DHBW-Mosb ELTRO1 Klausur 2017/11 Bayer MUSTERLÖSUNG r1.4.0a 1 Verständnisfragen 20

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1 dhbw-mosb_eltro_07-_lsg_r0a.doc Dipl.-Ing. F. Bayer DBW-Mosb ELTO Msterlsg., 07/ / DBW-Mosb ELTO Klasr 07/ Bayer MUSTELÖSUNG r..0a Verständnisfragen 0 Verständnisfragen nd ihre Lösng werden in der Archiv-Version nicht veröffentlicht

2 dhbw-mosb_eltro_07-_lsg_r0a.doc Dipl.-Ing. F. Bayer DBW-Mosb ELTO Msterlsg., 07/ / Temperatrabhängiger Widerstand 0 Lsg-Abb.. Temperatrabhängiger Widerstand (fortgesetzt) Man liest im thermischen Gleichgewicht bei AP A(T) ab: U T,A, V; I A 9 ma. Für die Last L erhält man damit: A(L) (U L I L ) (U 0 U T,A I A ) ([,]V 9 ma) A(L) (0,9 V 9 ma) Leistngsmsatz in T: P U I, V 9 ma 00 mw T, A T,A A d) Bei KS wird I Kipp überschritten: Bereich der Eigenerwärmng. Im thermischen Gleichgewicht ist I KS ma (abgel.) nd P T, KS U 0 I KS V ma 80 mw ϑs ϑa Therm. Grndgleichng: PT,KS Tth ϑ S PT,KS th + ϑa 0,8 W 0 K/W+ + 8 a) Thermistor with Positive Temperatre oefficient, PT; dt.: Kaltleiter b) Lsg-Abb.. Schaltng c) AG: gespiegelte Widerstandsgerade mit Steigng m /L; Achsenabschnitte U 0 nd U 0 /L 00 ma. AP A(T) im kalten Zstand des PT liegt links von I Kipp (Bereich der Fremderwärmng) nd ist damit stabil. e) Abgel.: AP B(L) (, V ma); er befindet sich rechts von I Kipp. Die Schaltng ist damit nicht wieder betriebsbereit. [I nd U L betragen im AP B ca. % der Nennwerte von AP A, damit sinkt P L im AP B af ca.,%]. Wiederbereitschaft: Schalter S öffnen nd T hinreichend lange abkühlen lassen (t > τ th,max ), sodass sich beim erneten Schließen wieder AP A einstellen kann. Anm. : Ergibt sich beim erneten Schließen temperatrbedingt Schnittpnkt (nicht stabil), stellt sich im thermischen Gleichgewicht wieder AP B ein. Anm. : aben die Kennlinien von L nd PT insgesamt nr einen Schnittpnkt (der links von I Kipp liegt), ist die Schaltng nach Entfernen des Krzschlsses sofort wieder betriebsbereit. Dies ist jedoch nicht der typische Anwendngsfall.

3 dhbw-mosb_eltro_07-_lsg_r0a.doc Dipl.-Ing. F. Bayer DBW-Mosb ELTO Msterlsg., 07/ / Kondensator 0 a) Das DUT ist ein pogsabhängiger technischer Kondensator (z.b. Elko ) ; U 0 ist eine D-Qelle: Selbstentladng Isolationswiderstand ISO b) ist ein nabhängiger Energiespeicher; es handelt sich m ein System. O. mit konstanten Koeffizienten. Damit ist anwendbar: [ s s( ) ] exp( t / ) + ( ) exp( t / τ) s( t) τ s ; τ i ; i ISO M ( t) ( t) exp ( t / τ) ( ) t t τ t t 0 s τ,97 0 s ( ) t ( ) t 0,98 τ i τ,97 0 s i 9,7 MΩ As 00 0 V i ISO M i M ISO M i 00 9,7 ISO MΩ, MΩ 00 9,7 (Anm.: rel. niedrig; Elko!) c) Lsg-Abb. Kondensator (fortgesetzt) d) eihenschwingkreis: Z min bei f res ; man liest in Afg-Abb.. ab: f res 0 Mz 00 kz e) f << f r : kapazitiv ( 0 ); f >> f r : indktiv ( ESL). Vorassetzng ist, dass die Krven hinreichend in Geradenabschnitte übergehen. Man liest deshalb bei möglichst tiefer bzw. hoher Freqenz ab. 0 : des einfacheren Aslesens halber z.b. f kz; Z X Ω As 0 0, F π f X π 0 0 V ESL: d. einf. Aslesens halber z.b. f 0 Mz; Z X L Ω X Vs ESL L, n π f π 0 A f f rres : rein-ohmsch: ES ES 0 mω f) X LP X P fres () π LP P π ESL 0 0 F, F π fres ESL 9 π 00 0, 0 ( ) ( ) Dieser Wert ist detlich z groß, da die parasitäre freqenzabhängige ESL als transformierte Parallelindktivität Lp in () eingesetzt werden müsste (hingegen ist P bei praktisch asgeführten Kondensatoren wegen der hohen Güte nahez gleich 0 ). Lt. Datenblatt: 0 0 F. Eine genaere Bestimmng der Elemente des ESB ist nr mit der zsätzlichen Phaseninformation (Phasenfreqenzgang ϕ Z ) möglich oder z.b. über die messtechnische Ermittg von S-Parametern (komplexwertige Vierpolbetrachtng von Z).

