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Wechselstromkreis Spule Kondensator
 
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annafragt



Anmeldungsdatum: 28.01.2021
Beiträge: 309

Beitrag annafragt Verfasst am: 06. Sep 2021 18:33    Titel: Wechselstromkreis Spule Kondensator Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
Beim Lösen einer Aufgabe hat sich die Aussage ?Im Wechselstromkreis aus Spule und Kondensator beträgt der der Phasenwinkel genau 0 Grad?
Wieso ist das falsch und was wäre die richtige Antwort?
Eine Antwort würde mir sehr weiterhelfen vielen Dank


Meine Ideen:
Liebe Grüße Anna
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 305
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 06. Sep 2021 18:40    Titel: Re: Wechselstromkreis Spule Kondensator Antworten mit Zitat

annafragt hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
Hallo,
Beim Lösen einer Aufgabe hat sich die Aussage ?Im Wechselstromkreis aus Spule und Kondensator beträgt der der Phasenwinkel genau 0 Grad?
Wieso ist das falsch und was wäre die richtige Antwort?



Ein Bild und die Angabe worauf der Phasenwinkel bezogen ist wäre hilfreich.

Kurt
annafragt



Anmeldungsdatum: 28.01.2021
Beiträge: 309

Beitrag annafragt Verfasst am: 06. Sep 2021 18:50    Titel: Re: Wechselstromkreis Spule Kondensator Antworten mit Zitat

Kurt hat Folgendes geschrieben:
annafragt hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
Hallo,
Beim Lösen einer Aufgabe hat sich die Aussage ?Im Wechselstromkreis aus Spule und Kondensator beträgt der der Phasenwinkel genau 0 Grad?
Wieso ist das falsch und was wäre die richtige Antwort?



Ein Bild und die Angabe worauf der Phasenwinkel bezogen ist wäre hilfreich.

Kurt


Vielen Dank für die Rückmeldung. Die Aufgabe war leider ziemlich doof gestellt, aber hab sie anbei angefügt.

Liebe Grüße Anna



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Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 305
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 06. Sep 2021 21:11    Titel: Re: Wechselstromkreis Spule Kondensator Antworten mit Zitat

annafragt hat Folgendes geschrieben:

Hallo,
Beim Lösen einer Aufgabe hat sich die Aussage ?Im Wechselstromkreis aus Spule und Kondensator beträgt der der Phasenwinkel genau 0 Grad?
Wieso ist das falsch und was wäre die richtige Antwort?


Anbei ein Bild das einen WS-Kreis zeigt
Die grüne Linie ist das Signal vor dem Widerstand, die blaue zeigt das was nach dem Widerstand anliegt.
Die rote Linie zeigt den Strom durch den Widerstand.

Kurt



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schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6956
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 06. Sep 2021 22:02    Titel: Antworten mit Zitat

Leider ist diese Frage wieder einmal ziemlich dumm gestellt. Ich würde mir diesen Dozenten langsam gerne mal "vorknüpfen", denn das ist die reinste Zumutung. Wäre das ein Lehrer meiner Tochter, der solche Fragen stellt, wäre ich schon in der Schule...Oder gab es dazu ein Bild? Denn niemand weiß, wie das gemeint sein soll...

1) L und C kann man auf verschiedene Arten - wie bereits von Kurt festgestellt - zusammenschalten

2) Ja, und es wird nicht dazugesagt, zwischen welchen Größen der Phasenwinkel betrachtet werden soll: Zwischen Uges und I, oder zwischen Uc und I, oder zwischen UL und I? oder zwischen Uc und UL?

Ich nehme aber an, dass eine Serienschaltung gemeint ist. Dann kannst du, beginnend mit dem Strom wieder das Zeigerdiagramm aufzeichnen. Vielleicht schaffst du das diesmal alleine? Du solltest dann sehen, dass es bei Resonanz einen Phasensprung von 90° auf -90° zwischen Uges und I gibt.

Eine alte Merkhilfe:

Strom eilt vor im Kondensator
Bei Induktivitäten, die Ströme sich verspäten.

smile

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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 305
Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 07. Sep 2021 00:00    Titel: Re: Wechselstromkreis Spule Kondensator Antworten mit Zitat

annafragt hat Folgendes geschrieben:

Hallo,
Beim Lösen einer Aufgabe hat sich die Aussage ?Im Wechselstromkreis aus Spule und Kondensator beträgt der der Phasenwinkel genau 0 Grad?
Wieso ist das falsch und was wäre die richtige Antwort?


