Fachhochschule Münster. Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik

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1 Studiengang Physikalische Technik Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik Prof. Dr.-Ing. Peter Richert Dipl.-Ing. Peter Furchert Dipl.-Ing. Wolfgang Göbel Fachhochschule Münster Fachbereich Elektrotechnik Stegerwaldstraße Steinfurt Labor Kommunikationstechnik, R 222B, Tel.: , Fax: Labor Elektrische Antriebe, R 121, Tel.: , Fax:

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3 Fachbereich Elektrotechnik Inhaltsverzeichnis 0 Hinweise zur Durchführung Allgemeines Versuchsteilnahme Verantwortung Versuchsdurchführung Versuchsende Meßergebnisse Messung einer Kennlinie Versuchsbericht Testatliste Zeitbedarf Ausarbeitung des Versuchsberichtes Verhütung von elektrischen Unfällen Kenntnisnahme Fehlerkurven von Meßgeräten Grundlagen Anzeigefehler Kalibrierung Klemmenwiderstand Mittelwert und Standardabweichung Geräteliste Meßaufgaben Kalibrierung eines Strom-Meßbereiches Kalibrierung eines Spannungs-Meßbereiches Kalibrierung eines Widerstands-Meßbereiches Drehstrom-Asynchronmotor Grundlagen Arbeitsprinzip Betriebseigenschaften Kreisdiagramm Geräteliste Meßaufgaben Bestimmung der Maschinendaten Bestimmung der Maschinenverluste Bestimmung des Kreisdiagramms Experimentelle Bestimmung des Wirkungsgrades Oktober i- versuche-i

4 Fachbereich Elektrotechnik Fachhochschule Münster 3 Gleichstrommotor Grundlagen Arbeitsprinzip Fremderregter Gleichstrommotor Reihenschlußmotor Einsatzgebiete von Gleichstrommotoren Energieversorgung Geräteliste Messaufgaben Steuerkennlinie des Erregerstromes Steuerkennlinie der Ankerspannung Belastungskennlinie Spannungsteiler und Ersatzspannungsquelle Grundlagen Stellkennlinie Wirkungsgrad Verbraucherspannung Ersatzspannungsquelle Experimentelle Ermittlung der Kenngrößen Rechnerische Ermittlung der Kenngrößen Leistung Geräteliste Meßaufgaben Belasteter Spannungsteiler Ersatzspannungsquellen Wechselstrombauelemente Grundlagen Wechselspannung Ohm scher Widerstand Spule Kondensator Transformator Reihenschaltung Zeigerdiagramme Effektivwerte Geräteliste Meßaufgaben Kenngrößen eines Transformators Leerlaufkennlinie Leerlaufmessung Kurzschlussmessung Ohm sche Belastungsmessung Kapazitive Belastungsmessung Wirkwiderstand einer realen Spule Induktivität einer reale Spule Kondensator Reihenschaltung aus Spule und Kondensator versuche-ii -ii- 5. Oktober 2000

5 Fachbereich Elektrotechnik 6 Dreileiter-Drehstromnetz Grundlagen Drehstromsystem Wirkleistung im Dreileiter-Netz bei symmetrischer Belastung Wirkleistung im Dreileiter-Netz bei gleicher oder ungleicher Last Blindleistungsmessung mit einem elektrodynamischen Leistungsmesser Blindleistung im Dreileiter-Netz bei gleicher Last Blindleistung im Dreileiter-Netz bei gleicher oder ungleicher Last Zeigerdiagramme Geräteliste Meßaufgaben Symmetrische ohmsch-induktive Last Symmetrische ohmsch-kapazitive Last Symmetrische ohmsch-induktive-kapazitive Last Ungleiche Last Tabellenverzeichnis 0.1 Protokollieren der Messungen Geräteliste Geräteliste Geräteliste Geräteliste Geräteliste Geräteliste Abbildungsverzeichnis Fehlerkurve eines Spannungsmessers mit eingezeichneten Fehlergrenzen Kalibrator Metratop 90C Meßschaltungen zur Kalibrierung eines Strom-Meßbereiches Meßschaltungen zur Kalibrierung eines Spannungs-Meßbereiches Meßschaltungen zur Kalibrierung eines Widerstands-Meßbereiches Schleifdraht-Widerstandsmeßbrücke Metrapoint-Wheatstone und digitales Multimeter Voltcraft Oktober iii- versuche-iii

