Komplexe Wechselstromrechnung Impedanz

Blick da auf die schnelle auch nicht durch
Fehlen da nicht noch angaben wie U0 und Frequenz

So wie ich das sehe sollt ihr wohl den filter so wählen das bei der vorgegebenen Frequenz der Widerstand sehr niedrig ist.

Die Frage nach den Angaben.. Hab noch nie eine Aufgabe mit Werten gerechnet, einfach alles mit U0, C1 usw.. für die entsprechende Spannung usw. einsetzen.

Ich habe mir jetzt Folgendes vorgestellt..
Wenn man das Netzwerk umformt erhält man ein ein Zobelglied zwischen einer Spannungsquelle+C1 und dem Lastwiderstand ZL und muss dieses nun so bestimmen, dass bei irgendeiner Frequenz sich eine Kompensation einstellt. Da C1 "gegeben ist", also nicht mehr weiter bestimmt werden muss, muss man also Z anpassen..

Aber wirklich rechnen?.. Keine Ahnung

Hallo,

also solche unsinnigen Aufgaben ohne "Zielklarheit" kann eigentlich nur ein "Elektriker" erdacht haben ... so etwas "dümmlich-beklopptes" habe ich ja lange nicht gesehen

Die exakte ausführliche Antwort mit Herleitung und Erklärung zu a.: U-AB ist immer abhängig von Ri . Also selbst wenn Z(R) = "0" ist ist Ri immer noch (Z)xC1 II (Z)xC2 ...

U-AB kann also nur wirklich "unabhängig" von R(ZL) sein wenn 100%tig Spannungsanpassung vorliegt also Ri <<< RL ist.

Bezogen auf die Fragestellung müsste "Z" also eher negativ proportional zu (Z)Ri` ( (Z)xC1 II (Z)xC2 ) sein.


Schöne Grüsse mal an deinen Lehrkörper

P@Freak

Irgendwelche Zahlenwerte sollen da ganz bestimmt nicht berechnet werden, sondern eine Formel, die die Vorgaben für beliebige C1, C2 und U0 erfüllt.

Tipp:

Für die Anordnung aus U0, C1, C2 und Z lässt sich für jede x-beliebig wählbare Kreis-Frequenz "Omega" eine Ersatzspannungsquelle mit einem komplexen Ersatz-Innenwiderstand Zi angeben. Diese Ersatzspannungsquelle wird durch den Lastwiderstand ZL belastet.

Der komplexe Ersatz-Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle lässt sich aus der Zusammenschaltung von C1, C2 und Z als Formel ermitteln.

Für ein C z.B. ist ja die komplexe Impedanz bekannt: "Eins durch Jott-Omega-C", oder so. Also ein C ist ja eine negative imaginäre Impedanz ;-) ".

Mit einem passend zu wählenden "Z" wird der gesamte sich ergebende Ersatz-Innenwiderstand dann passend für die Zielsetzung der Aufgabe gemacht:

Also, die Ausgangsspannung kann ja nur dann unabhängig von der Last "ZL" sein, wenn der Ersatz-Innenwiderstand gleich "0" ist.
Es gibt da neben Kondensatoren und Widerständen zum Glück noch genau eine andere Sorte "ideales" Bauteil, dessen komplexe Impedanz netterweise auch nur aus einem Imaginärteil besteht, und der das zum "Eins-durch-Jott-Omega-C" entgegengesetzte Vorzeichen hat.

Die Frage zielt also auf die Formel ab, mit der man ein passendes Kompensationsglied "Z" aus den anderen Werten berechnen kann.

Das rein akademische Zauberstückchen funktioniert aber auch mit dem "idealen" zu ermittelnden Bauteil immer nur für eine bestimmte Frequenz. :-)

Noch ein Tipp zum Erstellen der Formel für den Ersatz-Innenwiderstand: Der komplexe Innenwiderstand einer "idealen" Spannungsquelle (hier U0) ist bekanntermassen gleich "0".

Die Ausgangsspannung U-AB ist auch mit der Z-Kompensation übrigens nicht gleich U0, denn sie wird schon durch den Spannungsteiler C1,C2 reduziert.

Genau ausrechnen möchte ich die Formel dazu nun auch nicht müssen. Die Aufgabenstellung ist mir einfach zu nutzlos-akademisch.

Mit realen Bauteilen ginge das Ganze natürlich nicht. So eine Aufgabe führt schön vor Augen, daß man im wirklichen Leben beim Schaltungsentwurf auch immer mal im Hinterkopf daran denken sollte, daß man es in der Praxis eben nicht mit idealen Bauteilen zu tun hat.

