Holdings: Handbuch elektrische Energietechnik

Handbuch elektrische Energietechnik: Grundlagen, Anwendungen ; ... mit 131 Tabellen

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Bibliographic Details
Format:	Book
Language:	German
Published:	Braunschweig [u.a.] Vieweg 1997
Edition:	2., verb. Aufl.
Subjects:	Elektrotechnik Elektrische Energietechnik
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	LVII, 838 S. Ill.
ISBN:	3528163674

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adam_text	1 41 MATHEMATIK GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK 42 88 WERKSTOFFE 89-115 TECHNISCHE MECHANIK 116-160 LICHTTECHNIK 161-180 DATENVERARBEITUNG 181-213 ELEKTRISCHE MESSTECHNIK 214-275 INDUSTRIE UND LEISTUNGSELEKTRONIK 276-353 ELEKTRISCHE MASCHINEN UND ANTRIEBE 354-495 ERZEUGUNG, TRANSPORT UND VERTEILUNG DER ELEKTRISCHEN ENERGIE 496-599 HOCHSPANNUNGSTECHNIK 600-625 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 626-754 ELEKTROWAERME 755-780 INHALTSVERZEICHNIS FORMELZEICHENVERZEICHMS . XXVIN 1 MATHEMATIK . I 1.1 LINEARE ALGEBRA . 1 1.1.1 VEKTORRECHNUNG . 1 1.1.1.1 GRUNDBEGRIFFE UND DEFINITIONEN . 1 1.1.1.2 RECHENOPERATIONEN . 1 1.1.1.3 VEKTORRECHNUNG UNTER VERWENDUNG DER KOORDINATEN . 2 1.1.2 MATRIZENRECHNUNG . 3 1.1.2.1 GRUNDBEGRIFFE UND DEFINITIONEN . 3 1.1.2.2 RECHENOPERATIONEN . 4 1.2 FUNKTIONEN . 5 1.2.1 GRUNDBEGRIFFE . 5 1.2.1.1 DEFINITION EINER FUNKTION . 5 1.2.1.2 MOEGLICHKEITEN DER DARSTELLUNG EINER FUNKTION . 5 1.2.1.3 EINIGE EIGENSCHAFTEN DER FUNKTIONEN . 5 1.2.1.4 CHARAKTERISTISCHE MERKMALE VON FUNKTIONEN . 6 1.2.1.5 UMKEHRFUNKTION . 6 1.2.1.6 GRENZWERT DER FUNKTIONEN . 7 1.2.1.7 STETIGKEIT DER FUNKTIONEN . 8 1.2.2 GANZE RATIONALE FUNKTIONEN . 9 1.2.2.1 ABSPALTEN VON LINEARFAKTOREN . 9 1.2.2.2 HORNER-SCHEMA . 9 1.2.3 GEBROCHENE RATIONALE FUNKTIONEN . 9 1.2.4 ALGEBRAISCHE FUNKTIONEN . 10 1.2.5 POTENZ-UND WURZELFUNKTIONEN . 10 1.2.6 ELEMENTARE TRANSZENDENTE FUNKTIONEN . 11 1.2.6.1 EXPONENTIALFUNKTIONEN . 11 1.2.6.2 LOGARITHMUSFUNKTIONEN . 11 1.2.6.3 TRIGONOMETRISCHE FUNKTIONEN . 12 1.2.6.4 ARCUSFUNKTIONEN . 14 1.2.6.5 HYPERBELFUNKTIONEN . 15 1.2.6.6 AREAFUNKTIONEN . 16 1.3 DIFFERENTIALRECHNUNG . 17 1.3.1 EINLEITUNG . 17 1.3.2 ABLEITUNG EINIGER FUNKTIONEN . 18 1.3.3 RECHENREGELN DER DIFFERENTIALRECHNUNG . 18 1.3.3.1 ABLEITUNG EINER FUNKTION MIT KONSTANTEM FAKTOR . 18 1.3.3.2 ABLEITUNG DER SUMME MEHRERER FUNKTIONEN (SUMMENREGEL) . 18 1.3.3.3 ABLEITUNG DES PRODUKTES MEHRERER FUNKTIONEN (PRODUKTREGEL) . 19 1.3.3.4 ABLEITUNG DES QUOTIENTEN ZWEIER FUNKTIONEN (QUOTIENTENREGEL) . 19 1.3.3.5 ABLEITUNG DER MITTELBAREN FUNKTION (KETTENREGEL) . 19 1.3.4 ANWENDUNGEN DER DIFFERENTIALRECHNUNG . 19 1.3.4.1 GRENZWERTBESTIMMUNG MIT HILFE DES SATZES VON DE L ' HOSPITAL . 19 1.3.4.2 KURVENDISKUSSION . 20 1.4 INTEGRALRECHNUNG . 20 1.4.1 UNBESTIMMTES INTEGRAL . 20 1.4.2 PARTIKULAERES INTEGRAL . 21 1.4.3 BESTIMMTES INTEGRAL . 21 1.4.4 GRUNDINTEGRALE . 21 VIII INHALTSVERZEICHNIS 1.4.5 INTEGRATIONSREGELN . 21 1.4.5.1 SUMMENREGEL . 21 1.4.5.2 FAKTORENREGEL . 22 1.4.5.3 VERTAUSCHEN DER INTEGRATIONSGRENZEN . 22 1.4.5.4 ZERLEGUNG DES INTEGRATIONSINTERVALLES . 22 1.4.6 INTEGRATIONSMETHODEN . 22 1.4.6.1 SUBSTITUTION . 22 1.4.6.2 PARTIELLE INTEGRATION . 