Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

Studiengang: Bachelor Mechatronik berufsbegleitend
Studiengangsart: FH-Bachelorstudiengang
Berufsbegleitend
Sommersemester 2020

Titel der Lehrveranstaltung / des Moduls Grundlagen der Elektrotechnik 2 - Wechselstromtechnik
Kennzahl der Lehrveranstaltung / des Moduls 024525222102
Unterrichtssprache Deutsch
Art der Lehrveranstaltung (Pflichtfach, Wahlfach) Pflichtfach
Semester in dem die Lehrveranstaltung angeboten wird Sommersemester 2020
Semesterwochenstunden 4
Studienjahr 2020
Niveau der Lehrveranstaltung / des Moduls laut Lehrplan 1. Zyklus (Bachelor)
Anzahl der zugewiesenen ECTS-Credits 5
Name des/der Vortragenden André MITTERBACHER, Reinhard SCHNEIDER, Tobias WERNER, Philipp WOHLGENANNT


Voraussetzungen und Begleitbedingungen

Keine


Lehrinhalte

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.


Lernergebnisse

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.

Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden

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


Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien

Schriftliche Prüfung, Arbeit im Labor und Rechenübung


Kommentar

Keine


Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen
  • Führer, Arnold ; Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang (2011a): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 1: Stationäre Vorgänge. 9, aktualisierte Auflage. München: Hanser. Online im Internet: 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: 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: 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: dx.doi.org/10.1007/978-3-642-37940-6 (Zugriff am: 09.07.2015).

Art der Vermittlung

Präsenzveranstaltung und Selbststudium