Ersatzspannungsquelle - kein Kurzschluss?

mocx · Gast

Hallo Leute.
Ich zerbreche mir grade den Kopf bei dieser Aufgabe (Bild)
Ich soll den Strom

mit dem Ersatzspannungsquellenverfahren berechnen.

Nachdem ich die Stromquellen rausgenommen und die Spannungsquellen kurzgeschlossen, sowie den Zweig entfernt und den Innenwiderstand bestimmt habe, ist mir aufgefallen, dass ich dort keinen Kurzschlussstrom berechnen kann.

Welchen Weg kann der Kurzschlussstrom denn nehmen? Überall sind entweder Stromquellen, oder Spannungsquellen vorhanden.

Ich konnte das auch nicht umzeichnen grübelnd

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3400

Hallo,

offenbar sollst Du zunächst einmal das Netzwerk, das sich rechts von dem rechts eingezeichneten Klemmenpaar befindet, durch die Kombination aus einer Spannungsquelle und einem Innenwiderstand ersetzen:

Innenwiderstand:
Ri(rechts) = Ri2 || Rq || Rqy

Leerlaufspannung des rechten Netzwerkes:
Hierzu nimmst Du an, daß das Netzwerk rechts von den rechten Klemmen sich im Leerlauf befindet und rechnest die Spannung über Rqy mithilfe des Überlagerungssatzes aus.

Vereinfachung: Die beiden Stromquellen kannst Du kombinieren als eine gemeinsame Stromquelle mit Pfeil nach oben, Strom: Iq-Iqy.

Dann hast Du das rechts angeschlossene Netzwerk durch Leerlaufspannung und Innenwiderstand bestimmt und kannst den Strom Ix leicht berechnen. Hierzu faßt Du einfach alle Spannungsquellen und alle Widerstände der zurückbleibenden Masche zusammen und rechnest I=U/R.

Viele Grüße
Michael

mocx · Gast

Muss ich dann für den Überlagerungssatz jede Quelle einzeln betrachten? Ich mach mir da etwas Sorgen, weil wir für die Klausur nur 60 Minuten Zeit haben.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

mocx · Gast

Danke erstmal für die ausführe Antwort. Ich übe derzeit ein bisschen Ersatzspannungsquellen für die Klausur die in 2 Wochen ansteht - und suche mir "Extrem" Fälle raus.

Eine ähnliche Aufgabe gab es bei uns mal in einer Altklausur, dass der Strom in einem "oberen Zweig" berechnet werden sollte. Das bereitet mir mächtig Probleme. Ich mach mich mal ans Werk und versuch einige Aufgaben zu lösen smile

mocx · Gast

Ich würde sehr gerne nochmal ganz von vorne, Schritt für Schritt anfangen.
Ich möchte nun in einer anderen Schaltung, den Strom

im oberen Zweig bestimmen. (Bild)

Was ich sonst immer mache, wenn ich direkt von rechts in die Schaltung reingucke, ist es den Innenwiderstand zu bestimmen. Ich weiß nicht, wie ich das hier anstellen soll.

Ich bin grade nicht so mitgekommen in der oberen Aufgabe ... soll ich jetzt erst den Innenwiderstand bestimmen - oder die Quellen reinmachen und so weit wie möglich zusammenfassen?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Mach mal so weiter, wie Du angefangen hast. Bestimme zunächst den Innenwiderstand der Ersatzquelle bzgl. der Klemmen A-B. Den kannst Du direkt ablesen zu

Dann bestimmst Du entweder die Leerlaufspannung zwischen den offenen Klemmen A-B oder den Kurzschlussstrom zwischen den kurzgeschlossenen Klemmen A-B je nachdem, ob Du eine Ersatzspannungsquelle oder eine Ersatzstromquelle bestimmen willst. Ich bleibe mal bei der Ersatzspannungsquelle.

Zeichne Dir an Rx und Ry Spannungspfeile Ux und Uy von oben nach unten. Dann ist die Leerlaufspannung nach Maschensatz

Dabei ist Ux eine Teilspannung am linken Spannungsteiler und Uy eine Teilspannung am rechten Spannungsteiler. Ux und Uy kannst Du demnach mit Hilfe der Spannungsteilerregel berechnen und in die Bestimmungsgleichung für die Leerlaufspannung einsetzen.

Und dann zeichnest Du Dir die so bestimmte Ersatzspannungsquelle auf und schließt den zuvor herausgenommenen Zweig an die Klemmen A-B der Ersatzquelle an. Das zeichnerische Ergebnis stellst Du hier vor. Dann sehen wir weiter.

(Ich hab' allerdings nicht mehr viel Zeit, es sollte also einigermaßen schnell gehen)

mocx · Gast

Ich bin genau so vorgegangen, wie du es gesagt hast und hab es verstanden! (Ersatzschaltbild)

Letztendlich ist der Strom gegeben durch:

Während dieser ganzen Umformungen, sind mir einige Fragen aufgekommen.