22 1.4.6.3 INTEGRATION GEBROCHEN RATIONALER FUNKTIONEN . 22 1.4.7 ANWENDUNGEN DER INTEGRALRECHNUNG . 23 1.4.7.1 BERECHNUNG DER BOGENLAENGE EINER EBENEN KURVE . 23 1.4.7.2 FLAECHENINHALT . 23 1.4.7.3 MANTELFLAECHE UND VOLUMEN EINES ROTATIONSKOERPERS . 23 1.4.7.4 SCHWERPUNKTSKOORDINATEN . 23 1.5 KOMPLEXE ZAHLEN . 24 1.5.1 DEFINITIONEN . 24 1.5.2 RECHENREGELN . 24 1.5.2.1 ADDITION UND SUBTRAKTION KOMPLEXER ZAHLEN . 24 1.5.2.2 MULTIPLIKATION EINER KOMPLEXEN ZAHL MIT EINER REELLEN ZAHL . 24 1.5.2.3 MULTIPLIKATION KOMPLEXER ZAHLEN . 24 1.5.2.4 DIVISION KOMPLEXER ZAHLEN . 24 1.5.3 GAUSSSCHE ZAHLENEBENE . 25 1.5.4 EULER-GLEICHUNG; POTENZIEREN, RADIZIEREN UND LOGARITHMUS DER KOMPLEXEN ZAHLEN . 25 1.5.5 ANWENDUNG DER KOMPLEXEN RECHNUNG . 26 1.6 FOURIER-REIHEN . 26 1.6.1 FOURIER-REIHE DER PERIODISCHEN FUNKTIONEN . 26 1.6.2 HARMONISCHE ANALYSE . 28 1.6.3 WICHTIGE FOURIERENTWICKLUNGEN . 29 1.7 LAPLACE-TRANSFORMATION . 30 1.7.1 GRUNDBEGRIFFE . 30 1.7.2 SAETZE DER LAPLACE-TRANSFORMATION . 30 1.7.3 LAPLACE-TRANSFORMATION DER PERIODISCHEN FUNKTIONEN . 32 1.7.4 LAPLACE-TRANSFORMIERTE DER WICHTIGSTEN PERIODISCHEN FUNKTIONEN . 33 1.7.5 INVERSE LAPLACE-TRANSFORMATION . 33 1.8 GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . 35 1.8.1 BEGRIFFE UND KLASSIFIZIERUNG . 35 1.8.2 LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 1. ORDNUNG . 35 1.8.2.1 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT TRENNBAREN VARIABLEN . 35 1.8.2.2 DURCH SUBSTITUTION LOESBARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . 35 1.8.2.3 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . 36 1.8.3 LOESUNGSWEG DER AUF DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 1. ORDNUNG ZURUECKFUEHRBAREN DIFFERENTIAL 38 GLEICHUNGEN 2. ORDNUNG . 1.8.4 LOESUNG DER LINEAREN DIFFERENTIALGLEICHUNGEN MIT KONSTANTEN KOEFFIZIENTEN . 39 1.9 LITERATUR . 41 2 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK . 42 2.1 GRUNDGROESSEN DES ELEKTRISCHEN STROEMUNGSFELDES . 42 2.1.1 LADUNG . 42 2.1.2 ELEKTRISCHES FELD . 42 2.1.3 STROM, STROMDICHTE . 42 2.1.4 ENERGIE, LEISTUNG, SPANNUNG, POTENTIAL . 43 2.1.5 WIDERSTAND . 44 2.1.6 BEISPIELE . 45 2.2 UNVERZWEIGTER STROMKREIS AN GLEICHSPANNUNG . 45 2.2.1 BEPFEILUNG AN EINEM ZWEIPOL . 45 2.2.2 REIHENSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN BZW. SPANNUNGSQUELLEN . 46 2.2.3 ARBEITSPUNKT IM STROM-SPANNUNGS-DIAGRAMM . 46 1 MATHEMATIK / 2 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK IX 2.3 VERZWEIGTER STROMKREIS AN GLEICHSPANNUNG . 47 2.3.1 PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN . 47 2.3.2 BELASTETER SPANNUNGSTEILER . 47 2.3.3 KOMPENSATIONSSCHALTUNG . 47 2.3.4 BRUECKENSCHALTUNG . 47 2.3.5 STERN-DREIECK-TRANSFORMATION . 48 2.3.6 AEQUIVALENTE ERSATZQUELLEN . 48 2.4 BERECHNUNG LINEARER NETZE AN GLEICHSPANNUNG . 49 2.4.1 DIREKTE ANWENDUNG DER KIRCHHOFFSCHEN GESETZE . 49 2.4.2 UEBERLAGERUNGSVERFAHREN . 49 2.4.3 ERSATZZWEIPOLQUELLE . 49 2.4.4 MASCHENSTROMVERFAHREN . 50 2.4.5 KNOTENPOTENTIALVERFAHREN . 50 2.5 ELEKTRISCHE ENERGIE UND LEISTUNG BEI GLEICHSPANNUNG . 51 2.5.1 WIRKUNGSGRAD UND ANPASSUNG . 51 2.5.2 REFLEXION . 51 2.6 ELEKTROSTATISCHES FELD . 52 2.6.1 GRUNDBEGRIFFE . 52 2.6.2 BERECHNUNG ELEKTROSTATISCHER FELDER . 