Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Grundlagen des elektrischen Stromes. Alle Fragen zu Elektronik und Elektro sind erwünscht.

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Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon ChrisVB am Freitag 5. Februar 2016, 18:39

Hi,
erstmal ein paar Worte zu mir damit ihr auch wisst mit was es ihr zu tun habt. Ich bin 28 Jahre alt und Arbeite in der Trafo Produktion als Maschinenbediener. Aber da ich Maurer gelernt habe, wollte ich mir ein paar Elektronik Grundlagen aneignen. Ich habe mich dazu entschieden einen Elektronik-Grundlagen Fernlehrgang zu machen. Ich bin jetzt auf eine Aufgabe gestoßen wo ich nicht so recht weiß ob ich sie Richtig gelöst habe. Ich habe sie mal als Datei Angehängt. Seid nicht so Streng mit mir, ich mache es erst seit 2 Monaten ;-). Vielleicht könnt ihr mir mal ne Schaltung zeigen oder sagen, das ich es in dem Programm Target-3001 mal Simulieren kann.

Gruß Chris
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ChrisVB
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon anders am Freitag 5. Februar 2016, 23:43

Deine Zeichnung ist weitgehend richtig.

Die Periode stimmt für 1 Hz.

Unter Wechselspannung versteht man meist allerdings eine sinusförmige Spannung, und i.d.R. gibt man ihren Effektivwert an. Da in der Aufgabe keine abweichenden Aussagen gemacht werden, würde ich davon ausgehen dass diese Annahmen gelten.
Wenn der Effektivwert einer sinusförmigen Wechselspannung 14V beträgt, ist der Spitzenwert ca. 20V und U_ss ca 40V.
Du könntest den Sinus also in deine Rechteckschwingung hineinzeichnen, so dass die Spitzen gerade an die Dächer anstossen

Bei einer symmetrischen Rechteckschwingung mit einer Amplitude von 20V, wie du sie (ohne die Nullpunktsverschiebung) angenommen hast, unterscheidet sich der Effektivwert nicht vom Spitzenwert, und dann wäre die Lösung mit 40Vss falsch.


PS.:
Wenn du zur Amplitude von 19,8V die -12V addierst, landest du bei +7,8V und -31,8V
Ein Kästchen in deiner Darstellung entspricht 2,5V und deshalb sollte die Kurve etwa 1/2 Kästchen tiefer liegen, als du sie gezeichnet hast.
Zuletzt geändert von anders am Samstag 6. Februar 2016, 00:02, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon Ney am Samstag 6. Februar 2016, 08:42

Langsam. Unter Wechselspannung versteht man Sinus nur als Spezialfall, als Applikation der allgemeinen Definition, so zu sagen.
Im Allgemeinen betrachtet ist eine Wechselspannung, bzw. eigentlich noch allgemeiner eine Wechselgröße (Spannung, Strom...) nicht an eine bestimmte Form gebunden. Die einzige Bedingung ist nur, dass die Fläche unter dem positiven Anteil gleich der Fläche unter dem negativen Anteil ist. Anders formuliert ist der Mittelwert gleich Null.

Im vorliegenden Fall gibt es zwei Lösungen:

1) Die Wechselspannung ist sinusförmig
Hier wäre der Effektivwert 14V => die Amplitude beträgt û = 14V x Wurzel(2) = 19,8V
Von Spitze zu Spitze beträgt dann Vss = 2 x 19,8V = 39,6V
Nun lässt sich zu jeder Amplitude die Gleichspannung von -12V dazu addieren =>
die positive Amplitude wird zu 19,8V-12V = 7,8V
die negative Amplitude wandert zu -19,8V-12V = -31,8V

2) Die Wechselspannung ist Rechteck
Auch hier soll gelten, dass der Effektivwert 14V beträgt. Der Effektivwert lässt sich für jegliche periodische Wehselgrößen (Remember: mit symmetrischem Verlauf zu der Nulllinie) so beschreiben:

Effektivwert = Wurzel(Fläche unter dem Quadrat der Funktion geteilt durch Periode)

