Installationsplanung

TG
7
5
1
RE
1.16
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Zuleitungsstrom
Berechnen Sie den Zuleitungsstrom I !
I1
I
66,7 A
zufliessend
I2
I3
I4
I1  18,2 A
I 2  9,6 A
I 3  21,7 A
I 4  17 ,2 A
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1.17
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Sammelschiene
Eine Sammelschiene führen einige Leiter folgende Ströme zu:
I1  802 A ,
3513 A
3,513kA
Skizze:
I 2  1,027 kA ,
I 3  189 A ,
I 4  503 A und
I 5  992 A .
Wie gross ist der von der Sammelschiene abgehende Strom in der
Hauptleitung (in A und k A )?
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1.27
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Serieschaltung von Widerständen
An drei hintereinandergeschalteten Widerständen liegt je eine
Spannung von 26V .
78V
Wie gross ist die Gesamtspannung?
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1.18
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Verbraucher eines Automobils
An einer Sicherung eines Automobils sind folgende Verbraucher
angeschlossen und in Betrieb:
Scheinwerfen (Stufe 2)
Lüftungsventilator
2 Rückfahrscheinwerfer
7 ,6 A
2,8 A
2,3 A
je 1,25 A
Welcher Strom fliesst durch die Sicherung?
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1.28
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Dynamo
Ein 12V -Dynamo speist zwei seriegeschaltete Kleinspannungslampen.
Wie gross ist die Spannung an der ersten Lampe, wenn die
Spannung an der zweiten Lampe 8,2V gemessen wurde?
3,8V
Seitendynamo
Der absolute Spitzenreiter unter
den Seitenläufern in Sachen
Wirkungsgrad kam aus der
Schweiz: Dieser Dynamo setzt
nach Herstellerangaben bisher
unerreichte 86 % der Tretleistung
des Radlers in elektrische Energie
um! Der Dynamo ist so
leichgängig, dass er, nachdem
man ihn kurz angedreht hat, eine
Zeit lang nachläuft. Der Radler
muss laut Hersteller nur rund 4,5
Watt aufbringen, um diesen
Dynamo anzutreiben (dies
entspräche aber einem
Wirkungsgrad von "nur" 67 %).
Bisher wurden über 15 W der
Tretleistung für den Dynamo
abgezweigt (ein
Durchschnittsradler bringt etwa 50
W auf die Pedale).
Nabendynamo
Die gemessenen Wirkungsgrade
lagen zwischen 62 % und 45 % bei
10 bis 26 km/h (Modell mit
Vollachse) bzw. 46 % und 40 % bei
10 bis 26 km/h (Modell mit
Hohlachse)1). Ab rund 25 km/h
läuft der Dynamo mit
eingeschaltetem Licht leichter als
mit ausgeschaltetem Licht.
Verursacht wird dieses Phänomen
durch Wirbelströme im
unbelastetem Zustand.
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1.19
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Elektroverteilung
Bestimmen Sie den Strom I1 und geben Sie an, ob er zu- oder
wegfliessend ist!
99 A
zufliessend
I2
I4
I1
I5
I3
I 2  210 A
I 3  187 A
I 4  120 A
I 5  178 A
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1.29
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Seriewiderstände
Wieviele gleichgrosse Wiederstände muss man in Reihe schalten,
damit bei einer Speisespannung von 110V an jedem Widerstand eine
Spannung von 5,5V herrscht?
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20
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1.20
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Verteiler-Klemme
Einer Klemme fliessen folgende Ströme zu:
24,3 A
zufliessend
I1  12,1A ,
Skizze:
I 2  9,3 A ,
I 3  48,2 A ,
während Ströme von
I 4  76,1A und
I 5  17,8 A wegfliessen.
Wie gross ist der Strom im sechsten Draht? Fliesst er weg oder zu?
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1.30
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Voltmeter Messbereichserweiterung
Mit einem Voltmeter mit dem Messbereich 0,3V will man maximal 60V
messen können.
59,7V
Berechnen Sie die Spannung, welche der Vorwiderstand bei
Vollausschlag verbrauchen muss (Skizze der Schaltung verlangt RM ,
RV )!