4 dhbw-mosb_eltro_07-_lsg_r0a.doc Dipl.-Ing. F. Bayer DBW-Mosb ELTO Msterlsg., 07/ / Diode 0 Diode (fortgesetzt) U 0 V a) PY 0 0 (0 00 ma); PX ( V 0) V 8 Ω Mit Geradengleichng oder Ähnlichkeitssätze Dreieck etc: PX* ( V 0 ma) Lsg-Abb.. Lsg-Abb.. c) r d as d); as Afg.: Û 0, V; U AP V; harmon. Schwingng abgel.: AP ( U I ) (, V 0 ma) F, AP AP Lsg-Abb.. b) albleiter sind meist wie hier asgeprägte eißleiter: bei höherer Sperrschichttemp. ϑ J fließt bei gleicher Spannng U F ein höherer Strom I F : Kennlinie (). [Temp.-beiwert ca. (, )mv/k] c) S. Lsg-Abb.. d) S. Lsg-Abb.. U T 0, V r / m /S (00 ms) Ω d / Î Û rd 0, V Ω 0 ma I AP wird z.b. mit der Geradengleichng über m S nd damit / r d berechnet; beachten Sie jedoch: D U AP / I AP! y m x+ b IAP S ( U AP U Th ) ms ( 0,)V 00 ma D U I V 00 ma Ω AP AP Wirkleistg. allg.: P p( t) ( t) i( t) ; mit harmon. Schwingng erhält man für Amplitden. D-Werte: Û U AP Î rd P + + I AP D rd D 0, V V 0,0 A Ω P + + 0, A Ω Ω Ω P (,+ 00) mw 0, mw

5 dhbw-mosb_eltro_07-_lsg_r0a.doc Dipl.-Ing. F. Bayer DBW-Mosb ELTO Msterlsg., 07/ / Magnetischer Kreis: bmagnet 0 Magnetischer Kreis: bmagnet (fortgesetzt) a) Φ 0 l r 9, 0 A pol π 0 7 0,, 0 0 mges + ml ( 79+ 9,) Lsg-Abb.. artpapier kann wg. r : Vakm bzw. Lft gleichgesetzt werden b) c) ( i l i) ; Vi Φ mi i l i Θ I N Lsg-Abb.. δ 0, 0 ml A pol π F - π 0 70 Vs B L, T (Tesla) A pol,ges 0 m B Fe BL : B, T abgel. as Diagramm: Fe 00 A/m B 0 r B, Fe rfe, Fe π d) Φ B A Φ B APol, 0 Θ I N m,ges Φ Φ m,ges Φ 8 0, 0 I N 000 ( ) Vs,0 A Vs, 0 N 000 L,8 oder m,ges 8 0 L I N Φ N Φ 000, 0 L I,0 e) δ ml m,ges L Die Indktivität L nimmt ab,8 Aber: Lftspalt δ mss klein sein gegenüber der vom Flss Φ drchströmten Fläche (hier Polfläche). Sonst kommt es zr Feldlinienafweitng; Extremfall: entfernter Anker. Dann schließen sich die Lftlinien im Unendlichen nd ml wird sehr klein (vgl. Stabsple mit Kern: ml 0).