52 2.6.2.1 FELD EINER GELADENEN KUGEL . 53 2.6.2.2 FELD EINES LANGEN, GERADEN LEITERS . 53 2.6.2.3 FELD IN DER UMGEBUNG MEHRERER LADUNGEN . 53 2.6.2.4 FELD AN GRENZFLAECHEN . 53 2.6.3 KAPAZITAET VON KONDENSATOREN . 54 2.6.4 ENERGIE DES ELEKTRISCHEN FELDES . 54 2.6.5 KRAEFTE IM ELEKTRISCHEN FELD . 55 2.6.6 BEISPIELE . 55 2.7 MAGNETISCHES FELD . 55 2.7.1 GRUNDBEGRIFFE . 55 2.7.2 BERECHNUNG MAGNETISCHER FELDER BEI P, = CONST . 57 2.7.2.1 STROMDURCHFLOSSENER LEITER . 57 2.7.2.2 KOAXIALKABEL . 57 2.7.2.3 MAGNETFELD ZWEIER PARALLELER LEITER . 57 2.7.2.4 ZYLINDERSPULE, RINGSPULE . 57 2.7.2.5 MAGNETISCHER KREIS MIT ABSCHNITTSWEISE HOMOGENEN TEILFELDERN . 58 2.7.2.6 MAGNETISCHES FELD AN DER GRENZE ZWEIER WERKSTOFFE . 58 2.7.3 BERECHNUNG MAGNETISCHER KREISE MIT EISEN . 58 2.7.4 MAGNETISCHE KREISE MIT DAUERMAGNETEN . 59 2.8 INDUKTIONSVORGAENGE . 60 2.8.1 INDUKTIONSGESETZ . 60 2.8.2 SELBSTINDUKTION, SELBSTINDUKTIVITAET . 62 2.8.2.1 ZYLINDERSPULE BZW. RINGSPULE . 62 2.8.2.2 DOPPELLEITUNG DER LAENGE L . 62 2.8.2.3 KOAXIALKABEL . 62 2.8.3 GEGENINDUKTION, GEGENINDUKTIVITAET . 63 2.9 ENERGIE UND KRAFT IM MAGNETISCHEN FELD . 64 2.10 ZUSAMMENSTELLUNG ZUM ELEKTRISCHEN UND MAGNETISCHEN FELD . 66 2.10.1 STATIONAERES ELEKTRISCHES STROEMUNGSFELD . 66 2.10.2 ELEKTROSTATISCHES FELD . 66 2.10.3 MAGNETISCHES FELD . 67 2.11 SINUSFOERMIGE WECHSELGROESSEN . 67 2.11.1 BENENNUNGEN UND FESTLEGUNGEN . 67 2.11.2 KOMPLEXE DARSTELLUNG . 68 2.12 PASSIVE ZWEIPOLE IM WECHSELSTROMKREIS . 69 2.12.1 WIDERSTAND . 69 2.12.2 INDUKTIVITAET . 70 2.12.3 KAPAZITAET . 70 2.12.4 ALLGEMEINER PASSIVER ZWEIPOL . 71 X INHALTSVERZEICHNIS 2.12.5 GRUNDSCHALTUNGEN BEI WECHSELSTROM . 71 2.12.5.1 SPANNUNGSTEILER . 71 2.12.5.2 STROMTEILER . 71 2.12.5.3 BRUECKENSCHALTUNG . 72 2.12.5.4 REIHEN UND PARALLEL-ERSATZSCHALTUNG . 72 2.12.5.5 WIRKUNGSGRAD, ANPASSUNG, REFLEXIONSFAKTOR . 72 2.12.5.6 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION (VERBESSERUNG DES LEISTUNGSFAKTORS) . 73 2.12.5.7 RESONANZ . 73 2.13 ORTSKURVEN . 74 2.13.1 ALLGEMEINES . 74 2.13.2 INVERSION . 74 2.13.3 GERADE . 75 2.13.4 KREIS DURCH DEN NULLPUNKT . 75 2.13.5 KREIS IN ALLGEMEINER LAGE . 77 2.13.6 BEISPIELE . 77 2.14 DROSSELSPULE UND TRANSFORMATOR . 77 2.14.1 DROSSELSPULE MIT EISENKERN . 77 2.14.2 DER LINEARE UEBERTRAGER (LUFTTRANSFORMATOR) . 77 2.14.3 T-ERSATZSCHALTUNG DES TRANSFORMATORS . 78 2.15 DREHSTROMSYSTEM . 79 2.15.1 ERZEUGUNG DES DREHSTROMES . 79 2.15.2 VERBRAUCHERSCHALTUNGEN . 80 2.15.3 LEISTUNG BEI DREHSTROM . 81 2.15.4 BEISPIELE . 81 2.16 SCHALTVORGAENGE . 82 2.16.1 GESETZE DER AUSGLEICHSVORGAENGE IN LINEAREN SYSTEMEN . 82 2.16.2 EINSCHALTEN . 83 2.16.3 AUSSCHALTEN . 84 2.17 WANDERWELLEN AUF ELEKTRISCHEN LEITUNGEN . 85 2.17.1 ALLGEMEINES . 85 2.17.2 REFLEXION UND BRECHUNG . 85 2.17.3 BEISPIELE . 86 2.18 LITERATUR . 87 3 WERKSTOFFE . 89 3.1 AUFBAU DER FESTEN KOERPER . 89 3.1.1 WERKSTOFFE . 89 3.1.2 KRISTALLE . 89 3.1.3 ELEMENTARZELLE . 89 3.1.4 GITTERFEHLER . 90 3.2 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT . 91 3.2.1 LEITUNGSMECHANISMUS . 91 3.2.2 ISOLATOR . 93 3.2.3 HALBLEITER . 93 3.2.4 NORMALLEITER . 93 3.2.5 SUPRALEITER . 94 3.2.6 HALLEFFEKT . 94 3.3 ELEKTRISCHE LEITER . 96 3.3.1 NORMALLEITER . 