Moin, erstmal vielen Dank für die Hilfreichen antworten.

Ich habe mir fast gedacht, dass ich für Z eine induktive Kapazität wählen muss, mit der die Impedanz der parallelgeschalteten Kondensatoren kompensiert wird, um die Unabhängigkeit für Uab zu erreichen.

<- wenn ich das jetzt überhaupt richtig aufgefasst habe.

Meine Vorgehensweise wäre also:
Schaltbild umformen ( Spannungsquelle hat keine Impedanz),
Die Impedanz von C1,C2 berechnen
Z so wählen das der Ersatz-Innenwiderstand der Schaltung links von A und B null ist. ( jwL - induktive Kapazität)

Mal sehen ob ich das noch gelöst bekomme.

Danke nochmal!
Und ich bin ganz froh, dass ich nicht alleine mit der Meinung bin, dass es sicherlich sinvollere Aufgaben gibt.

Hallo,

das ist eine ganz normale Rechenaufgabe, schätze 2.-3. Lehrjahr Elektrotechnik.

Dein Ansatz ist schon richtig,:

C1 & C2 bilden einen kapazitiven Spannungsteiler

Was passiert wenn C1/C2 & Z in Serienresonanz kommen ?

Grüße
Thomas

Hi!

Also ich bin das so angegangen:

Ri berechnen. Ri = Z - 1/(jw² * (C1²C2 + C2²C1))
(klar wie das geht?)

Ersatzschaltbild ist ja ungefähr immer gleich wie es aussieht oder? Links ne Spannungsquelle, darüber den Innenwiderstand und die Klemmen A und B gentrennt voneinander.

Jetzt kann man doch an A-B den Widerstand Z_L anschließen, richtig? Damit wäre die Spannung Uab = U0 * ( Z_L / (Ri + Z_L) ), also der Spannungsteiler. zwischen Z_L und Ri

Wenn dieser Wert aber unabhängig von Z_L sein soll, muss Ri null werden. da dann immer Uab = U0 * 1 rauskommt. für jedes Z_L.

also die obige Gleichung mit Ri = 0 nach Z umstellen und schon müsste man den Wert für Z haben.

Also ist Z = 1/(jw²C1C2*(C1+C2))

macht das Sinn?

bei der b) müsste man dann ja nurnoch einsetzen, damit ist Uab = U0 wie oben beschrieben.

Moin, habe grade mal Nachgefragt, die Lösung scheint nicht richtig zu sein.

Ich poste nächste Woche mal die richtige Lösung, wenn ich sie dann vorgerechnet bekomme..

Trotzdem Danke für deine Mühe!

Hallo,

bin zwar auch schon ein paar Jahre aus der Schule, aber hier die Lösung:



Wenn ich mich im Ansatz nicht vergurkt habe, müsste es passen

Lg
Martin

Ja das ist es danke,
ich hab es fast genau so, nur meine Impedanz der beiden Kondensatoren war falsch umgestellt.
Jetzt stimmt alles!
Bin ich doch nicht so doof ..
Vielen Dank nochmal!

Aber ein gutes Buch, was mir hilft, sowas am Ende auch auf Anhieb zu können, kennt keiner oder?
Die angegebene Fachliteratur finde ich nicht so berauschend und das Skript schon gar nicht..

Sorry, Punkt a) der Aufgabenstellung ist (praktisch) NICHT ERFÜLLBAR!
Die Ausgangsspannung U(AB) ist immer von Z(L) abhängig!
(Es sei denn die Kondensatoren sind [theoretisch] unendlich groß und gleichzeitig muss Z = Null sein)

Ich schließe mich damit den Worten von P@Freak an.

Lehrkörper! Selber keine Ahnung, aber andere bewerten.
Nächstens müsst ihr ein Perpetuum Mobile konstruieren-lach.

Entweder ist er unfähig, dass was er meint konkret, eindeutig und mit Randbedingungen unmissverständlich zu formulieren oder er will die Antwort haben, dass das nicht möglich ist. Oder will er den theoretischen Fall haben?

Echt, früher haben mich solche Aufgaben auch in den Wahnsinn getrieben, heute weiß ich wer "doof" ist. Uff, ein Glück das die Schulzeit hinter mir liegt.


Ich würde ihm den theoretischen Fall, als Ergebnis präsentieren.

schöne Grüße

Ultraschall (Beitrag #12) schrieb:

Sorry, Punkt a) der Aufgabenstellung ist (praktisch) NICHT ERFÜLLBAR! Die Ausgangsspannung U(AB) ist immer von Z(L) abhängig! (Es sei denn die Kondensatoren sind [theoretisch] unendlich groß und gleichzeitig muss Z = Null sein)

Wenn man von idealen Bauteilen ausgeht, was bei solchen Aufgaben ja meist der Fall ist, dann ist Punkt a) lösbar, aber nur für eine Frequenz. Genau das ist ja aber gefordert.

