Grundlagen der Elektrotechnik 2 - Wechselstromtechnik

Keine

Magnetisches Feld: Magnete, Kraftwirkung im Magnetfeld (Motor, Ablenkung von bewegten Ladungen), Durchflutungssatz und seine Anwendung in einfachen Geometrien, Materie im Magnetfeld, Magnetische Kreise.

Zeitabhängige elektrische und magnetische Felder: Quasistationäre Vorgänge, Verschiebungsstrom, Induktionsgesetz, Bewegungs- und Ruheinduktion, Selbstinduktion -- induktiver Zweipol, Gegenseitige Induktion und Transformator.

Reale Bauelemente: Widerstand, Potentiometer, Kondensator, Induktivität, Transformator.

Periodische zeitabhängige Größen: Beschreibung, Kenngrößen, Spezialfall "sinusförmige Schwingung".

Lineare Zweipole an zeitabhängigen Spannungen/Strömen: Lösen der Differentialgleichung für einfache Schaltungen.

Netze mit Sinusquellen gleicher Frequenz: Schaltungsanalyse mit komplexen Zahlen, Resonanz, Widerstandstransformation, Blindleistungskompensation.

Netze mit unterschiedlichen Frequenzen: Frequenzabhängigkeit der Netzeigenschaften, Beschreibung des Frequenzgangs, Filternetzwerke, Berechnung von passiven Filtern erster Ordnung, Schwingkreis.

Drehstrom: Symmetrische Spannungen und Ströme, Dreiphasensystem, Synchrongenerator und -motor, Sternschaltung und Dreieckschaltung. Symmetrische Belastung und unsymmetrische Belastung von Dreiphasennetzen.

Magnetfeld

• Die Integralform der Gleichungen, die magnetostatische Felder beschreiben, kann beschrieben werden.
• Der Einfluss von Materie auf magnetische Felder kann beschrieben werden und wichtige Werkstoffe können benannt werden.
• Einfache magnetische Kreise können berechnet werden.
• Die Studierenden können den Begriff "quasistationäres Verhalten" beschreiben.
• Die Studierenden können den Begriff Verschiebungsstrom erklären. Induktionsphänomene können beschrieben werden und das Induktionsgesetz kann erklärt werden.
• Die Studierenden können die Begriff Ruheinduktion, Bewegungsinduktion, Selbstinduktion sowie gegenseitige Induktion beschreiben.
• Die Studierenden kennen die Bauteile Induktivität und Transformator und können deren Verhalten beschreiben.

Zeitabhängigkeit

• Zeitliche Abläufe können beschrieben werden.
• Die Studierenden können einfache Schaltungen für Grundsignalverläufe berechnen (z.B. Berechnen der Ladekurve eines Kondensators).
• Die Studierenden können beschreiben, wie bei sinusförmigen Größen das Werkzeug "komplexe Zahlen" die Analyse vereinfacht.
• Die Studierenden können den erweiterten Leistungsbegriff für zeitlich veränderliche Spannungen und Ströme beschreiben.
• Die Begriffe Momentanleistung, Scheinleistung, Wirkleistung und Blindleistung können dargestellt werden und mit dem Transport bzw. der Umwandlung von Energie in Zusammenhang gebracht werden.
• Die Studierenden können die komplexen Widerstände der Grundzweipole erklären.
• Die Studierenden können mit Hilfe der komplexen Widerstände Schaltungen mit sinusförmigen Strömen und Spannungen einer Frequenz lösen und die bei Gleichgrößen gelernten Techniken der Schaltungsanalyse auf sinusförmige Größen umlegen.
• Optimierungen in einer Schaltung können durchgeführt werden (z.B. Blindleistungskompensation).

Frequenzabhängigkeit

• Die Studierenden können die frequenzabhängigen Eigenschaften der Grundzweipole beschreiben.
• Die Studierenden können Resonanz und ihre Voraussetzungen beschreiben.
• Die Studierenden kennen Möglichkeiten frequenzabhängige Eigenschaften einer Schaltung darzustellen.
• Die Studierenden verstehen den Einsatz frequenzabhängiger Zweipole zur Erstellung von Filterschaltungen.
• Die Studierenden können die Grenzfrequenz sowie Frequenz- und Phasengänge von einfachen Filterschaltungen berechnen, simulieren und vermessen.
• Die Studierenden können die Resonanzfrequenz und Güte eines Schwingkreises berechnen, simulieren und praktisch ausmessen.