96 3.3.2 HALBLEITER . 97 3.3.2.1 DOTIERUNG . 97 3.3.2.2 VERBINDUNGSHALBLEITER . 99 3.3.3 SUPRALEITER . 99 3.4 MAGNETISCHE LEITFAEHIGKEIT . 99 3.4.1 MODELLVORSTELLUNG . 99 3.4.2 VERHALTEN VON MATERIE IM MAGNETFELD . 100 3.4.2.1 DIAMAGNETISMUS . 100 3.4.2.2 PARAMAGNETISMUS . 100 3.4.2.3 FERROMAGNETISMUS . 100 3.4.2.4 ANTIFERROMAGNETISMUS . 100 3.4.2.5 FERRIMAGNETISMUS . 100 3 WERKSTOFFE / 4 TECHNISCHE MECHANIK XI 3.4.3 MAGNETISIERUNG . 100 3.4.4 MAGNETISIERUNGSKURVE . 101 3.4.4.1 VERLUSTE . 102 3.4.5 PERMEABILITAET . 102 3.4.5.1 ANFANGSPERMEABILITAET . 102 3.4.5.2 WECHSELFELDPERMEABILITAET . 103 3.4.5.3 REVERSIBLE PERMEABILITAET . 103 3.5 MAGNETIKA . 103 3.5.1 METALLOXIDE (FERRITE) . 103 3.5.2 WEICHMAGNETIKA . 104 3.5.2.1 METALLE . 104 3.5.2.2 LEGIERUNGEN . 104 3.5.2.3 WEICHMAGNETISCHE FERRITE . 106 3.5.3 HARTMAGNETIKA (DAUERMAGNETE) . 107 3.5.3.1 ENTMAGNETISIERUNGSKURVE . 107 3.5.3.2 HARTMAGNETISCHE LEGIERUNGEN . 108 3.5.3.3 HARTMAGNETISCHE METALLOXIDE, FERRITE . 109 3.6 DIELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN . 109 3.6.1 MODELLVORSTELLUNGEN ZUR DIELEKTRISCHEN POLARISATION . 109 3.6.1.1 ELEKTRONENPOLARISATION . 109 3.6.1.2 LONENPOLARISATION . 109 3.6.1.3 ORDNUNGSPOLARISATION . 109 3.6.1.4 GRENZFLAECHENPOLARISATION . 110 3.6.2 DIELEKTRISCHE MATERIALEINTEILUNG . HO 3.6.2.1 FERROELEKTRIKA . HO 3.6.2.2 PIEZOELEKTRIKA . HO 3.6.2.3 PYROELEKTRIKA . HO 3.6.3 ELEKTRISCHE MATERIALEINTEILUNG . 110 3.6.3.1 ISOLATOREN . 110 3.6.3.2 KONDENSATOREN . 111 3.7 DIELEKTRIKA . 112 3.7.1 NATUERLICHE ANORGANISCHE DIELEKTRIKA . 112 3.7.1.1 GLIMMER . 112 3.7.1.2 QUARZ . 112 3.7.1.3 GASE . 113 3.7.2 NATUERLICHE ORGANISCHE DIELEKTRIKA . 113 3.7.2.1 PAPIER . 113 3.7.2.2 TEXTILSTOFIE . 113 3.7.2.3 OELE . 113 3.7.3 KUENSTLICHE ANORGANISCHE DIELEKTRIKA . 113 3.7.3.1 METALLOXIDE . 113 3.7.3.2 PORZELLAN . 113 3.7.3.3 TITANATE . 113 3.7.4 KUENSTLICHE ORGANISCHE DIELEKTRIKA . 113 3.7.4.1 ZELLULOSEKUNSTSTOFFE . 113 3.7.4.2 CHLOPHENE . 113 3.7.4.3 POLYKONDENSATIONSPRODUKTE . 114 3.7.4.4 POLYMERISATIONSPRODUKTE . 114 3.7.4.5 SILIKONE . 114 3.8 LITERATUR . 115 4 TECHNISCHE MECHANIK . II6 4.1 STATIK . 116 4.1.1 GRUNDLAGEN . 116 4.1.1.1 DIE KRAFT . 116 4.1.1.2 MOMENT EINER EINZELKRAFT (KRAFTMOMENT) . 116 4.1.1.3 DAS KRAEFTEPAAR (DREHMOMENT) . 116 4.1.1.4 DIE DREI GRUNDOPERATIONEN (ARBEITSSAETZE DER STATIK) . 116 4.1.1.5 DAS FREIMACHEN DER KOERPER . 117 XII INHALTSVERZEICHNIS 4. 1.2 ZUSAMMENSETZEN, ZERLEGEN UND GLEICHGEWICHT VON KRAEFTEN IN DER EBENE . 119 4.1.2.1 ZENTRALES EBENES KRAEFTESYSTEM . 119 4.1.2.2 ALLGEMEINES KRAEFTESYSTEM . 121 4.1.3 SCHWERPUNKT (MASSENMITTELPUNKT) . 123 4.1.3.1 BESTIMMUNG DES SCHWERPUNKTES . 123 4.1.3.2 SCHWERPUNKT WICHTIGER LINIEN, FLAECHEN UND KOERPER . 125 4.1.4 GULDINSCHE REGELN . 128 4.1.4.1 OBERFLAECHE EINES ROTATIONSKOERPERS . 128 4.1.4.2 RAUMINHALT EINES ROTATIONSKOERPERS . 128 4.1.5 REIBUNG . 128 4.1.5.1 GLEITREIBUNG . 128 4.1.5.2 HAFTREIBUNG . 129 4.1.5.3 BESTIMMUNG DER GLEIT-UND HAFTREIBZAHL . 130 4.1.5.4 REIBUNG AUF DER SCHIEFEN EBENE . 130 4.2 DYNAMIK . 131 4.2.1 MECHANISCHE GROESSEN . 131 4.2.1.1 MECHANISCHE ARBEIT . 131 4.2.1.2 LEISTUNG . 134 4.2.1.3 WIRKUNGSGRAD . . 134 4.2.1.4 UEBERSETZUNG (UEBERSETZUNGSVERHAELTNIS) . 