Installationsplanung

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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Unbelasteter Spannungsteiler
Ein verstellbarer Widerstand 300  /1 A wird als Spannungsteiler
benutzt. Die angelegte Spannung von U1 = 12 V soll auf U2 = 2,5 V
herabgesetzt werden.
U1
R1
R2
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Berechnen Sie die Teilwiderstände
R1 und R2.
U2
R1  237 ,5 
R2  62 ,5 
Drehotentiometer
Ein Potentiometer (kurz Poti, nach
neuer deutscher Rechtschreibung
auch Potenziometer) ist ein
elektrisches
Widerstandsbauelement, dessen
Widerstandswerte mechanisch
(durch Drehen oder Verschieben)
veränderbar sind.
Es hat mindestens drei Anschlüsse
und wird vorwiegend als stetig
einstellbarer Spannungsteiler
eingesetzt.
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Belasteter Spannungsteiler
Die Spannungsteilerschaltung mit R1 = 1,2 k und R2 = 820  wird mit
4,7 k belastet. Die Schaltung liegt an 50 V.
R1
U L  18 ,39V
Schiebepotentiometer
Berechnen Sie die Spannung UL bei
Belastung.
U
R2
UL
RL
Schiebepotentiometer fuer
Halogen- und Gluehlampen
sowie Drehzahlsteuerung von
Nähmaschinen.
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Messbrücke
Berechnen Sie den Wert des Widerstands R4 .
R1
A
U0
R2
UAB
I AB
B
1,95 k
Bei Abgleich einer Messbrücke
betragen die Widerstände
R1  2 k
R2  3 k
Ri
R3
U1
U 0  12V , Ri  0
R4
R3  1,3 k
Wheatstone’sche Messbrücke
Sie wurde 1833 von Samuel Hunter
Christie erfunden, jedoch nach dem
britischen Physiker Sir Charles
Wheatstone benannt, der ihre
Bedeutung erkannte und ihre
Verbreitung förderte.
Spannung U AB bei
abgeglichener Brücke?
Strom I AB bei
abgeglichener Brücke?
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Brückenschaltung
Wenn die zwei Schiebewiderstände in der einen oder anderen Endstellung
sind, kann man in der gegebenen Brückenschaltung vier Fälle unterscheiden.
R2
A
U0
R4
UAB
V
B
Ri
R1
U1
R3
10V
Berechnen Sie die mögliche
Spannung zwischen den
Punkten A und B, wenn
R1  1k , R2  200  , R3  0
und R4  700  ist!
U 0  12V , Ri  0
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Weatstonesche Messbrücke
Welchen Widerstand RX wird mit der Messbrücke gemessen?
12 
Berechnen Sie RX , wenn:
RX
A
U0
x  R4
UAB
I AB
B
Ri
R1
U1
R3
R1  1k
R3  1k
x  R4  12  ist!
x  R4 wurde auf diesen Wert
einreguliert!
U 0  4 ,5V , Ri  0
x 1
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Gemischte Schaltung
Ein Spannungsteiler-Poti von R P  3500  (Gesamtwiderstand liegt an
der Gesamtspannung U=230V und teilt diese auf U2=90V im
unbelasteten Zustand.
a) Welchen Laststrom darf man ihm entnehmen, damit die Spannung
auf U2=70V einbricht (RM vernachlässigt)?
b) Wie gross ist also dann der Lastwiderstand RL ?
0,02399 A
2917 
Potentiometer
A
I
U1
R1
S
U
U2
R2
RL
V
U2
RM
Potentiometerschaltung
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Drehspulmessgeräte
Der Zeiger eines Messwerks hat bei 250mV und 85 A Vollausschlag.
Skizzieren Sie die Schaltungen zur Messbereichserweiterung:
114 '705 
85,76 
a) auf 10V
b) auf 3mA und berechnen Sie die erforderlichen Widerstände.
