Versuch: Stern-Dreieck-Transformation, Verbindung linearer Zweipole
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Werner-v.-Siemens-Labor für elektrische Antriebssysteme Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. H. Biechl Prof. Dr.-Ing. E.-P. Meyer Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 1 (GET1) Versuch 3 Stern- Dreieck-Transformation Verbindung linearer Zweipole Lernziel: Ziel dieses Versuches ist es einerseits die in der Vorlesung gezeigte Stern-Dreieck-Transformation in der Praxis umzusetzen und die Messergebnisse mit den Rechenwerten zu vergleichen. Weiterhin werden zwei lineare, aktive Zweipole verschaltet. Die sich ergebene Spannung sowie der Strom an der Verbindungsstelle sollen sowohl über Rechnung als auch Messung bestimmt und anschließend verglichen werden. Das Übertragen der theoretisch gewonnenen Erkenntnisse auf konkrete elektrische Schaltungen und die messtechnische Verifikation sollen dazu beitragen, den vermittelten Stoff weiter zu vertiefen und zu verfestigen. _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 1 / 7 1. Versuche 1.1 Netzwerkanalyse mit Stern-Dreieck-Transformation Man baue die nachfolgend skizzierte Schaltung 1 auf: I2 R2= UAC I1 A I3 270Ω B I4 C R1= R3= R4= 100Ω 68Ω 100Ω I R5= I6 270Ω U= 10V I5 I7 Last RL 100Ω R6= 100Ω D R7= 300Ω 1.1.1 Vorbereitung 1.1.1.1 Man berechne den Ersatzwiderstand RAC der sich zwischen den Klemmen A und C ergibt. 1.1.1.2 Welche Werte ergeben sich für die Ströme und Spannungen in den Zweigen 1 bis 7, sowie an der Last. 1.1.1.3 Die Ergebnisse sind in Tabelle 1.1.1 einzutragen. 1.1.2 Versuchsdurchführung 1.1.2.1 Man messe die Spannung UAC sowie den Strom I1 und bestimme hierüber den Widerstand RAC. 1.1.2.2 Die Spannungen aus Tabelle 1.1.1 sind messtechnisch zu ermitteln, dabei können die Ströme über das Ohmsche Gesetz bestimmt werden. 1.1.2.3 Die Ergebnisse sind in Tabelle 1.1.2 einzutragen. _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 2 / 7 Tabelle 1.1.1 (Vorbereitung) Zweig 1 2 3 4 5 6 7 Last AC 3 4 5 6 7 Last AC U [V] I [mA] Tabelle 1.1.2 (Versuch) Zweig 1 2 R [Ω] U [V] I [mA] _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 3 / 7 1.2 Untersuchungen Stern-Dreieck-Transformation Man baue die nachfolgend skizzierte Schaltung 2 auf: R1= I1 A IAD IL IBD D RAD U= 10V B 300Ω RBD R2= R3= 300Ω 300Ω RCD I2 ICD C RL I3 100Ω I4 R4 270Ω 1.2.1 Vorbereitung 1.2.1.1 Man berechne die Ersatzwiderstände RAD, RBD und RCD. 1.2.1.2 Es sind die in Tabelle 1.2.1 angegebenen Ströme und Spannungen sowohl für die Dreieck- als auch die Sternschaltung zu berechnen. 1.2.1.3 Alle Werte sind in Tabelle 1.2.1 einzutragen. 1.2.2 Versuchsdurchführung 1.2.2.1 Man messe alle in der Tabelle 1.2.2 angegebenen Spannungen und bestimme über das Ohmsche Gesetz die entsprechenden Ströme. Dies ist zunächst für die Dreieck- und anschließend für die Sternschaltung durchzuführen. 1.2.2.2 Wie verhält sich die geänderte Schaltung bezüglich der Klemmen A, B und C? Wie lassen sich die Abweichungen erklären? _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 4 / 7 Tabelle 1.2.1 (Vorbereitung) Zweig Last 4 1 2 3 AD BD CD 1 2 3 AD BD CD U [V] I [mA] Tabelle 1.2.2 (Versuch) Zweig Last 4 R [Ω] U [V] I [mA] _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 5 / 7 1.3 Verbindung linearer Zweipole Man baue die nachfolgend skizzierte Schaltung 3 auf: A C I1 R1= 1kΩ Ue1= 3V UAB R2= U UCD I2 R3= R4= 100Ω 100Ω Ue2= 5V R5= 270Ω 1kΩ B D Zweipol 1 Zweipol 2 1.3.1 Vorbereitung 1.3.1.1 Für die Zweipole 1 und 2 sind die jeweiligen Ersatzspannungsquellen bestehend aus U0 und Ri zu berechnen. 1.3.1.2 Die Zweipole werden nun über AC und BD verbunden. Man berechne die Spannung U und den Strom IAC. 1.3.1.3 Die berechneten Werte sind in Tabelle 1.3.1 einzutragen. 1.3.2 Versuchsdurchführung 1.3.2.1 Man messe die Spannung UAB und UCD für offene Verbindungen AC und BD. 1.3.2.2 Nun werden die Zweipole über AC und BD verbunden. Man messe die Spannung U und den Strom IAC. 1.3.2.3 Die berechneten Werte sind in Tabelle 1.3.1 einzutragen. 1.3.2.4 Welche prozentualen Abweichungen zwischen Messung und Rechnung ergeben sich für die Spannung U und den Strom IAC? f = Rechenwert - Messwert ⋅ 100% Rechenwert _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 6 / 7 Tabelle 1.3.1 U01 Ri1 U02 Ri2 U IAC [V] [Ω] [V] [Ω] [V] [mA] Vorbereitung Versuch Abweichung f [%] _________________________________________________________________________________________________________ Version 2.1 Fakultät Elektrotechnik Seite 7 / 7