135 4.2.2 DYNAMIK DER TRANSLATION (VERSCHIEBEBEWEGUNG) DES STARREN KOERPERS . 135 4.2.2.1 DYNAMISCHES GRUNDGESETZ . 135 4.2.2.2 ENERGIE, ENERGIEERHALTUNGSSATZ . 136 4.2.2.3 IMPULS, IMPULSERHALTUNGSSATZ . 137 4.2.2.4 D ' ALEMBERTSCHER SATZ . 137 4.2.3 DYNAMIK DER ROTATION DES STARREN KOERPERS . 138 4.2.3.1 DYNAMISCHES GRUNDGESETZ FUER DIE ROTATION UM EINE FESTE ACHSE . 138 4.2.3.2 TRAEGHEITSMOMENT (MASSENMOMENT 2. GRADES), TRAEGHEITSRADIUS . 138 4.2.3.3 ROTATIONSENERGIE (BEWEGUNGSENERGIE BEI ROTATION) . 141 4.2.3.4 ENERGIEERHALTUNGSSATZ FUER ROTATION . 141 4.2.3.5 DREHIMPULS (DRALL) . 141 4.2.3.6 FLIEHKRAFT . 141 4.2.4 GEGENUEBERSTELLUNG DER GESETZE FUER TRANSLATION UND ROTATION . 143 4.3 FESTIGKEITSLEHRE . 144 4.3.1 AUFGABEN DER FESTIGKEITSLEHRE . 144 4.3.2 SCHNITTVERFAHREN . 144 4.3.3 SPANNUNG . 145 4.3.3.1 SPANNUNGSBEGRIFF . 145 4.3.3.2 SPANNUNGSARTEN . 145 4.3.4 FORMAENDERUNG . 145 4.3.5 HOOKESCHES GESETZ (ELASTIZITAETSGESETZ) . 146 4.3.6 GRUNDBEANSPRUCHUNGSARTEN . 146 4.3.6.1 ZUGBEANSPRUCHUNG (ZUG) . 146 4.3.6.2 DRUCKBEANSPRUCHUNG (DRUCK) . 146 4.3.6.3 BIEGEBEANSPRUCHUNG (BIEGUNG) . 146 4.3.6.4 KNICKBEANSPRUCHUNG (KNICKUNG) . 147 4.3.6.5 ABSCHERBEANSPRUCHUNG (ABSCHEREN) . 147 4.3.6.6 TORSION (VERDREHBEANSPRUCHUNG) . 147 4.3.7 ZUSAMMENGESETZTE BEANSPRUCHUNG (UEBERBLICK) . 147 4.3.8 HAUPTGLEICHUNGEN DER FESTIGKEITSLEHRE . 148 4.3.8.1 ZUG UND DRUCK . 148 4.3.8.2 BIEGUNG . 150 4.3.8.3 ABSCHEREN . 154 4.3.8.4 TORSION (VERDREHUNG) . 155 4.3.9 ZUSAMMENGESETZTE BEANSPRUCHUNGEN . 157 4.3.9.1 GLEICHZEITIGES AUFTRETEN MEHRERER NORMALSPANNUNGEN . 157 4.3.9.2 GLEICHZEITIGES AUFTRETEN MEHRERER SCHUBSPANNUNGEN . 159 4.3.9.3 GLEICHZEITIGES AUFTRETEN VON NORMAL-UND SCHUBSPANNUNGEN . 159 4 TECHNISCHE MECHANIK / 5 LICHTTECHNIK / 6 DATENVERARBEITUNG XIII 5 LICHTTECHNIK . 161 5.1 TECHNISCHE OPTIK . 161 5.1.1 BRECHUNG UND REFLEXION . 161 5.1.1.1 BRECHUNGS UND REFLEXIONSGESETZ . 161 5.1.1.2 VEKTORIELLES BRECHUNGS-UND REFLEXIONSGESETZ . 161 5.1.1.3 EIGENSCHAFTEN OPTISCHER GLASARTEN . 162 5.1.2 OPTISCHE ABBILDUNGEN . 163 5.1.2.1 ABBILDUNG DURCH EINE DUENNE LINSE . 163 5.1.2.2 ABBILDUNG DURCH EINE SPHAERISCHE FLAECHE . 163 5.1.2.3 ABBILDUNG DURCH PARAXIALE STRAHLEN . 164 5.1.2.4 OPTISCHE DATEN EINER LINSE FUER PARAXIALE STRAHLEN . 165 5.1.2.5 MEHRLINSIGE SYSTEME . 165 5.1.2.6 BLENDEN, PUPILLEN, LUKEN . 166 5.1.2.7 FELDLINSEN, KONDENSOREN . 167 5.2 LICHTSTRAHLUNG . 167 .5.2.1 STRAHLUNGSPHYSIKALISCHE UND LICHTTECHNISCHE GROESSEN . 167 5.2.1.1 RAUMWINKEL . 167 5.2.1.2 STRAHLUNGSPHYSIKALISCHE UND LICHTTECHNISCHE BERECHNUNGSGRUNDLAGEN . 167 5.2.2 STRAHLUNGSGESETZE . 169 5.2.2.1 PLANCKSCHES STRAHLUNGSGESETZ . 169 5.2.2.2 STEFAN-BOLTZMANNSCHES GESETZ . 169 5.2.2.3 WIENSCHES VERSCHIEBUNGSGESETZ . 170 5.2.2.4 REFLEXION, ABSORPTION, TRANSMISSION . 170 5.2.2.5 KIRCHHOFFSCHES STRAHLUNGSGESETZ . 170 5.2.2.6 LAMBERTSCHES GESETZ . 171 5.2.2.7 FOTOMETRISCHES GRUNDGESETZ . 171 5.2.2.8 SPEZIFISCHE AUSSTRAHLUNG ODER LICHTAUSSTRAHLUNG EINES FLAECHENSTRAHLERS . 171 5.2.2.9 FOTOMETRISCHE BEWERTUNG EINER STRAHLUNG . 171 5.2.2.10 FOTOMETRISCHE BEWERTUNG EINER STRAHLUNG DURCH EINEN NICHTVERSTAERKENDEN FOTOEMPFAENGER . 172 5.3 OPTOELEKTRONISCHE BAUELEMENTE . 173 5.3.1 SENDER . 173 5.3.1.1 GLUEHLAMPEN . 