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
10
Alternator
Der Alternator eines Autos liefert einen Strom von 24,2 A , davon
werden 3,6 A für die Zündung, 9,8 A für die Beleuchtung und 5,5 A für
den Scheibenwischermotor verbraucht.
RE
1.21
Alternator
G
Zündung
Beleuchtung
ScheibenwischerMotor
5,3 A
Batterie
(Akkumulator)
M
Welcher Strom fliesst zur Batterie?
(Skizze der Schaltung verlangt I A , , I Z , I B , I S und I Bat )!
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
11
Klemmenspannungen
Welche Spannung herrscht zwischen den Klemmen 2 und 3?
Beschreiben Sie den Lösungsansatz mit der Maschenregel – dabei ist
die Spannung U 23 in der Skizze vorher einzuzeichnen!
RE
1.31
30V
3
U 21  110V
U 31  80V
2
U21
U31
1
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
12
Transistor
An einem Transistor werden folgende Ströme gemessen:
RE
1.22
IC
n
I B  115 A
IB
80 ,885 mA
Transistoren
Der Begriff „Transistor“ ist
eine Kurzform des
englischen Transfer
Resistor.
I E  0,081 A
p
n
IE
Bestimmen Sie den Kollektorstrom ( I C )!
npn
Bipolartransistoren werden in npnund pnp-Typen unterteilt. Die
Buchstaben geben die Reihenfolge
und den Dotierungstyp der
Schichtung an. Somit bildet ein
Bipolartransistor im Wesentlichen
immer zwei gegeneinander
geschaltete pn-Übergänge (ähnlich
dem in einer pn-Diode). Die drei
Anschlüsse werden Kollektor (C,
collector) Basis (B, base) und
Emitter (E, emitter) genannt.
pnp
Um sich die Pfeilrichtung des
Schaltzeichens besser merken zu
können, gibt es einen
einprägsamen Spruch: „Tut der
Pfeil der Basis weh, handelt sich′s
um pnp.
LeistungsTranssistor
Leistungstransistor vom
Typ 2N3055 im TO-3-Gehäuse,
durch eine Glimmerscheibe
elektrisch isoliert auf einem
Aluminium-Kühlkörper
aufgeschraubt.
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
13
Klemmenspannung Batterie
Wie gross muss die Spannung der Batterie im skizzierten Fall sein?
RE
1.32
30V
75V
+
U2
U1
5V
U3
10V
15V
20V
25V
Berechnen Sie die Batteriespannung, wenn die Schaltung durch zwei
weitere Seriewiderstände erweitert wird!
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
14
Spannungsteiler
Berechnen Sie die Ströme I1 und I 2 !
RE
1.23
2,54 A
8,21 A
I
+
U1
I3
U2
U3
I2
-
I4
I  8,21 A
I 3  5,67 A
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
15
Massewiderstand
Ein Massewiderstand ( U  18V ) mit 12 Abgriffen ist wie gezeichnet
angeschlossen. Wie gross ist U1 !
RE
1.33
10 ,5V
U
12 10 8
6
4
2
0
U1
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
16
Grossknoten - Leiternetz
Im dargestellten Leiternetz sind die Ströme I1 , I 2 , I 3 und I 4 zu
bestimmen!
RE
1.24
0A
92
a
I2
b
155 A
781 A
139 A
392 A
I4
72
A
83
1A
21 d
A
I3
c
I1
Für die Berechnung der Ströme ist jeweils der Knotensatz
aufzuschreiben.
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
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17
Maschensatz
Berechnen Sie die Spannung am
Widerstand R2 ( U1  1,2V , U 3  4,5V )!
RE
1.34
3,3V
R2
U1
U3
Maschenregel aufschreiben ist Pflicht.
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
18
Knotensatz
Berechnen Sie den Strom I in Richtung und Grösse!
RE
1.25
16 ,5 A
wegfliessend
I2
I3
I1
I
I4
I1  30,2 A
I 2  13,5 A
I 3  14,8 A
I 4  12,4 A
(Knotenregel
aufschreiben
ist Pflicht)
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
19
Maschensatz
Es sind die Spannungen U und U 4 zu berechnen!
RE
1.35
U1
U3
+
U
-
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14V
5V
U2
U4
(Neue Skizze mit Werten und
Maschen eintragen, sowie
Maschregeln aufschreiben
ist Pflicht)
U1  3V , U 2  11V , U 3  6V
Version
6
TG
7
5
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
20
Knotensatz
Bestimmen Sie die Ströme I1 , I 2 und I 3 !
