Inhaltsverzeichnis 9 Vorwort Kapitel 1 1.1 1.2 1.3 1.4 Modellbildung Quasistationäre Rechnung Die Netzwerkanalyse Kurvenformen und ihre Kenngrößen bei zeitlich periodischen Vorgängen Kapitel 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Einleitung Wechselspannung und Wechselstrom Das Zeigerdiagramm 2.1.1 Der ohmsche Widerstand an Wechselspannung 2.1.2 Die Induktivität an Wechselspannung 2.1.3 Der Kondensator an Wechselspannung Komplexe Wechselstromrechnung 2.2.1 Der Übergang zur symbolischen Methode 2.2.2 Die Berechnung von Netzwerken mit der symbolischen Methode 2.2.3 Gegenüberstellung der unterschiedlichen Vorgehensweisen 2.2.4 Strom-Spannungs- und Widerstandsdiagramm 2.2.5 Umrechnung zwischen Impedanz und Admittanz Frequenzabhängige Spannungsteiler Frequenzkompensierter Spannungsteiler Resonanzerscheinungen 2.5.1 Der Serienschwingkreis 2.5.2 Der Parallelschwingkreis Ortskurven 2.6.1 Ortskurve für die Impedanz einer RL-Reihenschaltung 2.6.2 Umrechnung zwischen Impedanz und Admittanz 2.6.3 Ortskurve für die Admittanz einer RL-Reihenschaltung 2.6.4 Allgemeine Gesetzmäßigkeiten bei der Inversion von Ortskurven 2.6.5 Ortskurven bei komplizierteren Netzwerken Energie und Leistung bei Wechselspannung 2.7.1 Wirkleistung 2.7.2 Blindleistung 2.7.3 Scheinleistung und Leistungsfaktor 2.7.4 Komplexe Leistung Leistungsanpassung 2.8.1 Lastimpedanz mit einstellbarem Wirk- und Blindwiderstand. . . . 2.8.2 Reiner Wirkwiderstand als Verbraucher Blindstromkompensation 11 13 14 15 16 21 22 26 27 28 32 32 33 38 43 44 46 52 54 54 63 69 70 71 73 75 75 78 79 80 82 87 89 90 91 92 2.10 Leistung beim Drehstromsystem 2.10.1 Sternschaltung mit Sternpunktleiter 2.10.2 Sternschaltung ohne Sternpunktleiter 2.10.3 Dreieckschaltung 2.10.4 Besondere Eigenschaften des Drehstromsystems Kapitel 3 3.1 3.2 3.3 Grundlegende Betrachtungen Die harmonische Analyse 3.2.1 Die komplexe Form der Fourier-Reihe 3.2.2 Vereinfachungen bei der Bestimmung der Fourier-Koeffizienten 3.2.3 Tabellarische Zusammenstellung wichtiger Fourier-Reihen Anwendung der Fourier-Reihen in der Schaltungsanalyse 3.3.1 Der Ablaufplan 3.3.2 Eine einfache Schaltung 3.3.3 Die Linienspektren 3.3.4 Effektivwert und Leistung 3.3.5 Weitere Kenngrößen Kapitel 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 Schaltvorgänge in einfachen elektrischen Netzwerken RC-Reihenschaltung an Gleichspannung Reihenschaltung von Kondensator und Stromquelle RL-Reihenschaltung an Gleichspannung Parallelschaltung von Induktivität und Spannungsquelle Schaltvorgänge in Netzwerken mit Wechselspannungsquellen Quellen mit periodischen, nicht sinusförmigen Strom- und Spannungsformen Konsequenzen aus den Stetigkeitsforderungen Vereinfachte Analyse für Netzwerke mit einem Energiespeicher 4.8.1 Kondensator und Widerstandsnetzwerk 4.8.2 Induktivität und Widerstandsnetzwerk Spannungswandlerschaltung Wirkungsgradbetrachtungen bei Schaltvorgängen Zusammenfassung Netzwerke mit mehreren Energiespeichern 4.12.1 Serienschwingkreis an Gleichspannung 4.12.2 Serienschwingkreis an periodischer Spannung Kapitel 5 5.1 5.2 5.3 Zeitlich periodische Vorgänge beliebiger Kurvenform Die Laplace-Transformation Das Fourier-Integral Der Übergang zur Laplace-Transformation Die Berechnung von Netzwerken mit der Laplace-Transformation 5.3.1 Transformation in den Frequenzbereich 5.3.2 Aufstellung und Lösung des Gleichungssystems 5.3.3 Rücktransformation in den Zeitbereich 94 94 96 99 101 107 108 112 118 120 127 128 128 129 131 135 141 145 146 150 151 153 154 158 160 161 161 163 167 170 177 177 181 186 191 192 201 203 203 211 213 Anhang A A.l A.2 Bezeichnungen Rechenoperationen Anhang B B.l B.2 B.3 B.4 B.5 Ergänzungen zur Fourier-Entwicklung Die Konvergenz der Fourier-Reihen Das Gibbs'sche Phänomen Anhang D D.l D.2 D.3 D.4 Ergänzungen zu den Ortskurven Beweis für die Gültigkeit des ersten Verfahrens Beweis für die Gültigkeit des 2. Verfahrens Die Inversion einer Geraden durch den Nullpunkt Die Inversion einer Geraden, die nicht durch den Nullpunkt v e r l ä u f t . . . . Die Inversion eines Kreises Anhang C C.l C.2 Komplexe Zahlen Kleine mathematische Formelsammlung Additionstheoreme Integrale Fourier-Entwicklungen Tabellen zur Laplace-Transformation 219 220 223 227 228 229 230 231 234 237 238 243 247 248 248 250 253 Literaturverzeichnis 257 Verzeichnis der verwendeten Symbole 259 Register 263