173 5.3.1.2 ENTLADUNGSLAMPEN . 173 5.3.1.3 LUMINESZENZDIODEN . 173 5.3.1.4 LASER . 174 5.3.2 EMPFAENGER . 174 5.3.2.1 FOTO WIDERSTAENDE . 174 5.3.2.2 FOTODIODEN . 175 5.3.2.3 BEWERTUNG EINER STRAHLUNG DURCH EINE FOTODIODE . 176 5.3.2.4 FOTOTRANSISTOREN . 177 5.4 BELEUCHTUNGSTECHNIK . 177 5.4.1 PUNKTSTRAHLER . 177 5.4.2 STRASSENBELEUCHTUNG . 178 5.4.3 ARBEITSPLATZBELEUCHTUNG . 178 5.4.3.1 BELEUCHTUNGSSTAERKE . 178 5.4.3.2 BLENDUNGSBEGRENZUNG . 179 5.5 LITERATUR . 180 6 DATENVERARBEITUNG . ISI 6.1 GRUNDLAGEN DER DATENVERARBEITUNG . 181 6.1.1 DATEN UND DATENDARSTELLUNG . 181 6.1.2 DARSTELLUNG VON ZAHLEN . 181 6.1.2.1 BINAER CODIERTE DEZIMALZAHLEN . 181 6.1.2.2 DEZIMALZAHLEN DUAL VERSCHLUESSELT . 181 6.1.3 DARSTELLUNG VON ZEICHEN . 182 6.1.4 DIE VERARBEITUNG ANALOGER SIGNALE . 182 6.1.5 ZAHLENSYSTEME . 182 XIV INHALTSVERZEICHNIS 6.1.6 ZAHLENUMWANDLUNG . 182 6.1.7 RECHENREGELN FUER DUALZAHLEN . 183 6.1.7.1 ADDITION VON DUALZAHLEN . 184 6.1.7.2 MULTIPLIKATION VON DUALZAHLEN . 184 6.1.7.3 SUBTRAKTION VON DUALZAHLEN . 184 6.1.7.4 DIVISION VON DUALZAHLEN . 185 6.1.8 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN . 185 6.1.9 RECHENSCHALTUNGEN . 186 6.1.9.1 ADDIERER . 186 6.1.9.2 SUBTRAHIERSCHALTUNG . 187 6.1.10 WERTEBEREICH . 187 6.1.11 FESTPUNKT-UND GLEITPUNKTZAHLEN . 187 6.1.11.1 FESTPUNKTDARSTELLUNG . 188 6.1.11.2 GLEITPUNKTDARSTELLUNG . 188 6.2 AUFBAU UND ARBEITSWEISE VON DV-SYSTEMEN . 191 6.2.1 DIE KLASSISCHE RECHNERSTRUKTUR . 191 6.2.2 RECHNEREINTEILUNG . 192 6.2.3 SYSTEMKOMPONENTEN . 192 6.2.3.1 DIE ZENTRALEINHEIT . 192 6.2.3.2 DER SPEICHER . 193 6.2.3.3 DIE EIN-AUSGABE-EINHEIT . 193 6.2.3.4 DIE BUSSTRUKTUR . 193 6.2.4 ARBEITSWEISE EINES DV-SYSTEMS . 193 6.2.5 DIE STEUERUNG DIGITALER RECHNER . 194 6.2.5.1 DIE ARBEITSWEISE DER ZENTRALEINHEIT . 195 6.2.5.2 FUNKTION EINER MIKROPROGRAMMIERTEN STEUERUNG . 195 6.2.6 MIKROPROZESSORSTRUKTUREN . 195 6.2.7 RECHNERPERIPHERIE . 196 6.2.7.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN . 196 6.2.7.2 MAGNETOMOTORISCHE SPEICHER . 196 6.2.7.3 OPTISCHE SPEICHERPRINZIPIEN . 199 6.2.7.4 MIKROPROZESSORBUSSE . 200 6.2.8 DATEN UND BEFEHLSSTRUKTUREN . 204 6.2.8.1 DATENTYPEN, DATENFORMATE . 204 6.2.8.2 BEFEHLSFORMATE . 204 6.2.9 ADRESSIERUNGSARTEN . 204 6.2.10 MIKROPROZESSOR-BEFEHLSGRUPPEN . 204 6.2.10.1 DATENTRANSPORTBEFEHLE . 204 6.2.10.2 ARITHMETISCHE UND LOGISCHE BEFEHLE . 204 6.2.10.3 BITVERARBEITENDE BEFEHLE . 204 6.2.10.4 SCHIEBE UND ROTATIONSBEFEHLE . 205 6.2.10.5 SPRUNGBEFEHLE . 205 6.2.10.6 STRINGBEFEHLE . 205 6.2.10.7 SYSTEMBEFEHLE . 205 6.2.11 MASCHINENSPRACHE, ASSEMBLER, COMPILER . 205 6.2.11.1 MASCHINENSPRACHE . 205 6.2.11.2 ASSEMBLERSPRACHE . 205 6.2.11.3 HOCHSPRACHEN . 205 6.2.12 BETRIEBSSYSTEM . 205 6.3 PROGRAMMERSTELLUNG UND DOKUMENTATION . 205 6.3.1 ABSCHNITTE DER PROGRAMMDOKUMENTATION . 205 6.3.1.1 DIE DARSTELLUNG DES LOESUNGSKONZEPTS . 205 6.3.1.2 DIE DARSTELLUNG DES PROGRAMMABLAUFES . 206 6.3.1.3 DIE BENUTZERANLEITUNG . 206 6.3.1.4 DER TESTBERICHT . 206 6.3.2 PROGRAMMSTRUKTUREN . 206 6.3.2.1 DER BLOCK . 206 6.3.2.2 DIE SEQUENZ . 206 6.3.2.3 ALTERNATIVE UND FALLABFRAGE . 207 6.3.2.4 DIE BEDINGTE WIEDERHOLUNG . 207 6 DATENVERARBEITUNG / 7 ELEKTRISCHE MESSTECHNIK XV 6.4 ANHANG . 