Versuchsaufbau

Labor AC-Parallelschaltung

22.06.2015

In diesen Versuchen wird das AC-Verhalten von Widerstand, Kondensator und Spule in der Parallelschaltung untersucht.

Ziel dieser Versuchsreihen ist es Unterschied und Gemeinsamkeiten mit dem Gleichstromkreis herauszuarbeiten.

Als Spannungsversorgung wird der Frequenzgenerator der Firma Agilent verwendet. Unter dem Menüpunkt Utility ist als Last "High Z" einzustellen. Bei der Spannung wird der Spitze-Spitze-Wert Vpp oder der Effektivwwert VRMS eingestellt. Zur Messung der Spannungen und Ströme (Messwiderstand) wird das Oszilloskop verwendet.

Frequenzgenerator

In der Parallelschaltung gilt, dass der Gesamtstrom sich aus der Summe der Teilströme ergibt. Aufgrund der Phasenverschiebung zwischen Blind- und Wirkstrom müssen diese geometrisch addiert werden.

Da in der Parallelschaltung sich die Ströme, wie die Leitwerte verhalten und ebenso die Leistungen, gilt auch für diese die geometrische Addition.

RC-Schaltung:
C-R-Parallelschaltung
RL-Schaltung:
L-R-Parallelschaltung

$G~~~~$ Wirkleitwert

$B~~~~$ kap./ind. Blindleitwert

$Y~~~~$ Scheinleitwert


$I_W~~~$ Wirkstrom

$I_{bC}~~$ kap. Blindstrom


Zeigerbilder

RC: Zeigerbild der Ströme: $\vec{I}=\vec{I_W}+\vec{I}_{bC}$
Zeigerbild Ströme
RC: Zeigerbild der Leitwerte: $\vec{Y}=\vec{G}+\vec{B}_{C}$
Zeigerbild Widerstände
RL: Zeigerbild der Ströme: $\vec{I}=\vec{I_W}+\vec{I}_{bL}$
Zeigerbild Ströme

Berechnung

Ströme

$I=\sqrt{I_W^2+I_{b}^2}$

$I_W=I\cdot cos\varphi$

$I_{bC}=I\cdot sin\varphi$

Leitwerte

$Y=1/Z=I/U=\sqrt{G^2+B^2}$

$G=1/R=I/U_W=Y\cdot cos\varphi$

$B=I/X=Y\cdot sin\varphi$

Leistungen:

$S=U\cdot I=\sqrt{P^2+Q^2}$

$P=U\cdot I_W=S\cdot cos\varphi$

$Q=U\cdot I_b=S\cdot sin\varphi$


Sicherheitshinweis: Beachten Sie beim Aufbau und bei der Erprobung der Geräte alle erforderlichen Sicherheitsbestimmungen, die Laborordnung und die erforderlichen Schutzmaßnahmen! Verdrahten Sie den Laborversuch grundsätzlich im stromlosen Zustand! Verwenden Sie dazu nur Sicherheitsmessleitungen!

1 Parallelschaltung von Kondensator und Widerstand

Die Versorgungsspannung beträgt U = 7,07 V bei einer Frequenz von 1000 Hz. Der Widerstand hat einen Wert von 100 Ω und der Kondensator hat eine Kapazität von 1,0 μF. Baue die Schaltung auf.

  1. Wie groß ist die Amplitude Vp?

  2. Berechne XC.

  3. Zeichne die Schaltung inklusive der Messwiderstände ab. Trage alle Werte ein. Zeichne die Anschlussbelegung für das Oszilloskop so ein, dass man IbC und IW auf dem Bildschirm darstellen kann.

  4. Worauf muss man beim Masseanschluss des Oszi achten und welches Signal muss invertiert werden?

  5. Wie kann man die Gesamtstrom I zusätzlich auf dem Oszilloskop darstellen?

  6. Stelle I(t), IW(t) und IbC(t) in einem gemeinsamen Liniendiagramm dar.

  7. Zeichne das Zeigerbild der drei Ströme und überprüfe das Ergebnis durch geometrische Addition.

R-L-Parallelschaltung

2 Parallelschaltung von Spule und Widerstand

Die Versorgungsspannung beträgt U = 7,07 V (Effektivwert) bei einer Frequenz von 600 Hz. Der Widerstand hat einen Wert von 100 Ω und die Spule eine Induktivität von 35,0 mH. Mit Hilfe eines Messwiderstandes wird jeweils der Strom bestimmt.

  1. Berechne XL.

  2. Zeichne die Schaltung ab und trage die Messwiderstände zur Bestimmung der Ströme ein. Zeichne die Anschlussbelegung für das Oszilloskop so ein, dass man IbL und IW auf dem Bildschirm darstellen kann.

  3. Worauf muss man beim Masseanschluss des Oszi achten und welches Signal muss invertiert werden?

  4. Wie kann man die Gesamtstrom I zusätzlich auf dem Oszilloskop darstellen?

  5. Stelle I(t), IW(t) und IbL(t) in einem gemeinsamen Liniendiagramm dar.

  6. Zeichne das Zeigerbild der drei Ströme und überprüfe das Ergebnis durch geometrische Addition.

L-R-Parallelschaltung
© mylime.info