Beispielsammlung – DC/DC Konverter – Grundstrukturen

Netzwerke und Schaltungen II
Professur für Leistungselektronik
und Messtechnik
Übung Nr. 2
Prof. Dr. J.W. Kolar
Name, Vorname
Testat
Messung elektrischer Grössen
Aufgabe 1: Messfehler bei Widerstandsmessung
In Fig.1 sind zwei unterschiedliche Anordnungen der Messgeräte zur indirekten Widerstandsmessung
abgebildet. Das verwendete Voltmeter V hat einen Innenwiderstand RMV von 9k Ω und das Amperemeter A weist einen Eigenwiderstand RMA von 0.1 Ω auf.
In a) wird am Voltmeter V die Spannung U = 217V abgelesen. Der gemessene Strom durch das Amperemeter A ist dabei 18.3A.
Fig.1: Indirekte Widerstandsmessung
stromrichtig a) spannungsrichtig b)
a)
b)
c)
Wie gross ist der gemessene Widerstand Ra mit der Anordnung der Messgeräte in a)?
Um wieviel wurde der Widerstand Ra zu gross gemessen?
Ist der relative Messfehler mit der Anordnung in b) grösser oder kleiner als der in a)?
Aufgabe 2: Temperaturabhängige Messwerkspule
Eine Messwerkspule weise bei der Temperatur ν = 20°C einen temperaturabhängigen Widerstand RM
von 50 Ω und einen Temperaturbeiwert von α = 0.004K-1 auf. Das Messwerk hat bei IM = 2mA Vollausschlag. Das Messwerk wird mit den temperaturunabhängigen Widerständen R1 und R2 zur temperaturkompensierten Schaltung in Fig.2 erweitert, mit welcher ein Strom I von 60mA gemessen werden
soll.
Fig.2: Messwerkspule mit Widerstand RM und
den Widerständen R1 und R2 zur Temperaturkompensation
Wie gross müssen die Widerstände R1 und R2 gewählt werden, damit der Strom durch die Messwerkspule IM bei Vollausschlag und der Temperatur ν = 50°C maximal um den Temperaturfehler
F = -0.5% von IM = 2mA abweicht?
Netzwerke und Schaltungen II
Professur für Leistungselektronik
und Messtechnik
Übung Nr. 2
Prof. Dr. J.W. Kolar
Aufgabe 3: Messbrücke
Die Messbrücke in Fig.3 enthält 4 Widerstände R = 350 Ω , von denen 3 temperaturunabhängig sind
und einer aus Kupfer mit dem Temperaturbeiwert α = 0.004K-1 besteht. Die Brücke wird mit der
Gleichspannung Uq = 6.3V gespiesen. Im Mittelzweig der Brücke liegt das Voltmeter V mit dem Messwerkwiderstand R5 = 80 Ω .
Fig.3: Messbrücke mit Gleichspannungsquelle
Wie gross ist der Strom I5 im Mittelzweig bei der Temperatur ν = 32.7°C, wenn bei 20°C abgeglichen
wurde?
Aufgabe 4: Einstellen von Strömen
I
a
R1
U
R2
U
Ra
a)
b
RVW
a
R1
R2
Ra
b)
Ia
b
Fig.4: Schiebewiderstand a) und Vorwiderstand b) zum Einstellen des Stromes
4.1 Schiebewiderstand
Der Schiebewiderstand nach Fig.4 a) mit Gesamtwiderstand Rg = R1 + R2 = 570 Ω kann zum Einstellen eines Stromes durch einen Verbraucher verwendet werden. Bei einer gegebenen Eingangsspannung U von 210V soll der Strom I = 1.5A fliessen. Der Widerstand Ra wird in den Teilaufgaben a) und
b) vernachlässigt.
a)
b)
c)
Bei welchen Werten von R1 und R2 muss der Abgriff stehen?
Zeichnen Sie die Kennlinie des Gesamtwiderstandes als Funktion vom Teilerverhältnis g auf.
Bei welcher Schleiferstellung wird maximale Leistung in Ra umgesetzt?
4.2 Vorwiderstand
Zur Einstellung von Strömen können auch Stromteiler mit Vorwiderstand RVW anhand Fig.4 b) verwendet werden. Gegeben sind R1 + R2 = 25 Ω , RVW = 10 Ω und Ra = 5 Ω . Die Klemmenspannung ist
U = 220V.
a)
b)
Berechnen und zeichnen Sie die Kennlinie des Stromes Ia in Abhängigkeit vom Teilerverhältnis g
Bei welcher Schleiferstellung g wird die maximale Leistung Pa in Ra umgesetzt und wie gross
ist diese?