209 ANHANG 1: UEBERSICHT UEBER EINIGE CODIERUNGEN DER DEZIMALZAHLEN . 209 ANHANG 2: ZUSAMMENSTELLUNG EINIGER CODIERUNGEN . 209 ANHANG 3: STEUERZEICHEN . 210 6.5 LITERATUR . 212 7 ELEKTRISCHE MESSTECHNIK . 214 7.1 GRUNDBEGRIFFE . 214 7.1.1 DER VORGANG DES MESSENS . 214 7.1.2 DAS SI-EINHEITENSYSTEM . 214 7.1.3 MESSFEHLER . 216 7.1.4 FEHLERFORTPFLANZUNG . 217 7.1.5 ANGABE UND DARSTELLUNG VON MESSERGEBNISSEN . 217 7.1.6 ANZEIGE VON MESSERGEBNISSEN . 218 7.1.7 ARBEITSPRINZIPIEN ELEKTRISCHER MESSGERAETE . 219 7.1.8 GLEICH UND WECHSELVORGAENGE, MITTELWERTE . 219 7.2 MESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN . 221 7.2.1 MESSUNG VON ELEKTRISCHEM STROM UND ELEKTRISCHER SPANNUNG . 221 7.2.1.1 GLEICHSTROM UND GLEICHSPANNUNG . 221 7.2.1.2 WECHSELSTROM-UND WECHSELSPANNUNGSMESSUNGEN . 224 7.2.1.3 MESSBEREICHSERWEITERUNGEN . 226 7.2.1.4 KOMPENSATIONSVERFAHREN . 229 7.2.2 MESSUNG ELEKTRISCHER WIRK UND BLINDWIDERSTAENDE . 229 7.2.2.1 WIRKWIDERSTAENDE . 229 7.2.2.2 BLINDWIDERSTAENDE . 232 7.2.2.3 MESSUNG DER GEGENINDUKTIVITAET . 236 7.2.2.4 MESSUNG VON GROESSEN DES TRAFO-ERSATZSCHALTBILDES . 236 7.2.3 MESSUNG ELEKTRISCHER LEISTUNG UND ENERGIE . 236 7.2.3.1 LEISTUNG BEI GLEICHSTROM . 236 7.2.3.2 LEISTUNG BEI WECHSELSTROM . 236 7.2.3.3 LEISTUNG BEI DREHSTROM . 238 7.2.3.4 MESSUNG ELEKTRISCHER ENERGIE . 240 7.2.4 MESSUNG VON PHASENWINKEL UND LEISTUNGSFAKTOR . 241 7.2.4.1 PHASENWINKEL . 241 7.2.4.2 LEISTUNGSFAKTOR . 241 7.2.5 MESSUNG VON FREQUENZ UND ZEITINTERVALL . 242 7.2.5.1 AMPLITUDEN-ANALOGE MESSVERFAHREN . 242 7.2.5.2 DIGITALE MESSVERFAHREN . 243 7.3 AUFZEICHNENDE MESSGERAETE . 245 7.3.1 ELEKTROMECHANISCHE REGISTRIERGERAETE . 245 7.3.2 OSZILLOSKOPE . 246 7.3.2.1 ANALOGE OSZILLOSKOPE . 247 7.3.2.2 DIGITALE OSZILLOSKOPE . 249 7.4 DIE MESSUNG MAGNETISCHER GROESSEN . 249 7.4.1 BESTIMMUNG MAGNETISCHER FELDGROESSEN . 249 7.4.1.1 MESSUNG DES MAGNETISCHEN FLUSSES . 250 7.4.1.2 MESSUNG DER MAGNETISCHEN FLUSSDICHTE UND FELDSTAERKE . 250 7.4.1.3 KALIBRIERUNG VON FELDSONDEN . 251 7.4.1.4 MESSUNG DER MAGNETISCHEN SPANNUNG V M . 251 7.4.2 BESTIMMUNG VON MATERIALKENNGROESSEN FERROMAGNETISCHER STOFFE . 252 7.4.2.1 MESSAUFBAU . 252 7.4.2.2 MESSUNG DER MAGNETISIERUNGSKURVEN . 252 7.4.2.3 MESSUNG DER HYSTERESEKURVE . 252 7.5 ELEKTRISCHE MESSUNG NICHTELEKTRISCHER GROESSEN . 253 7.5.1 MESSAUFNEHMER-WIRKUNGSPRINZIPIEN . 254 7.5.1.1 PASSIVE SENSOREN . 255 7.5.1.2 AKTIVE SENSOREN . 258 7.5.1.3 DIGITAL KODIERTE SENSOREN . 260 XVI INHALTSVERZEICHNIS 7.5.2 ANWENDUNGSBEISPIELE . 261 7.5.2.1 DREHZAHLMESSUNG . 261 7.5.2.2 DREHMOMENTMESSUNG . 261 7.5.2.3 GERAEUSCHMESSUNG . 261 7.6 DIGITALE MESSWERTVERARBEITUNG . 261 7.6.1 MESSWERTUMSETZER . 262 7.6.1.1 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER (DAU) . 262 7.6.1.2 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER (ADU) . 262 7.6.2 FEHLEREINFLUESSE . 264 7.6.2.1 QUANTISIERUNGSFEHLER . 264 7.6.2.2 TRANSFERFEHLER . 265 7.6.2.3 EINFLUSS DER UMSETZZEIT . 265 7.7 FERNMESSUNGEN . 265 7.7.1 DIREKTE FERNMESSUNG . 265 7.7.2 TRAEGERFREQUENZVERFAHREN . 266 7.7.3 IMPULS-FERNUEBERTRAGUNGS-VERFAHREN . 266 7.7.4 MEHRFACH-UEBERTRAGUNGS-VERFAHREN . 267 7.7.4.1 FREQUENZ-MULTIPLEX-VERFAHREN . 267 7.7.4.2 ZEIT-MULTIPLEX-VERFAHREN . 267 7.8 PROGRAMMIERBARE MESSSYSTEME . 