Hier nun ein zweites Bild, wieder die gleichen Farben.
Der Widerstand beträgt hier 200 Ohm.

Kurt



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gast_free



Anmeldungsdatum: 15.07.2021
Beiträge: 84

Beitrag gast_free Verfasst am: 07. Sep 2021 09:03    Titel: Antworten mit Zitat

Zum Verständnis:

Kondensator C.



Sinusförmiger Wechselstrom.







Die Spannung eilt dem Strom um neunzig Grad nach.

Wechselstromwiderstand eines Kondensators.



Spule:






Die Spannung eilt dem Strom um neunzig Grad vorraus.

Wechselstromwiderstand einer Spule.



Zusammenfassung:
mit R,ZC und ZL kann man mit Hilfe der Rechengesetze für komplexe Zahlen die Spannungen und Ströme sowie die Phasenwinkel berechnen. Man verwendet die Widerstände so wie im Glleichstromnetzwerk. Nur unter Beachtung der komplexen Rechenregeln. Der Phasenwinkel ist der Winkel zwischen den Zeigern in der Gaußschen Zahlenebene.
annafragt



Anmeldungsdatum: 28.01.2021
Beiträge: 309

Beitrag annafragt Verfasst am: 07. Sep 2021 11:08    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank für die hilfreichen Antworten, ich denke nun ist es etwas klarer geworden
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 4812

Beitrag Mathefix Verfasst am: 07. Sep 2021 14:55    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Leider ist diese Frage wieder einmal ziemlich dumm gestellt. Ich würde mir diesen Dozenten langsam gerne mal "vorknüpfen", denn das ist die reinste Zumutung. Wäre das ein Lehrer meiner Tochter, der solche Fragen stellt, wäre ich schon in der Schule...Oder gab es dazu ein Bild? Denn niemand weiß, wie das gemeint sein soll...


Da kann ich Dir nur zustimmen! Es ist auch bei anderen Aufgaben so z.Bsp. wurde jüngst in einer Aufgabe zur Strömungslehre von der Gleichung Hagen-Poiseuille ausgegangen, obwohl diese nicht anwendbar ist.

Allerdings stellt" annafragt" öfter Pipiifax Aufgaben, die sich im Kopf rechnen lassen, wie z.Bsp. Verhältnis zweier kinetischer Energien.
Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 305
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Beitrag Kurt Verfasst am: 07. Sep 2021 16:47    Titel: Re: Wechselstromkreis Spule Kondensator Antworten mit Zitat

Dieses Bild zeigt die Umstände bei unterschiedlichen Induktivitäten.

Grün ist wieder das Ausgangssignal, blau die Spannung nach dem Widerstand.
Die rote Linie zeigt den Strom durch die Spule.
Es ist zu sehen das dieser nicht immer -45° beträgt.

Kurt



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schnudl
Moderator


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Beitrag schnudl Verfasst am: 07. Sep 2021 20:29    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Es ist zu sehen das dieser nicht immer -45° beträgt.

Du meinst -90° - oder?
Klar, die "einfache Wechselstromrechnung" gilt auch nur für eingeschwungene Zustände, nicht für transiente Vorgänge. Ich denke aber nicht, dass der Fragesteller darauf hinaus wollte bzw. dies überhaupt schon realisiert hat.

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Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 305
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Beitrag Kurt Verfasst am: 07. Sep 2021 22:05    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
Es ist zu sehen das dieser nicht immer -45° beträgt.

Du meinst -90° - oder?


Natürlich

schnudl hat Folgendes geschrieben:

Klar, die "einfache Wechselstromrechnung" gilt auch nur für eingeschwungene Zustände, nicht für transiente Vorgänge.


Eingeschwungen?
Der Fall wenn XL zur Anregefrequenz passt.
Das könnte hinkommen.


Kurt
schnudl
Moderator


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Beiträge: 6956
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Beitrag schnudl Verfasst am: 08. Sep 2021 07:43    Titel: Antworten mit Zitat

Kurt hat Folgendes geschrieben:

Der Fall wenn XL zur Anregefrequenz passt.