88mA
RE
1.26
I3
I1
I2
11mA
224mA
312mA
301mA
77mA
(Knotenregeln aufschreiben
ist Pflicht)
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
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21
Maschensatz
Aus der gegebenen Angaben sind die Spannungen U 2 , U 5 und U 6 zu
bestimmen ( U  60V )!
RE
1.36
U1
U4
+
U2
U
U3
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39V
23V
7V
U1  12V , U 3  9V ,
U5
U6
U 4  16V , U 7  16V
U7
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
22
Verbraucher eines Autos
Bei stehendem Motor sind bei einem Auto folgende Verbraucher
eingeschaltet, die die nachfolgenden Ströme aufnehmen:
Alternator
3,33 A
0,33 A
0,4 A
0,4 A
0,25 A
0,5 A
2,5 A
Abblendleuchten je
Standleuchten je
Schlussleuchten je
Nummernleuchten je
Instrumentenleuchten je
Innenraumleuchte
Radioapperat
12 ,92 A
Laderegler
G
Bat
2
2
2
2
4
1
1
Gen
RE
1.38
Wie gross ist der der Batterie entnommene Strom?
(Machen Sie eine Skizze der Schaltung)
Abblendleuchte
1
Standleuchte
2
Schlussleuchte
3
Nummernleuchte
4
Innenraumleuchte
Batterie
(Akkumulator)
5
Radioapparat
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
23
Serieschaltung Heizung
Wie gross sind die Spannungen an den zwei,
hintereinandergeschalteten Heizspiralen einer Kochplatte, wenn die
angelegte Spannung von U  400V im Verhältnis 1 : 3,5 aufgeteilt
werden.
RE
1.39
U1
88,88V
311,1V
U2
U
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
24
Parallelschaltung Heizung
In einer Schaltung zweier nebeneinander geschalteter Widerstände
sind folgende Grössen bekannt:
RE
1.40
127 ,9
2,388 A
I
+
I1
U
U1
I2
U2
R1  72 
I 2  0,86 A
U  110V
-
Berechnen Sie den Widerstand R2 und den Gesamtstrom!
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
25
Parallele Widerstände
Wieviele 1,6k -Widerstände muss man parallel schalten, um an einer
Spannung von 230V einen Strom 3,45 A zu erhalten?
RE
1.42
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24
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7
5
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
26
Gemischte Schaltung
Welche Spannung muss an die gegebene Schaltung angelegt
werden, wenn alle Widerstände 44 besitzen?
RE
1.43
71,28V
R1
+
R2
U
R3
-
I
I  1,08 A
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TG
7
5
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
27
Gemischte Schaltung
RE
1.45
U1
Berechnen Sie die Spannung an
den Einzelwiderständen, soweit
sie nicht gegeben sind!
U3 U 4
U
U7
U6
U2
U5
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3V
9V
0V
U  12V
U 3  3V
U 5  3V
U 6  6V
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TG
7
5
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
28
Serieschaltung
Gegeben ist der skizzierte Spannungsteiler.
1: 2
12V
24V
U 0  36V
Ri  0
R1  1000 
R2  2000 
a) In welchem Verhältnis stehen die Spannungen U 1 und U 2
zueinander?
b) Wie gross ist die Spannung U 1 ?
c) Wie gross ist die Spannung U 2 ?
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TG
7
5
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
29
Gemischte Schaltung
In der skizzierten Schaltung sind alle Widerstände gleich gross.
50V
R  200  , U1  550V
Wie gross ist die Spannungen U 2 ?
08. Juni 2017
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TG
7
5
TG
7.5
101
TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
ELEKTROTECHNISCHE GRUNDLAGEN
KIRCHHOFFSCHEN REGELN
Frage
Was verstehen Sie unter den Kirchhoffschen
Gesetzen!
(6-40)
(6-36)
TG
7.5
102
(6-41)
TG
Frage
Was verstehen Sie unter der Maschenregel?
Machen Sie eine Skizze mit zwei Widerständen in
Serie?
Frage
7.5
103
TG
Frage
7.5
104
08. Juni 2017
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6