»Wie leicht zu sehen ist, folgt?!« ? dieser Ausspruch sorgt in Vorlesungen stets für Verwirrung. Meist sind für diese vermeintlich leicht zu sehenden Schritte jedoch mehrere Zeilen mit mathematischen Gleichungen erforderlich. Doch keine Sorge: Dieses Buch ist anders! Michael Felleisen führt Sie Schritt für Schritt durch alle Herleitungen und Berechnungen. Dabei werden alle mathematischen Grundgesetze, die Sie zum Verständnis der Wechselstromtechnik beziehungsweise zum Lösen der Übungsaufgaben benötigen in einem Vorspann ausführlich erklärt. Von den besonderen Eigenschaften von Widerstand, Spule und Kondensator an sinusförmigen Wechselgrößen über spezielle Filterschaltungen bis zur Drehstromtechnik ist alles dabei. Auch die praktische Umsetzung der genialen Ideen von Elektropionieren wie Tesla, Gauß, Steinmetz und Bode kommen nicht zu kurz.

Autorentext
Prof. Dr.-Ing. Michael Felleisen ist Professor für Mess-, Steuer- und Regelungstechnik an der Hochschule Pforzheim im Bereich Elektro- und Informationstechnik. Als erfahrener für Dummies Autor versteht es Felleisen, komplizierte Materie verständlich zu erklären.

