 4.1.1 Wechselgrößen 15 4.1.2 Sinusförmige Wechselgrößen 17 4.2 Berechnung von sinusförmigen Wechselgrößen mit Hilfe der komplexen Rechnung 19 4.2.1 Notwendigkeit der Berechnung im Komplexen 19 4.2.2 Die Darstellung sinusförmiger Wechselgrößen durch komplexe Zeit-funktionen, Lösung der Gleichung im Komplexen und Rückführung in die gesuchte Zeitfunktion (rechnerisches Verfahren) 22 4.2.3 Die Darstellung sinusförmiger Wechselgrößen durch Zeiger und die Ermittlung der gesuchten Zeitfunktion mit Hilfe des Zeigerbildes (grafisches Verfahren) 27 4.2.4 Das Rechnen mit komplexen Effektivwerten in Schaltungen mit komplexen Operatoren bzw. komplexen Widerständen und komplexen Leitwerten (Symbolische Methode) 33 4.2.5 Lösungsmethoden für die Berechnung von Wechselstromnetzen 37 4.3 Wechselstromwiderstände und Wechselstromleitwerte 42 4.4 Praktische Berechnung von Wechselstromnetzen 78 4.5 Die Reihenschaltung und Parallelschaltung von ohm-schen Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten 108 4.5.1 Die Reihenschaltung von Wechselstromwiderständen – die Reihenoder Spannungsresonanz 108 4.5.2 Die Parallelschaltung von Wechselstromwiderständen – die Paralleloder Stromresonanz 121 4.6 Spezielle Schaltungen der Wechselstromtechnik 137 4.6.1 Schaltungen für eine Phasenverschiebung von 90° zwischen Strom und Spannung 137 4.6.2 Schaltung zur automatischen Konstanthaltung des Wechselstroms – die Boucherot-Schaltung 140 4.6.3 Wechselstrom-Messbrückenschaltungen 142 4.7 Die Leistung im Wechselstromkreis 152 4.7.1 Augenblicksleistung, Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung und komplexe Leistung 152 4.7.2 Die Messung der Wechselstromleistung 175 4.7.3 Verbesserung des Leistungsfaktors – Blindleistungskompensation 181 4.7.4 Wirkungsgrad und Anpassung 188 5 Ortskurven 200 5.1 Begriff der Ortskurve 200 5.2 Ortskurve „Gerade“ 202 5.3 Ortskurve „Kreis durch den Nullpunkt“ 207 5.4 Ortskurve „Kreis in allgemeiner Lage“ 221 5.5 Ortskurven höherer Ordnung 224 6 Der Transformator 232 6.1 Übersicht über Transformatoren 232 6.2 Transformatorgleichungen und Zeigerbild 234 6.3 Ersatzschaltbilder mit galvanischer Kopplung 244 6.4 Messung der Ersatzschaltbildgrößen des Transformators 251 6.5 Frequenzabhängigkeit der Spannungsübersetzung eines Transformators 256 7 Mehrphasensysteme 263 7.1 Die m-Phasensysteme 263 7.2 Symmetrische verkettete Dreiphasensysteme 270 7.3 Unsymmetrische verkettete Dreiphasensysteme 281 7.4 Messung der Leistungen des Dreiphasensystems 293 Anhang: Lösungen der Übungsaufgaben 298 4 Wechselstromtechnik 298 5 Ortskurven 345 6 Transformator 361 7 Mehrphasensysteme 371 Verwendete Literatur 383 Weiterführende Literatur 383 Sachwortverzeichnis 384 Dieses Lehr- und Übungsbuch behandelt in ausführlicher und systematischer Weise die Grundlagen und Berechnungsverfahren der Wechselstromtechnik, die Ortskurven, den Transformator und die Dreiphasensysteme. Die Inhalte wurden durch intensive Mitarbeit von Studierenden und Kollegen immer wieder verbessert. Zahlreiche Aufgaben mit ausführlichen Lösungen im Anhang ergänzen die theoretischen Abhandlungen und ermöglichen eine gute Prüfungsvorbereitung. Ein Verzeichnis der verwendeten Schreibweisen, Formelzeichen und Einheiten sowie zusätzliche Empfehlungen für Studierende erleichtern das Arbeiten mit dem Buch. Der Inhalt - Wechselstromtechnik - Ortskurven - Transformator - Mehrphasensysteme - Lösungen der Übungsaufgaben Die Zielgruppen Studierende der Ingenieur- und Naturwissenschaften, insbesondere Elektrotechnik, Technische Informatik und Physik an Fachhochschulen und Technischen Hochschulen, Universitäten und Berufsakademien Der Autor Prof. Dr.-Ing. Wilfried Weißgerber lehrte an der Fachhochschule Hannover Grundlagen der Elektrotechnik, Höhere Mathematik und Theoretische Elektrotechnik Front Matter....Pages I-XIV 4 Wechselstromtechnik....Pages 1-185 5 Ortskurven....Pages 186-217 6 Der Transformator....Pages 218-248 7 Mehrphasensysteme....Pages 249-283 Anhang: Lösungen der Übungsaufgaben....Pages 284-368 Back Matter....Pages 369-372