Was meinst du jetzt damit? Das ist ja keine Resonanz...
Du hast anhand der Simulation lediglich gezeigt, dass es beim Einschalten einer harmonischen Eingangsgröße zunächst einen abklingenden transienten Vorgang gibt, der sich dem eingeschwungenen Zustand überlagert und mit einer Zeitkonstanten von ~10us abklingt. Während der transienten Phase liefert die Anwendung der "komplexen" Wechselstromrechnung natürlich falsche Ergebnisse, da sie hier nicht anwendbar ist. Erst nach Abklingen der Eigenschwingung kann man diese anwenden. Die Fragestellerin hat aber mit Sicherheit diesen eingeschwungenen Zustand gemeint. Insofern führst du sie hier eher in die Irre.

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Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 305
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Beitrag Kurt Verfasst am: 08. Sep 2021 09:04    Titel: Antworten mit Zitat

schnudl hat Folgendes geschrieben:
Kurt hat Folgendes geschrieben:

Der Fall wenn XL zur Anregefrequenz passt.


Was meinst du jetzt damit? Das ist ja keine Resonanz...


Natürlich, es ist kein Schwingkreis der in Resonanz gehen kann.

schnudl hat Folgendes geschrieben:

Du hast anhand der Simulation lediglich gezeigt, dass es beim Einschalten einer harmonischen Eingangsgröße zunächst einen abklingenden transienten Vorgang gibt, der sich dem eingeschwungenen Zustand überlagert und mit einer Zeitkonstanten von ~10us abklingt.

Natürlich ist da ein Einschwingvorgang vorhanden, der ist aber nach ein,zwei Schwingperioden erledigt.
Der Rest der 50µs ist eingeschwungen.

schnudl hat Folgendes geschrieben:

Während der transienten Phase liefert die Anwendung der "komplexen" Wechselstromrechnung natürlich falsche Ergebnisse, da sie hier nicht anwendbar ist. Erst nach Abklingen der Eigenschwingung kann man diese anwenden.


Darum hab ich ja 5 Perioden zeichnen lassen.

schnudl hat Folgendes geschrieben:

Die Fragestellerin hat aber mit Sicherheit diesen eingeschwungenen Zustand gemeint. Insofern führst du sie hier eher in die Irre.


Sie kann den Einschwingvorgang und den Einschwingzustand sehen, sich ein Bild von beiden Zuständen machen.

Bild3 zeigt das es wichtig ist das die Induktivität auch zur Anregefrequenz
in etwa passend sein soll damit die 90° auch tatsächlich zustande kommen.
Sie kann also erkennen das es Grenzen gibt die die 90° betreffen.
Darum die beiden unterschiedlichen Induktivitäten.
Es ist zu sehen, dass die 90° nur im unterem Plotbereich in etwa vorliegen.
Das ist der Bereich wo die Induktivität 2mH beträgt.
Auch ist zu sehen das es da nur einen geringen Phasenversatz des Signal vor und nach dem Längswiderstand gibt.
Wogegen oben ein Voreilen der Spulenspannung, und nur ein geringer Versatz zwischen Anregesignal und Spulenstrom zu sehen ist.

Fazit, es ist nicht generell sagbar das der Strom immer um 90° verschoben ist, sondern das es auch auf das Verhältnis der Anregefrequenz und der Spuleninduktivität ankommt. Natürlich verhält sich das auch bei kapazitiver Last so.
Wird ein Schwingkreis eingesetzt dann sollten dessen XL und XC-Werte in etwa gleich sein und zur Anregefrequenz passen.
Dann ist nämlich eine hohe Güte zu erreichen.
In Realo führt das natürlich u.U. zu Problemen weil sich dann eine Spannungsüberhöhung ergeben kann.

Kurt
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6956
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 08. Sep 2021 10:05    Titel: Antworten mit Zitat

Ich verstehe nicht, wieso du das bringst: Zuerst dachte ich, du sprichst die Abweichungen an, die sich während des Einschwingvorgangs ergeben.

Du redest aber scheinbar von der relativen Phase zwischen Eingangssignal und Strom. Es ist ja völlig klar, dass das nicht 90° sind...das hat ja auch nie jemand behauptet. Wieso wirfst du das hier ein und was hat das mit der Frage zu tun, wo es eigentlich um L-C geht und nicht um L-R?
grübelnd

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