Achtung: Eine Schaltungsskizze wird ausdrücklich verlangt. Die berechneten
Resultate sollen den skizzierten Widerständen klar und eindeutig zugeordnet
werden können!
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1.285
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Potentiometer
An einem 1,57 k -Potentiometer steht der Abgriff bei 1,22 k .
a) Wie gross ist die Teilspannung am 1,22 k -Widerstand, wenn die
angelegte Spannung 72V beträgt?
b) Welche Teilspannung zeigt ein Voltmeter von 15 k Eigenwiderstand bei
Anschluss am Abgriff an?
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55 ,95V
51,7V
Drehpoti
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RE
1.286
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Drehpotentiometer
Ein Drehpotentiometer mit einem Gesamtwiderstand von 330  wird so
eingestellt, dass in unbelastetem Zustand eine Spannung von 230V auf 150V
herabgesetzt wird.
a) Berechnen Sie die Teilwiderstände!
b) Wie gross wird die herabgesetzte Spannung, wenn das Potentiometer mit
einem Widerstand von 185  belastet wird?
114 ,8
215 ,2
106 ,8V
Lichtregler
Sogenannte Universaldimmer erkennen
automatisch, ob eine induktive oder
kapazitive Last vorliegt und wirken
demnach als Phasenan- oder abschnittsteuerung.
Schaltplan einer Phasenanschnittsteuerung (vereinfacht)
Mit dem Potentiometer P kann eine
weniger verzögerte Wechselspannung
„beigemischt“ werden. Je kleiner sein
Widerstand ist, desto früher zünden der
Diac und der Triac und desto heller
leuchtet die Lampe.
Phasenanschnitt
Bei der Phasenanschnittsteuerung wird
der Stromfluss meist durch einen Triac
(Antiparallelschaltung zweier Thyristoren)
gesteuert. Nach dem Nulldurchgang der
Wechselspannung (und des Stromes)
leitet der Triac den Strom so lange nicht,
bis er einen Zündimpuls erhält; ab diesem
Zeitpunkt (dieser „Phase“ des
Wechselstromsignals) wird der
Verbraucher mit Energie versorgt (bis zum
nächsten Nulldurchgang). Je später der
Triac gezündet wird, desto geringer ist die
mittlere Leistung.
Induktivitäten
Elektromagnetische Trafos
Phasenabschnitt
Der Strom wird nach dem Nulldurchgang
sofort eingeschaltet und vor dem nächsten
Nulldurchgang wieder ausgeschaltet. Der
Schaltungsaufwand ist höher; es müssen
entweder abschaltbare Thyristoren (GTOThyristor) oder (Power-MOSFET) resp.
IGBT-Transistoren verwendet werden,
auch die Steuerungselektronik ist
aufwändiger.
Kapazitive Lasten
Elektronische Trafos
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Spannungsteiler
Aus den gegebenen Grössen sind zu berechnen:
RE
1.287
a)
b)
c)
I3 ,
R1 und
R2 !
823 ,5mA
26,79 
236 ,1
I
R1
I3
U
R2
R3
U3
I1  1,12 A
U  100V
U 3  70V
R3  86
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
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Potentiometerschaltung
RE
1.288
Wie gross sind bei offenem Schalter;
45V
0V
23,91V
23,91V
a) die Spannung U1 ,
b) die Spannung U 2 ?
Der Schalter sei geschlossen. Berechnen Sie:
c) die Spannung U1 ,
d) die Spannung U 2 !
Achtung
Jeder Schritt muss
ersichtlich oder klar
begründet sein!
I
S
R1
U
I3
R2
V
R3
U1
V
U2
Der Widerstand des Voltmeters ist sehr gross und
kann für diese Betrachtung vernachlässigt werden!
U  60V , R1  100 
R2  300  , R3  85
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
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Schiebepotentiometer
RE
1.289
Mit einem Schiebepotentiomneter will man die Betriebsspannung von 48V auf
8V heruntersetzen. Im Verbraucher fliesst bei 8V ein Strom von 26 mA .
