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Barn

E-Mail

30.03.2022,
17:45
 

Spannung berechnen (Schaltungstechnik)

Hallo,
ich stell mich grade etwas dusslig an.
Ich komme nicht drauf, wie man die Spannung an dem Knotenpunkt berechnet.
Irgendwelche Tipps?
Danke.



xy(R)

E-Mail

30.03.2022,
18:16

@ Barn

Spannung berechnen

» Ich komme nicht drauf, wie man die Spannung an dem Knotenpunkt berechnet.
» Irgendwelche Tipps?

Die Methode heißt Ersatzspannungsquelle.

Offroad GTI(R)

30.03.2022,
19:07

@ xy

Spannung berechnen

» Die Methode heißt Ersatzspannungsquelle.
Eine weitere Möglichkeit wäre die Superpositionsmethode/Überlagerungsverfahen.

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
30.03.2022,
19:30

@ Barn

Spannung berechnen

» Hallo,
» ich stell mich grade etwas dusslig an.
» Ich komme nicht drauf, wie man die Spannung an dem Knotenpunkt berechnet.
» Irgendwelche Tipps?

klar, erstmal beide Spannungsquellen in Stromquellen wandeln - dann fallen Dir die Schuppen aus den Haaren ;-)

Gruß
Ralf

» Danke.
»
»
»
»

Pit1509(R)

31.03.2022,
08:10

@ Offroad GTI

Spannung berechnen

» » Die Methode heißt Ersatzspannungsquelle.
» Eine weitere Möglichkeit wäre die
» Superpositionsmethode/Überlagerungsverfahen.

Hallo,
spontan sehe ich 2,5 V plus das, was die 1V Spannungsquelle "hoch" schiebt.
Müsste man nicht den Innenwiderstand der Spannungsquellen wissen, wenn man es über die Ströme rechnen soll?
Wer haut sie kurz raus die komplette korrekte Berechnung? ;-)
Gruß Pit

Offroad GTI(R)

31.03.2022,
10:43

@ Pit1509

Spannung berechnen

» spontan sehe ich 2,5 V plus das, was die 1V Spannungsquelle "hoch" schiebt.
Wie soll die 1V Quelle noch Strom liefern, wenn sie gegen ein 2,5V Potential "arbeiten" muss? ;-)

Nach der Variante von xy lässt sich das auch noch im Kopf ohne Taschenrechner lösen.

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
31.03.2022,
14:31
(editiert von cmyk61
am 31.03.2022 um 14:33)


@ cmyk61

Spannung berechnen

Lässt sich tatsächlich im Kopf rechnen. Hab 2 Minuten gebraucht. Für die Zeichnung 3 Minuten.
Die seltsamen Symbole (die Energieelektroniker als Trafo interpretieren würden) sollen Stromquellen darstellen. Hat mein Dozent GE damals so eingeführt.

Gruß
Ralf

Offroad GTI(R)

31.03.2022,
15:01

@ cmyk61

Spannung berechnen

» Die seltsamen Symbole (die Energieelektroniker als Trafo interpretieren
» würden)
Nur wenn es sich um ein einpoliges Ersatzschaltbild handelt :-P

Alternativ: "Kreis mit horizontalem Strich" da gibt es keine Verwechslungsgefahr.

Man könnte die Geschichte auch noch über ein lineares Gleichungssystem lösen (das dann aber nicht mehr im Kopf).

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
31.03.2022,
15:14

@ Offroad GTI

Spannung berechnen

» Alternativ: "Kreis mit horizontalem Strich" da gibt es keine
» Verwechslungsgefahr.

Dieses Symbol wurde dann in späteren Semestern eingeführt.
Ich persönlich finde das "alte" Symbol hübscher *gggg*


» Man könnte die Geschichte auch noch über ein lineares Gleichungssystem
» lösen (das dann aber nicht mehr im Kopf).

Au Backe - da bin ich dann draußen. Manche Dinge haben sich erstaunlicherweise extrem eingeprägt, andere so garnicht.