Elektrische Energieversorgung

• Die Studierenden kennen den Aufbau der elektrischen Energieversorgungsnetze.
• Die Studierenden kennen den Aufbau und die Vorteile der dreiphasigen Drehstromversorgung.
• Die Studierenden können die unterschiedlichen Spannungsebenen in symmetrischen belasteten Dreiphasennetzen darstellen.
• Die Studierenden können Spannungen, Ströme und Leistungen in symmetrisch belasteten Dreiphasennetzen berechnen.
• Unsymmetrische Lastfälle können beschrieben werden.

Grundbauelemente der ET

• Der Aufbau der passiven Grundzweipole (Widerstand, Kondensator, Spule) ist bekannt.
• Die Studierenden können die Haupteigenschaft und parasitären Eigenschaften realer passiver Bauelemente unterscheiden und die Auswirkungen der parasitären Eigenschaften auf die Anwendung erklären.
• Die Studierenden können Eigenschaften der realen passiven Bauelemente im Labor ausmessen.
• Die Studierenden kennen das Prinzip einfacher elektrische Maschinen (Generator, Motor).
• Die Studierenden können Transistoren als gesteuerte Quellen verstehen.

Geräte und Simulationsmöglichkeiten der Elektrotechnik

• Die Studierenden kennen die wichtigsten Laborgeräte wie Voltmeter, Amperemeter, Funktionsgenerator, Oszilloskop, Spannungsquellen und können die Hauptfunktionen bedienen.
• Die Studierenden können die Messfehler, die aufgrund nicht idealer Eigenschaften von Messgeräten entstehen, abschätzen und durch geeignete Maßnahmen minimieren.
• Die Studierenden können in Simulationssoftware Schaltung zeichnen und kennen die grundlegenden Simulationstechniken (Transienten- und AC-Analyse).
• Die Studierenden können Simulationstools zur Analyse von Schaltungen der Elektrotechnik anwenden und die Simulationsergebnisse darstellen.

Vorlesungen, Rechenübungen (Anwesenheitspflicht), Labor (Anwesenheitspflicht) und Selbststudium

Schriftliche Prüfung, Arbeit im Labor und Rechenübung

Keine

• Führer, Arnold ; Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang (2011a): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 1: Stationäre Vorgänge. 9, aktualisierte Auflage. München: Hanser. Online im Internet: http://dx.doi.org/10.3139/9783446430556 (Zugriff am: 24.08.2015).
• Führer, Arnold ; Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang (2011b): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 2: Zeitabhängige Vorgänge. 9, aktualisierte Auflage. München: Hanser. Online im Internet: http://dx.doi.org/10.3139/9783446430549 (Zugriff am: 24.08.2015).
• Hagmann, Gert (2012): Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik: mit Lösungen und ausführlichen Lösungswegen?; die bewährte Hilfe für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab dem 1. Semester. 15., durchges. und korrig. Aufl. Wiebelsheim: Aula-Verl. 
• Hagmann, Gert (2011): Grundlagen der Elektrotechnik: das bewährte Lehrbuch für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab 1. Semester?; mit 4 Tabellen, Aufgaben und Lösungen. 15. durchges. und korrig. Aufl. Wiebelsheim: Aula-Verl. 
• Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang ; Führer, Arnold (2008): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 3: Aufgaben. 2, neu bearbeitete Auflage. München: Hanser. Online im Internet: http://dx.doi.org/10.3139/9783446439078 (Zugriff am: 24.08.2015).
• Küpfmüller, Karl  u. a. (2013): Theoretische Elektrotechnik: eine Einführung. 19., aktualisierte Aufl. Berlin (u.a.): Springer Vieweg.  (= Springer-Lehrbuch). Online im Internet: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-37940-6 (Zugriff am: 09.07.2015).

Präsenzveranstaltung und Selbststudium