515 
5W
Welchen Gesamtwiderstand besitzt das Potentiometer, wenn der dem
Verbraucher parallelgeschalteter Teilwiderstand 110  aufweisst? Für welche
Leistung muss das Potentiometer gebaut sein (Runden auf ganze Zahl)?
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RE
1.290
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Brückenschaltung
Welche Spannung zeigt das Voltmeter ( RV sehr gross) an?
Wie gross müsste R4 sein, damit das Voltmeter 0 Volt anzeigt?
R1
U
0,399V
192 ,4
R3
V
R2
R4
R1  26  , R2  41
R3  122  , R4  163 
U  10V
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1.291
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Brückenschaltung
Berechnen Sie für die gegebene Brückenschaltung bei abgeglichener Brücke
( I  0 A ) den Widerstand R1 !
354 ,4
U
R3
R4
I
R1
R2
R2  630  , R3  1,8k
R4  3,2k , U  48V
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Brückenschaltung
Die Widerstandsmessbrücke ist abgeglichen.
1 : 1,212
l1  452 ,4mm
a) In welchem Verhältniss stehen die Längen l1 und l2 zueinander?
b) Wie lange ist l1 und l2 , wenn der Schleifdraht 1m misst?
l2  547 ,6mm
RE
1.292
R3
l1
A
R4
l2
R3  825  , R4  1k
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Brückenschaltung
In der nachfolgenden Brückenschaltung sind zu Berechnen:
RE
1.293
6,325V
140 ,9mA
a) Die Spannung zwischen den Klemmen A und B, bei offener Brücke
(Gemischte Schaltung bzw. Parallelschaltung)!
b) Durch verbinden von A und B wird die Schaltung zur Brückenschaltung.
Welcher Strom fliesst in der Verbindung?
c) Verändern Sie den Widerstand R4 , damit in der Brücke kein Strom fliesst!
I
R1
U
R3
A
R2
B
R4
R1  18 , R2  44
R3  72  , R4  58
U  24V
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SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
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Brückenschaltung
RE
1.294
Welche Spannungen zeigt das Voltmeter zwischen den Klemmen 1 und 2 an,
wenn:
60V oder 30V
36V oder 54V
41,5V oder 20,8V
a) die Schaltung mit R1  100  und R2  50 betrieben wird!
b) die Schaltung mit R1  100  und R2  150  betrieben wird!
R2
R1
1
U12
U
V
2
A
B
U  90V
c) die Schaltung mit R1  100  und R2  50 betrieben wird und parallel
zum Voltmeter ein Widerstand von R3  75 einbebaut wird!
R2
R1
1
U12
U
V
R4
2
A
B
U  90V
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Potentiometer
An der gegebenen Schaltung sind zu bestimmen:
RE
1.299
I
U
R1
340
S1
132 ,9V
1148 
S2
IX
R2
275
R3
808
RX
a) Welche Spannung muss angelegt werden, dass bei geschlossenem
Schalter 1 die Spannung am 808  -Widerstand 50V beträgt?
b) Welchen Ohmwert muss RX besitzen, damit beim schliessen von Schalter
2 die Spannung am 808  -Widerstand von 50V auf 45V sinkt?
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SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
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Brückenschaltung
RE
1.308
Wenn die zwei Schiebewiderstände in der einen oder anderen Endstellung
sind, kann man in der gegebenen Brückenschaltung vier Fälle unterscheiden.
0-200
12V
UAB
A
1k
R3
R1
R2
5V
7V
10V
12V
700
B
R4
0-500
Berechnen Sie die möglichen Spannungen zwischen den Punkten A und B!
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN REPETITIONEN
SPEZIELLE WIDERSTANDSSCHALTUNGEN
Frage
7.4
101
TG
Frage
7.4
102
TG
Frage
7.4
103
TG
Frage
7.3
104
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