Gruß
Ralf

Barn

E-Mail

01.04.2022,
09:18

@ Barn

Spannung berechnen

Danke an alle für die hilfreichen Tipps.
Ich hab daraus auch mal eine Lösung versucht:






Hier noch eine Simulation zu der Thematik:
https://everycircuit.com/circuit/5802008868814848

Offroad GTI(R)

01.04.2022,
10:43

@ Barn

Spannung berechnen

Schön gemacht, wenn auch etwas aufwändig. Die Parallelschaltung von zwei Widerständen brauchst du nicht als Masche behandeln, sondern einfach zu einem Widerstand zusammen fassen ;-)

Wenn du mit einem Gleichungssystem rechnest, geht das auch ohne Überlagerungssatz. Du kannst direkt mit den zwei Maschen rechnen.

Barn

E-Mail

01.04.2022,
11:09

@ Offroad GTI

Spannung berechnen

» Schön gemacht, wenn auch etwas aufwändig. Die Parallelschaltung von zwei
» Widerständen brauchst du nicht als Masche behandeln, sondern einfach zu
» einem Widerstand zusammen fassen ;-)

Ja, stimmt natürlich. Wollte es nur konsequent auf diese Art durchrechnen... :-D

Pit1509(R)

04.04.2022,
08:50

@ Offroad GTI

Spannung berechnen

» » spontan sehe ich 2,5 V plus das, was die 1V Spannungsquelle "hoch"
» schiebt.
» Wie soll die 1V Quelle noch Strom liefern, wenn sie gegen ein 2,5V
» Potential "arbeiten" muss? ;-)

Hallo Offroad,
stimmt, mein Gedankenfehler war, dass ich von einem unbelasteten Spannungsteiler aus rechnete.
Würde man sich die zusätzliche 1V-Spannungsquelle wegdenken, hätten wir einen einfachen,
belasteten Spannungsteiler mit einem 1K Lastwiderstand. Die Spannung U2 wäre dann 1,67V.
Da das richtige Ergebnis der originalen, vorgegebenen Schaltung 2V beträgt, bedeutet für mich
dennoch, dass die zusätzliche 1V-Spannungsquelle im Lastpfad die Spannung U2 "stützt",
nämlich von 1,67V hoch auf 2V. Somit wäre mein Gedanke mit dem "Hochschieben" eigentlich
doch nicht ganz falsch gewesen, oder? (Wenn man meine zuvor genannten, "unbelasteten",
ganz einfach durch zwei geteilten 2,5V nun ignoriert)
Gruß Pit

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
04.04.2022,
11:31
(editiert von cmyk61
am 04.04.2022 um 11:37)


@ Pit1509

Spannung berechnen

Moin Pit,

für solche Schaltungen, so meine Ansicht, ist der Einsatz von Ersatz-Spannungsquellen / Ersatz-Stromquellen am einfachsten zu realisieren und auch zu verstehen.
Man kann ja durchaus mathematische Methoden einsetzen. Die sind aber unterm Strich fehleranfälliger, da man sie seltener anwendet und dementsprechend wenig Übung hat.
In dieser vorgegebenen Schaltung hat sich der Dozent den Spass gemacht, die Schaltung ein wenig unkonventionell zu zeichnen, damit der Probant ein wenig HIrnschmalz verschwendet und sich in der Schaltungsanalyse übt.
Es wird generell davon ausgegangen, dass man eine Spannungsquelle mit (nicht komplexem) Innenwiderstand vorliegen hat. Uo ist die Leerlaufspannung, Ri der Innenwiderstand. Die Spannungsquelle wird als "ideale" Spannungsquelle angenommen.
Beim Umwandeln in eine Stromquelle geht man folgendermaß vor:
Der Innenwiderstand der Ersatzstromquelle ist identisch mit dem der Spannungsquelle, und wird einfach parallel geschaltet zur Stromquelle angenommen.
Die Stromquelle wird ebenfalls als "ideal" angenommen. Zusammen mit dem Innenwiderstand ergibt sich eine "reals" Stromquelle.

