Prof. Dr.-Ing. Rainer Ose Elektrotechnik für Ingenieure Grundlagen 4. Auflage, Probe zur Lösung der Berechnungsbeispiele BB_15.

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1 Pro. Dr.-ng. Rainer Ose Elektrotechnik ür ngenieure Grundlagen 4. Aulage, 28 Fachhochschule Braunschweig/Wolenbüttel -niversity o Applied Sciences- Probe zur Lösung der Berechnungsbeispiele BB_15.x: Allgemeine Hinweise: Eine zusätzliche Simulation ausgewählter Schaltungen der BB 15.x mit PSPCE soll eine weitere Kontrolle der Lösungen ermöglichen und den Bearbeiter der Berechnungsbeispiele (nach dem Durchrechnen) zum Nachvollziehen dieser Simulationsergebnisse anregen. Zur Simulation der BB 15.x wurde die Quelle VSN verwendet. Dieser Sinusgenerator ist AC-Sweepähig, so dass die Messgeräte AC-Ameter und AC-Vmeter eingesetzt werden können. Die im Ergebnis der Simulation ermittelten Messwerte indet man im Output-File oder unter > watch < im PROBE- Fenster. Zur Darstellung von Frequenzgängen und Ortskurven kann zusätzlich die Funktionsdarstellung im PROBE-Fenster augeruen werden. Bei gleichzeitigem Einsatz der AC-A/Vmeter indet man alle Daten, die PSPCE zur Funktionsdarstellung der gemessenen Größen verwendet, im Output-File. m die ständige mrechnung zwischen Maximalwert und Eektivwert zu vermeiden, wurden der Maximalwert ( q,max Û q ) der Quellenspannung als Eektivwert ( q,ers ) ausgeührt. Damit können die im Output-File angegebenen Messwerte der simulierten Spannungen und Ströme als Eektivwerte augeasst werden (siehe Bild 15.). Bild 15.: Einstellung der Quelle VSN bzw. SN zur Ermittlung der olgenden Simulationsergebnisse Anmerkung: Die Lehrbeispiele des Kapitels 15 und die Berechnungsbeispiele BB 15.1, BB 15.3 sowie BB 15.7 und 15.8 sind inolge der georderten allgemeinen Lösung nicht ür eine Simulation geeignet!

2 Probe zur Lösung der BB_15.x Seite 2 BB 15.2: Zeigerbild und Ortskurve a) AC-Sweep: 1 Pts/Decade StartFreq.: 1kHz EndFreq.: 1kHz b) AC-Sweep: 5 Pts/Decade StartFreq.: 1Hz EndFreq.: 1MHz Bild BB 15.2_1: Simulationsschaltung zum BB 15.2 a) Komplexer Leitwert bei einer esten Betriebsrequenz: B (gewählt) 1 khz Output File: Bedeutung: FREQ VM(q,) VP(q,) ges 1.E E E+ 5,97 V ; +9,2 Y ges j 1 ma e j9,2 5,967 V e j9,2 16,76 ms e b) Ortskurve des komplexen Leitwertes: 1 ms 2 ms 3 ms 4 ms 1mS 12mS 14mS MG((q)/V(q)) R((q)/V(q)) 16mS 18mS Bild BB 15.2_2: Ortskurve zum BB 15.2

3 Probe zur Lösung der BB_15.x Seite 3 BB 15.4: Ortskurve des komplexen Widerstandes und Leitwertes Bild BB 15.4_1: Simulationsschaltung zum BB 15.4 (Stromeinspeisung ür Ortskurve von Z und Spannungseinspeisung ür Ortskurve von Y) 1 Ω 2 Ω 4 Ω 5 Ω 1Ω 2Ω 3Ω 4Ω 5Ω 6Ω MG(V(q)/ (1)) R(V(q)/(1)) Bild BB 15.4_2: Ortskurve des komplexen Widerstandes 1 ms 5 ms 2 ms 1 ms 2 ms 3 ms 4 ms 5 ms MG(-(1)/ V(1:+)) R(-(1)/ V(1:+)) Bild BB 15.4_3: Ortskurve des komplexen Leitwertes

4 Probe zur Lösung der BB_15.x Seite 4 BB 15.5: Komplexer Lastzweipol 1 BEACHTE: PSPCE gibt alle Winkel im Watch-Fenster relativ zur eingespeisten Größe (hier: q mit ) an. Der bei q estgelegte Winkel (PHASE3 ) ist nur bei der Transienten-Analyse wirksam! Korrekturmaßnahme: 1) Zu allen Nullphasenwinkeln der Spannungen (Watch) ist der Nullphasenwinkel der eingespeisten Spannung q zu addieren. 2) Zu allen Nullphasenwinkeln der Ströme (Watch) ist je nach Polarität des Ameter der Nullphasenwinkel der eingespeisten Spannung zu addieren oder zu subtrahieren. (Hier: Teilströme... PHASE( q ) addieren Gesamtstrom... PHASE( q ) addieren) 3) Der resultierende Phasenwinkel von Z stimmt wieder! Bild BB 15.5_1: Simulationsschaltung zum BB 15.5 Output File: Bedeutung: FREQ VM(VM2,) VP(VM2,) ges 1.E+3 1.2E+1.E+ 12 V ; FREQ M(V_Ameter2) P(V_Ameter2) ges 1.E E E+1 16,98 ma ; 45 FREQ VM(VM1,) VP(VM1,) L2 1.E E E+1 16,96 V ; +45 FREQ M(V_Ameter1) P(V_Ameter1) C3 1.E+3 1.2E E-1 12 ma ;,1 ges 16,98 ma e j( ) 16,98 ma e j15 Z ges ges j3 12 j45 77 Ω e j15 V e 16,98 ma e 5 Ω + j5 Ω C3 L2 12 ma e 16,96 V e j( + 3 ) j( ) 12 ma e j3 16,96 V e j75

5 Probe zur Lösung der BB_15.x Seite 5 BB 15.6: Komplexer Lastzweipol 2 Bild BB 15.6_1: Simulationsschaltung zum BB 15.6 Output File: Bedeutung: FREQ M(V_Ameter1) P(V_Ameter1) 1 1.E E E+1 17 ma ; 63 FREQ VM(VM1,2) VP(VM1,2) 1 1.E E E+1 21,47 V ; +27 FREQ VM(VM2,) VP(VM2,) 2 1.E E E+1 1,73 V ; 63 FREQ M(V_Ameter2) P(V_Ameter2) 3 1.E+3 2.4E-1.E+ 24 ma ; FREQ M(V_Ameter3) P(V_Ameter3) 4 1.E E E ma ; +27 FREQ VM(VM5,) VP(VM5,) 5 1.E E E+1 1,74 V ; 63 j ,47 V e j63 2 1,73 V e j 1 e j63 5 1,74 V e j ma e 192 ma + j 3 24 ma e j63 2,24 e j ma e j98 ma

6 Probe zur Lösung der BB_15.x Seite 6 BB 15.9: Spezielle Ortskurven Bild BB 15.9_1: Simulationsschaltungen zum BB 15.9 (links: Ortskurve 2 und rechts: Ortskurve Z) 4 j m { 2 } ma Re { 2 } 1 ma Bild BB 15.9_2: Ortskurve ür den Teilstrom j m {Z} Ω Re {Z} 1 Ω Bild BB 15.9_3: Ortskurve des komplexen Widerstandes Z