6 Fachbereich Elektrotechnik Fachhochschule Münster Ersatzschaltung eines Drehstrom-Asynchronmotors Das vollständige Kreisdiagramm Norma-Power-Analysator und Asynchron-Motor Versuchsschaltung Asynchronmotor Versuchsplatz Asynchronmotor Typenschild und Symboldarstellung des Asynchron-Motors Schematischer Aufbau eines Gleichstrommotors Prinzipschaltbild einer Gleichstrommaschine a: Ankerstrom (links) und b: Drehzahl (rechts) als Funktion des belastenden Moments beim fremderregten Gleichstrommotor a: Ankerstrom (links) und b: Drehzahl (rechts) als Funktion des belastenden Moments beim Reihenschlußmotor Halbgesteuerte Zweipulsbrückenschaltung mit fremderregtem Gleichstrommotor Strom- und Spannungsverlauf einer vollgesteuerten Brücke Zweipulsbrückenschaltung und ein offener Gleichstrom-Motor Versuchsschaltung Versuchsplatz Gleichstrommotor Spannungsteilerschaltung Ersatzspannungsquelle des belasteten Spannungsteilers a) Ersatzspannungsquelle (links) und b) Ersatzstromquelle (rechts) Widerstandsnetzwerke und Versuchsaufbau Spannungsteiler Meßschaltungen zum belasteten Spannungsteiler Meßschaltungen zur Ersatzspannungsquelle Ersatzschaltbild des Transformators Reihenschaltung aus Widerstand, Spule und Kondensator Punktweise Addition der zeitabhängigen Spannungen a) Allgemeines Strahlendiagramm (links) und b) Strahlendiagramm für RLC- Reihenschaltung (rechts) Zeigerdiagramm für eine RLC-Reihenschaltung a) Zeigerdiagramm der Spannungen (links) und b) der Widerstände (rechts) einer RLC- Reihenschaltung Wechselspannungsbauelemente und Leistungsmeßgerät Meßschaltungen zur Bestimmung der Kenngrößen eines Transformators Versuchsplatz mit Transformator Meßschaltungen zur Bestimmung des Wirkwiderstandes einer realen Spule Meßschaltungen zur Bestimmung der Induktivität einer realen Spule Meßschaltungen zur Bestimmung der Kapazität eines Kondensators Meßschaltungen einer Reihenschaltung aus Spule und Kondensator Meßschaltung bei symmetrischer Last Meßschaltung bei gleicher oder ungleicher Last Meßschaltung und Zeigerbild bei symmetrischer (ohmsch-induktiver) Last Meßschaltung und Zeigerbild bei gleicher oder ungleicher Last Zeigerbild der Spannungen in einer Phase Zeigerbild bei ohmsch-induktivem Verbraucher Zeigerbild bei ohmsch-kapazitivem Verbraucher Leistungsmeßgerät PM Versuchsschaltung, Messung 1: 3 Leiter und 3 Wattmeter Versuchsschaltung, Messung 2: 3 Leiter und 2 Wattmeter versuche-iv -iv- 5. Oktober 2000

7 Fachbereich Elektrotechnik Vorwort Wir alle sind bemüht, den Qualitätsstandard in unseren Veranstaltungen ständig zu verbessern. Dazu tragen sowohl innovative Ideen als auch Rückmeldungen über Fehler oder schwer verständliche Teile bei. Daher sind alle aufgefordert, Ihren Anteil zum Ganzen zu leisten. Die vorliegende Praktikumsanleitung ist in wesentlichen Teilen in Inhalt und Layout überarbeitet worden. Dazu haben neben Kollegen auch Studenten beigetragen, deren Ergebnisse Sie nun nutzen können. Um die Qualität weiter zu sichern und den Nutzen zu steigern, bitten wir Sie um folgende Mitarbeit: Sollten Sie bei der Vorbereitung Ihres 1. Versuches inhaltliche Fehler oder Rechtschreib- und Grammatikfehler feststellen, so teilen Sie uns diese bitte mit. Soltten Sie nach Abschluß des Praktikums Wünsche oder Anregungen haben, so teilen Sie uns diese bitte ebenfalls mit. Steinfurt, 5. Oktober 2000 Peter Richert 5. Oktober versuche-1