Beim Rechtecksignal ist das einfach. Der Quadrat der Funktion liefert eine positive Funktion mit der Amplitude als Quadrat des Spitzenwertes. Die Fläche für eine Periode beträgt Quadrat des Spitzenwertes multipliziert mit der Periode. Dies wiederum geteilt durch die Periode (nach Definition des Effektivwertes) lässt nur noch den Quadrat des Spitzenwertes unter Wurzel. Damit wird das Endergebnis zum Spitzenwert:

Effektivwert eines zu Nulllinie symmetrischen Rechtecksignals (Remember: reine Wechselgröße ohne Gleichspannungsanteil) = Spitzenwert = 14V in diesem Fall

Damit wird nun zu jeder Amplitude die Gleichspannung von -12V addiert =>
+14V-12V = 2V in positiver Richtung
-14V-12V = -26V in negativer Richtung
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon ChrisVB am Samstag 6. Februar 2016, 16:44

Hey Super vielen Dank das hat mir echt weiter geholfen. Ich hatte ja erst ein paar bedenken das ich nicht ernst genommen werde und als doof dargestellt wie das so oft der Fall ist (allgemein in Foren) ;-)

Und wie würde das ganze in einer Schaltung aussehen? Klar was ich auf jedenfall brauche sind eine Gleichstrom- und eine Wechselstromquelle, aber wie siehts aus mit Widerständen etc.

Gruß
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon anders am Samstag 6. Februar 2016, 19:49

Du könntest z.B. die 14V Wechselspannung aus einem Transformator holen und dessen "kaltes" Ende der Sekundärwicklung nicht an 0V, sondern an den Minuspol einer 12V Batterie legen, deren Pluspol an 0V ("Masse" "Erde", "GND") liegt.
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon Ney am Montag 8. Februar 2016, 17:45

Ich würde definitiv nichts, aber gar nichts praktisch bauen, bevor die Grundlagen sitzen. Das kann ins Geld gehen und könnte u.U. auch noch gefährlich sein. Stattdessen würde ich mir ein Simulationsprogramm zulegen. Die prinzipiellen Dinge können sehr gut im Detail betrachtet werden, ähnlich wie die mit einem Oszi durchgeführten Messungen. Es geht schneller, sauberer und kostet nichts. Nimm dazu die Studentenversion von PSpice und gut ist ;)
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon ChrisVB am Dienstag 9. Februar 2016, 08:55

Danke. Ich werde mir es mal Downloaden und es Versuchen.
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon Nukitaz am Montag 29. April 2019, 10:24

Ist das richtig? Das Us und Uss nicht beachten, das ist falsch.
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon BernhardS am Montag 29. April 2019, 11:49

ChrisVB hat geschrieben:Und wie würde das ganze in einer Schaltung aussehen? Klar was ich auf jedenfall brauche sind eine Gleichstrom- und eine Wechselstromquelle, aber wie siehts aus mit Widerständen etc.
Gruß


Ich will jetzt nicht weit in spätere Ausbildungsinhalte springen, aber daß es mal gesagt wurde: Den Fall hat man, beispielsweise bei Messwerten, immer wieder mal. Beispiel: Ein 12V Bleiakku kann nur zwischen 10,8 und 14,8 Volt haben - vereinfacht. Darunter und darüber geht er kaputt. Wenn man jetzt einfach 10 Volt subtrahiert, dann wird der Zustand, beispielsweise mit einem Zeigerinstument, anschaulicher dargestellt. Ja, ich weiß, Beispiele sind immer ein wenig blöd.

Weiter mit der Frage: Man baut mit einem Operationsverstärker eine Schaltung die Spannungen addieren und auch subtrahieren kann. Ist echt nützlich und nicht schwierig. Ist nur der OPV und drei bzw. vier Widerstände. Solange man mit den Spitzen in dem Bereich bleibt, in dem die Schaltung arbeiten kann, darf es auch einmal Gleichspannung und einmal Wechselspannung sein. Ist wirklich so einfach.
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Re: Gleichspannung mit Wechselspannung Addieren

Neuer Beitragvon anders am Montag 29. April 2019, 16:27

Nukitaz hat geschrieben:Ist das richtig?
Nein, aber das Thema wurde ja schon vor 3 Jahren ausdiskutiert.
anders
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