Inhalt

Über den Autor 13

Danksagung 13

Einführung 23

Über dieses Buch 23

Konventionen in diesem Buch 24

Was Sie nicht lesen müssen 24

Törichte Annahmen über den Leser 24

Wie dieses Buch aufgebaut ist 25

Teil I: Besonderheiten der Wechselstromtechnik 25

Teil II: Widerstand, Spule und Kondensator an Wechselgrößen 25

Teil III: Gemischte Schaltungen an Wechselgrößen 25

Teil IV: Frequenzgang, Ortskurve und Filterschaltungen 26

Teil V: Drehstrom als Dreiphasen-Wechselstrom 26

Teil VI: Der Top-Ten-Teil 26

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 27

Wie es weitergeht 27

Teil I: Besonderheiten der Wechselstromtechnik 29

Kapitel 1 Stets zuerst die mathematischen Grundlagen 31

Geradengleichungen, wohin das Auge blickt 31

Ohne den Logarithmus geht es nicht 32

Auch die Exponentialfunktion spielt mit 33

Dreiecke und deren Winkel braucht das Land 34

Und dann noch Skalare und Vektoren 35

Schwingungen gehören zur Wechselstromtechnik 37

Auch Ableitungen werden gebraucht 39

Die irre tolle Integration 41

Das Wunder der komplexen Rechnung 42

Zeigerdarstellung in der Gauß'schen Zahlenebene 43

Umrechnung der Darstellungsformen komplexer Zahlen 47

Addition und Subtraktion komplexer Zahlen 49

Multiplikation und Division 50

Kehrwert einer komplexen Zahl 51

Potenzieren und Radizieren 52

Differenzieren und Integrieren von Schwingungsfunktionen 52

Bestimmung von Real- und Imaginärteil einer komplexen Zahl 57

Real- und Imaginärteil einer Summe oder Differenz 58

Anwendungsbeispiel zum Rechnen mit komplexen Zahlen 58

Kapitel 2 Auf und ab: Sinusförmige Wechselgrößen 63

Von der Gleich- zur periodischen Wechselgröße 65

Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung 68

Kapitel 3 Kennwerte sinusförmiger Wechselgrößen 75

Amplitude, Augenblickswert und Frequenz 75

Woher kommt die Phasenverschiebung? 78

Phasenverschiebung der Spule 79

Phasenverschiebung des Kondensators 82

Wechselgrößen und deren Mittelwerte 84

Gleichanteil 84

Gleichrichtwert 85

Effektivwert 86

Kapitel 4 Zeiger- und Liniendiagramme für Wechselgrößen 91

Vom Zeiger- zum Liniendiagramm 91

Komplexe Darstellung sinusförmiger Wechselgrößen 96

Teil II: Widerstand, Spule und Kondensator an Wechselgrößen 99

Kapitel 5 Vom Scheinwiderstand zum Scheinleitwert 101

Widerstand an Wechselstrom 102

Kapitel 6 Der Wirkwiderstand an Wechselstrom 109

Ohm'scher Widerstand an Wechselstrom 109

Leistungen am Ohm'schen Widerstand 111

Kapitel 7 Der induktive Blindwiderstand der Spule 113

Spule an Wechselstrom 113

Leistungen an der Spule 117

Kapitel 8 Der kapazitive Blindwiderstand des Kondensators 121

Kondensator an Wechselstrom 121

Leistungen am Kondensator 125

Vergleich der Grundschaltungen an Wechselstrom 127

Teil III: Gemischte Schaltungen an Wechselgrößen 131

Kapitel 9 Reihenschaltung linearer Zweipole 133

Reihenschaltung von Widerstand und Spule 136

Entwurf des Zeigerdiagramms 138

Entwurf des Spannungsdreiecks 139

Entwurf des Widerstandsdreiecks 142

Reihenschaltung von Widerstand und Kondensator 145

Entwurf des Zeigerdiagramms 146

Entwurf des Spannungsdreiecks 147

Entwurf des Widerstandsdreiecks 149

Reihenschaltung von Widerstand, Spule und Kondensator 152

Entwurf des Zeigerdiagramms 153

Entwurf des Spannungsdreiecks 155

Entwurf des Widerstandsdreiecks 156

Reihenresonanz 159

Reihenschaltung komplexer Widerstände 161

Spannungsteilerregel für komplexe Widerstände 162

Kapitel 10 Parallelschaltung linearer Zweipole 165

Parallelschaltung von Widerstand und Spule 166

Entwurf des Zeigerdiagramms 168

Entwurf des Stromdreiecks 169

Entwurf des Leitwertdreiecks 172

Parallelschaltung von Widerstand und Kondensator 174

Entwurf des Zeigerdiagramms 175

Entwurf des Stromdreiecks 176

Entwurf des Leitwertdreiecks 178

Parallelschaltung von Widerstand, Spule und Kondensator 181

Entwurf des Zeigerdiagramms 182

Entwurf des Stromdreiecks 183

Entwurf des Leitwertdreiecks 185

Parallelresonanz 187

Parallelschaltung komplexer Leitwerte 189

Stromteilerregel für komplexe Leitwerte 190

Kapitel 11 Umwandlung von Reihen- und Parallelschaltung - Ersatzzweipole 193

Ersatz für die Parallelschaltung 194

Ersatz für die Reihenschaltung 195

Kapitel 12 Leistung im Wechselstromkreis 197

Leistung bei Wirklast - Wirkleistung am Ohm'schen Widerstand 199

Leistung bei induktiver Belastung - Blindleistung der Spule 205

Leistung bei kapazitiver Belastung - Blindleistung des Kondensators 207

Scheinleistung und Leistungsfaktor 210

Komplexe Leistung 211

Blindleistungskompensation 212

Reihenkompensation 214

Parallelkompensation 214

Teil IV: Frequenzgang, Ortskurve und Filterschaltungen 223

Kapitel 13 Frequenzgangdarstellung und das Bode-Diagramm 225

Der Frequenzgang und seine Eigenschaften 226

Eigenschaften des Bode-Diagramms 228

Kapitel 14 Frequenzkennlinien braucht das Land 231

Die Frequenzkennlinie - auf dem Weg zum Bode-Diagramm 232

Was geschieht mit der Ortskurvendarstellung? 237

Beispiele zur Konstruktion der Ortskurve 239

Kapitel 15 Elektrische Filterschaltungen 249

RC- und RL-Tiefpassschaltungen 250

RC- und RL-Hochpassschaltungen 255

RC-Bandpass 258

Kapitel 16 Resonanz im Wechselstromkreis 263

Die Spannungsresonanz in Reihenschaltungen 263

Die Resonanzfrequenz und die Thomson'sche Schwingungsformel 267

Die Stromresonanz in Parallelschaltungen 267

Teil V: Drehstrom als Dreiphasen-Wechselstromsystem 271

Kapitel 17 Erzeugung und Darstellung von Dreiphasen-Wechselstrom 273

Erzeugung von Dreiphasen-Wechselstrom 274

Generator für Drehstrom 278

Motor im Drehstromnetz 280

Kapitel 18 Stern- und Dreieckschaltung des Generators 289

Sternschaltung des Generators 289

Dreieckschaltung des Generators 293

Kapitel 19 Anschluss des Verbrauchers ans Drehstromnetz 295

Sternschaltung des Verbrauchers 295

Sternschaltung mit Neutralleiter 296

Sternschaltung ohne Neutralleiter 298

Dreieckschaltung des Verbrauchers 300

Kapitel 20 Leistung bei Drehstrom 305

Teil VI: Der Top-Ten-Teil 309

Kapitel 21 Zehn wichtige Erfinder der Wechselstromtechnik 311

Kapitel 22 Zehn wichtige Einheiten und deren Bedeutung 323

Kapitel 23 Zehn Dekaden der Elektrizität im 19 Jahrhundert 327

Kapitel 24 Meine zehn Lieblingsbücher für die Wechselstromtechnik 331

Anhang A: Lösungen der Aufgaben 333

Stichwortverzeichnis 371