Als erstes wird die Schaltung aus der Vorlesung von Prof. Kern in LTspice simuliert und wir schauen uns die Spannungen und Ströme in dem komplexeren Netzwerk an.
Anschließend werden Aufgaben zum Überlagerungsverfahren sowie zum Thema der Ersatzquellen behandelt. In den ersten beiden Aufgaben werden die Thematiken einzelnen betrachtet, während in der dritten Aufgabe eine Schaltung unter Zuhilfenahme beider Konzepte untersucht wird.
Netzwerk aus der Vorlseung:
Aufgabe 1 – Überlagerungsverfahren
Gegeben ist die folgende Schaltung:
Bestimmen Sie den Strom I2 durch den Widerstand R2 mit Hilfe des Überlagerungsverfahrens.
Spice 1 - Überlagerungsverfahren
Bauen Sie die Schaltung nur mit Spannungquelle, nur mit Stromquelle und mit beiden Quellen auf. R1=R2=R3=R4=1, U=10V, I=1A
Vergleichen Sie die Ströme durch R2 in allen drei Schaltungen. Stimmt die Summe mit getrennten Quellen mit dem Strom aus der Gesamtschaltung überein?
Aufgabe 2 – Ersatzquellen
Gegeben ist die folgende Schaltung:
Wandeln Sie die obige Schaltung in eine äquivalente Ersatzspannungsquelle bezüglich der Klemmen um. Berechnen Sie den Kurzschlussstrom.
Spice 2 - Ersatzquellen
Bauen Sie die Schaltung in LTspice nach.
U=10V R1=2, R2=3, R3=4
Lesen Sie die Leerlaufspannung ab
Kopieren Sie die Schaltung. Schließen Sie den Ausgang kurz und überlegen Sie, wie Sie den Kurzschlusstrom ablesen können?
Berechnen Sie den Innenwiderstand der Ersatzquelle. Sie können das per Hand machen oder auch in LTspice die Spannungen und Ströme miteinander verrechnen.
Aufgabe 3 – Überlagerungsverfahren und Ersatzquellen
Gegeben ist die folgende Schaltung, mit den Werten: U1=10 V, I1=1 A, R1= 1 Ω, R2= 2 Ω, R3= 3Ω.
Wandeln Sie mit Hilfe des Überlagerungsverfahrens diese Schaltung in eine äquivalente Ersatzquelle bzgl. der Anschlüsse um.
Berechnen Sie den Kurzschlussstrom IK.
Welchen Wert muss ein zwischen die beiden Klemmen geschalteter Widerstand R4 haben, damit die in diesem Widerstand umgesetzte Leistung maximal ist?
Nehmen Sie nun an, dass zwischen die Klemmen ein Lastwiderstand R4= 4 Ω geschaltet ist.
Berechnen Sie den Wirkungsgrad dieser Schaltung!
Warum darf dabei nicht von der vereinfachten Ersatzquelle ausgegangen werden?
Spice 3 - Überlagerungsverfahren und Ersatzquellen
Bauen Sie die Schaltung nach und lösen Sie die Aufgaben genauso wie in A1 und A2 beschrieben.
Handschriftliche Lösung
Spice Aufgabe 1
Spice Aufgabe 2
Spice Aufgabe 3
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