Wenn man z.B. das 1. Schaltbild in diesem Thread betrachtet (bei der Umwandlung der Stromquellen). Woher weiß ich, wenn ich mehrere Stromquellen in eine Spannungsquelle umwandle, in welche Richtung die Spannung abfällt?

Und die letzte Frage smile

: Wenn ich eine negative Spannung für eine Quelle gegeben habe - heißt das dann, dass die Quelle anders gepolt ist? Wie zeichne ich dann den Spannungspfeil an der Quelle ein?

Hoffe das ist nicht zuviel auf einmal. Danke nochmal für die klasse Hilfe und für deine Geduld!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

mocx · Gast

Danke für die ausführliche Hilfe - doch nehmen wir mal an die Aufgabenstellung heißt: Die Quelle hat eine Spannung von -15 Volt
Bepfeilen Sie die Quelle.

Geht der Pfeil dann auch von + nach - ? (Bild)

Die Frage ging mir auch durch den Kopf, als mir aufgefallen ist, dass man Stromquellen so zusammenfassen kann (wenn mehrere Ströme aus Knotenpunkten rausfließen und andere rein), dass je nachdem wie man sie zusammenfasst, eine positive oder negative Spannung rauskommt. Wenn dann die Summe der Ströme negativ ist, weiß ich nie, wie ich den Pfeil einzeichnen soll, wenn ich die Quellenumwandlung vornehme grübelnd

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Das von Dir gezeichnete Bild gibt es nicht. Es ist widersprüchlich und deshalb sinnlos. Wenn Plus und Minus angegeben ist, ist die Spannung von Plus nach Minus immer positiv. Negativ müsste sie nur angegeben werden, wenn der Pfeil von Minus nach Plus weisen würde.

Dass der Spannungspfeil an Stromquellen immer dem Strompfeil entgegengesetzt ist, habe ich Dir ja bereits erklärt.

Vielleicht bringst Du mal ein ganz konkretes Beispiel, damit ich Dich besser verstehen kann.

mocx · Gast

Ich hab das mal alles aufgemalt, mich irritiert das folgende:

Ich kann entweder den Knoten A oder den Knoten B betrachten. Je nachdem, ist meine Spannungsquelle anders.

(Bild)

Sind meine Gedanken korrekt? Auch die Spannungsquellen dann richtig aufgezeichnet?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Du machst ja schon wieder das, von dem ich Dir sagte, dass es sinnlos ist, nämlich Polaritätszeichen und Pfeilrichtung anzugeben. Sinnvoll ist die Angabe der Spannungsrichtung durch einen Pfeil, basta!

mocx · Gast

Du hast beim Fall A extra erwähnt (und wenn du auf die Idee kommen solltest, den Pfeil umzudrehen)

Aber ich muss den doch umdrehen oder nicht, weil ich für den Strom -9 A rausbekomme bei Fall A. Du hast die Richtung so gezeichnet, wie ich es für Fall B gemacht habe. Das ist hier mein eigentliches Problem.

Ich hab mich bisher immer so an den Pfeilen orientiert, dass ich mir die Polaritäten vorgestellt habe (Pfeil zeigt von + nach -). Deswegen hab ich auch die Polaritäten eingezeichnet, damit man erkennt, dass die Spannung doch negativ ist ... Nun erkenne ich gar nichts mehr :(

Edit: Ich glaub ich betrachte das alles etwas zu engstirnig:

Also ich habs nun so verstanden:

Egal ob mein Strom negativ oder positiv ist. Ich gebe dem Strom willkürlich eine Richtung vor: Ganz egal ob der Strom negativ oder positiv ist - Der Spannungspfeil wird natürlich in die Entgegengesetzte Richtung gemacht.

Meine Frage wäre jetzt nun, wieso ich die Polaritäten dann nicht brauche, ich dachte es ist korrekt, wenn man sie noch dazu schreibt. Weil der Pfeil (ich hab es so gelernt) immer von + nach - zeigen soll.

Und kurz zu deiner letzten Gleichung:

Iqa = - Iqb

Heißt das jetzt, dass ich garkeine negative Spannung rausbekommen werde?

Entschuldige, dass ich so schwer von Cape bin. Ich finde das alles sehr verwirrend.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Hätte ich mal nicht erwähnt, den Pfeil umzudrehen! Was ich meinte ist, dass jede Pfeilumkehr mit einem Vorzeichenwechsel verbunden ist. Also lasse lieber den Pfeil so, wie es sich gehört und berechne UBA. Was bekommst Du raus. Und dann berechne im Fall b) die Spannung UAB. Was bekommst Du raus? Und dann vergleiche die beiden. Was fällt Dir auf?

mocx · Gast

Es kommt genau das gleiche raus - im anderen Fall nur negative Vorzeichen.
Ich verstehe nur nicht wieso ich die Polaritäten nicht einzeichnen soll ... ich dachte immer, dass die sehr wichtig wären. Uns hat man immer gesagt, der Pfeil schaut von + nach -.