Anmerkung: Stromquellen gibt es natürlich nicht als Bauteil - weder ideal noch real. Anders als Spannungsquellen, die es annähernd "ideal" gibt und insbesondere auch in der realen Ausführung erhältlich ist. Für eine Stromquelle ist folglich stets eine Spannungsquelle und etwas Elektronik außenherum erforderlich. Im einfachsten Falle lediglich ein in Reihe geschalteter Widerstand.

Während bei einer Spannungsquelle die Leerlaufspannung Uo recht einfach zu messen ist (hochohmige Messung ohne nennenswerten Ausgangsstrom), muss man Io einer Stromquelle als Kurzschlußstrom ermitteln (also mit dem Messgerät die Klemme im Strombereich kurzschließen.
Und hier sind wir schon beim Umrechnen. Io der Ersatzstromquelle ist nämlich der Strom, der sich beim Kurzschließen der Spannungsquelle einstellt.

Einmal umgewandelt gelten die Regeln der Elektrotechnik weiterhin: Innenwiderstände von Stromquellen können "parallel" gerechnet werden, alle Io werden bei parallel geschalteten Stromquellen aufaddiert.
Hat man dann alle nötigen Berechnungen erledigt, darf man überlegen, ob eine weitere Wandlung oder Rückwandlung erforderlich ist,
Das geht fixer als komplizierte mathematische Berechnungen. Der Trick hierbei ist zu erkennen, was ich im komkreten Fall vor mir habe und welche Schaltungsteile ich wie umrechne.

Gruß
Ralf

» » » spontan sehe ich 2,5 V plus das, was die 1V Spannungsquelle "hoch"
» » schiebt.
» » Wie soll die 1V Quelle noch Strom liefern, wenn sie gegen ein 2,5V
» » Potential "arbeiten" muss? ;-)
»
» Hallo Offroad,
» stimmt, mein Gedankenfehler war, dass ich von einem unbelasteten
» Spannungsteiler aus rechnete.
» Würde man sich die zusätzliche 1V-Spannungsquelle wegdenken, hätten wir
» einen einfachen,
» belasteten Spannungsteiler mit einem 1K Lastwiderstand. Die Spannung U2
» wäre dann 1,67V.
» Da das richtige Ergebnis der originalen, vorgegebenen Schaltung 2V beträgt,
» bedeutet für mich
» dennoch, dass die zusätzliche 1V-Spannungsquelle im Lastpfad die Spannung
» U2 "stützt",
» nämlich von 1,67V hoch auf 2V. Somit wäre mein Gedanke mit dem
» "Hochschieben" eigentlich
» doch nicht ganz falsch gewesen, oder? (Wenn man meine zuvor genannten,
» "unbelasteten",
» ganz einfach durch zwei geteilten 2,5V nun ignoriert)
» Gruß Pit

Offroad GTI(R)

04.04.2022,
12:25

@ Pit1509

Spannung berechnen

» Würde man sich die zusätzliche 1V-Spannungsquelle wegdenken, hätten wir
» einen einfachen,
» belasteten Spannungsteiler mit einem 1K Lastwiderstand. Die Spannung U2
» wäre dann 1,67V.
Ist die Frage, wie man sich die Spannungsquelle wegdenkt.
Das ist ja genau das Superpositionsprinzip.
Man muss natürlich die richtigen Annahmen treffen, die da wären, dass Quellen durch ihre idealen Innenwiderstände ersetzt werden. Für eine Spannungsquelle bedeutet dies ein Kurzschluss und für eine Stromquelle eine Unterbrechung.

» Da das richtige Ergebnis der originalen, vorgegebenen Schaltung 2V beträgt,
» bedeutet für mich
» dennoch, dass die zusätzliche 1V-Spannungsquelle im Lastpfad die Spannung
» U2 "stützt",
Sie hebt natürlich das Potential an dieser Stelle an. Einen Strom liefert sie aber nicht, im Gegenteil, sie arbeitet in dem Beispiel sogar als Stromsenke.