Wir haben eine ideale Spannungsquelle mit einem kapazitiven Spannungsteiler. Wenn man das als Ersatzspannungsquelle betrachtet ergibt sich ein eine Spannungsquelle mit einem Kondensator und Z in Reihe als Innenwiderstand. Nun muss für Z eine Induktivität gewählt werden, die zusammen mit dem Kondensator einen Serienschwingkreis in Resonanz ergibt. Somit heben sich der kapazitive und der induktive Widerstand gegenseitig auf und der Innenwiderstand ist 0 Ohm. Somit ist die Spannung Uab Last unabhängig.

Ich bin die Beiträge weiter oben nur überflogen, aber ich denke, dort wurde es bereits erläutert.


Gruß

Uwe

Ja es ist hier grundsätzlich von idealen Bauteilen und theoretischen Fällen die Rede.
Der letzte Beitrag fasst es, soweit ich das beurteilen kann, auch ganz gut zusammen, was hier gefragt wird.
Offensichtlich fehlt mir dort aber die Erfahrung um solche Rückschlüsse aus der Aufgabenstellung ziehen zu können.

Nochmal vielen Dank für die rege Beteiligung. Trotzdem wiederhole ich meine Frage nach einem sinvollen Buch nochmal. Ich suche gut strukturierte und einfach erklärende Literatur zu den Grundlagen der Elektrotechnik.

Und nur zur Info, das sind keine Schul-, sondern Studiumsaufgaben..

Wäre ich doch lieber an eine FH gegangen...

Gruß Blaukomma

Wäre ich doch lieber an eine FH gegangen...

Moin,

auch an der FH lernt man erst die Werkszeuge kennen, bevor man diese dann, allerdings auch in der Praxis, anwenden kann.
Deine obige Aufgabe ist absoluter Standard, hilft, die theoretischen Zusammenhänge zu verinnerlichen,
Spätestens im Labor erkennt Du dann, wie weit Theorie und Praxis häufig auseinander liegen. Später dann gibts noch so schöne Dinge wie Fehlerrechnung in der Messtechnik o.ä. - dann relativieren sich auch Aussagen wie die folgende

Echt, früher haben mich solche Aufgaben auch in den Wahnsinn getrieben, heute weiß ich wer "doof" ist. Uff, ein Glück das die Schulzeit hinter mir liegt.

Bevor man Dir Literatur empfehlen kann, wäre Dein Background zu klären bzw. Dein Studiengang zu benennen.

Detlef

Moin,
ja ich fühle mich halt ein wenig im Theoretischem ertränkt.. .
z.B. musste ich feststellen, dass ein guter Bekannter in seiner Mechatronik Ausbildung exakt den selben Stoff theoretisch und zudem auch noch sinvoll, praktisch vermittelt bekommt, die behandelten Schaltungen aufbauen, berechnen und messen kann...Ist aber auch ein anderes Thema.

Ich studiere Wirtschaftsingenieurswesen / Elektrotechnik (kein Kombi-Bc.) im zweiten Semester und suche schlichtweg ein Buch, welches die gesamten Grundlagen der Elektrotechnik anschaulich und gut erklärt.


Die alten Klinger Taschenbücher.. sind vielleicht nicht zeitgemäß.. aber schön erklärt.

Gruß Blaukomma

Moin Blaukomma,

mein Favorit wäre klar der Tietze-Schenk, egal, in welcher Ausgabe. Allerdings sind (gute) Mathekenntnisse zum Verständnis hilfreich.

Detlef

Hallo Leute,

ich weiß gar nicht wo der Aufruhr rund um den Lehrkörper und die ach so unlösbaren Aufgabe kommt - oben hab ich ja die Lösung gepostet in 5 Zeilen Rechnung

So etwas in der Art kam bei uns auch mal zum Test, ist denke ich ganz normal

Lg
Martin

Hallo Martin, danke nochmal für die Antwort.
Ich bin sicher niemand der einen Lehrkörper beurteilen kann, weshalb ich mich aus dieser Diskussion auch enthalte, auch wenn ich mir vorstellen kann, dass es bessere Wege gibt, um dieses Thema zu vermitteln.

Deine Lösung war auch völlig richtig und mittlerweile steige ich auch so langsam in das Thema komplexe Wechselstromrechnung ein.. Gruß Kai