267 7.8.1 NETZWERKKONFIGURATIONEN UND DATENUEBERTRAGUNGSFORMEN . 267 7.8.1.1 NETZWERKKONFIGURATIONEN . 267 7.8.1.2 DATENUEBERTRAGUNGSFORMEN . 267 7.8.2 EINGEFUEHRTE SYSTEME . 269 7.8.2.1 DIE V.24-SCHNITTSTELLE . 269 7.8.2.2 DER IEC-625-BUS . 270 7.8.2.3 TYPISCHES MESSGERAETESYSTEM . 272 7.8.2.4 WEITERE DATENSYSTEME . 272 7.9 ELEKTROMAGNETISCHE STOEREINWIRKUNGEN AUF ELEKTRISCHE MESSSYSTEME . 273 7.9.1 DAS STOERUEBERTRAGUNGSSYSTEM . 273 7.9.2 URSACHEN UNERWUENSCHTER VERKOPPLUNGEN . 274 7.9.2.1 GALVANISCHE VERKOPPLUNG . 274 7.9.2.2 INDUKTIVE VERKOPPLUNG . 274 7.9.2.3 KAPAZITIVE VERKOPPLUNG . 274 7.9.2.4 ELEKTROMAGNETISCHE VERKOPPLUNG . 275 7.9.2.5 ELEKTROSTATISCHE AUFLADUNGEN . 275 7.10 LITERATUR . 275 8 INDUSTRIE UND LEISTUNGSELEKTRONIK . 276 8.1 LEISTUNGSHALBLEITER . 276 8.1.1 HALBLEITERDIODEN . 276 8.1.1.1 AUFBAU, STATISCHES VERHALTEN, KENNGROESSEN, GRENZWERTE . 276 8.1.1.2 DYNAMISCHES VERHALTEN . 276 8.1.1.3 VERLUSTLEISTUNG . 277 8.1.1.4 BAUARTEN . 277 8.1.1.5 SCHUTZSCHALTUNGEN, TSE-BESCHALTUNG . 277 8.1.1.6 SICHERUNGEN . 278 8.1.1.7 ZUSAMMENSCHALTUNG VON DIODEN . 278 8.1.2 BIPOLARTRANSISTOREN . 279 8.1.2.1 AUFBAU, STATISCHES VERHALTEN, KENNGROESSEN, GRENZWERTE . 279 8.1.2.2 DYNAMISCHES VERHALTEN . 280 8.1.2.3 VERLUSTLEISTUNG . 281 8.1.2.4 BAUARTEN . 282 8.1.2.5 SCHUTZSCHALTUNGEN . 282 8.1.2.6 PARALLELSCHALTUNG VON BIPOLAREN TRANSISTOREN . 282 7 ELEKTRISCHE MESSTECHNIK / 8 INDUSTRIE UND LEISTUNGSELEKTRONIK XVII 8.1.3 FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 283 8.1.3.1 AUFBAU, STATISCHES VERHALTEN, KENNGROESSEN, GRENZWERTE . 283 8.1.3.2 DYNAMISCHES VERHALTEN . 284 8.1.3.3 VERLUSTLEISTUNG . 284 8.1.3.4 SCHUTZSCHALTUNGEN . 284 8.1.3.5 ZUSAMMENSCHALTUNG VON FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 285 8.1.4 IGBT-TRANSISTOREN . 285 8.1.4.1 AUFBAU VON IGBT-TRANSISTOREN . 285 8.1.4.2 BIMOS-SCHALTSTUFE . , . 286 8.1.5 THYRISTOREN . 286 8.1.5.1 AUFBAU, STATISCHES VERHALTEN, KENNGROESSEN, GRENZWERTE . 286 8.1.5.2 DYNAMISCHES VERHALTEN . 287 8.1.5.3 VERLUSTLEISTUNG . 288 8.1.5.4 BAUARTEN . 288 8.1.5.5 SCHUTZSCHALTUNGEN . 289 8.1.5.6 ZUSAMMENSCHALTUNG VON THYRISTOREN . 290 8.2 WAERMEABLEITUNG, SCHUTZSCHALTUNGEN, ANSTEUERSCHALTUNGEN . 290 8.2.1 WAERMEABLEITUNG . 290 8.2.2 UEBERSPANNUNGSSCHUTZ . 293 8.2.3 UEBERSTROMSCHUTZ . 293 8.2.4 ANSTEUERSCHALTUNGEN . 294 8.2.4.1 ANSTEUERSIGNALE FUER BIPOLARTRANSISTOREN . 294 8.2.4.2 ANSTEUERSIGNALE FUER FELDEFFEKTTRANSISTOREN UND IGBT . 295 8.2.4.3 ANSTEUERSIGNALE FUER THYRISTOREN . 296 8.2.4.4 ANSTEUERSIGNALE FUER GTO-THYRISTOREN . 297 8.3 STROMRICHTER-TRANSFORMATOREN UND -DROSSELN . 298 8.3.1 ALLGEMEINES . 298 8.3.2 STROMRICHTER-TRANSFORMATOREN . 298 8.3.3 DROSSELN . 299 8.4 STROMRICHTERSCHALTUNGEN . 300 8.4.1 UEBERSICHT (KLASSIFIZIERUNG) . 300 8.4.2 NETZGEFUEHRTE STROMRICHTER . 301 8.4.2.1 BEGRIFFE . 301 8.4.2.2 EINSATZ . 303 8.4.2.3 GLEICHSPANNUNGSBILDUNG . 304 8.4.2.4 IDEELLE AUSGANGSGLEICHSPANNUNG . 307 8.4.2.5 IDEELLE GLEICHSTROMLEISTUNG . 307 8.4.2.6 AUSGANGSKENNLINIENFELD . 307 8.4.2.7 BETRIEBSQUADRANTEN . 308 8.4.2.8 LEISTUNGSAUFNAHME . 308 8.4.2.9 VERKNUEPFUNG MIT DEM STEUERWINKEL A . 309 8.4.2.10 NETZRUECKWIRKUNGEN . 310 8.5 LASTGEFUEHRTE STROMRICHTER . 311 8.5.1 UEBERSICHT . 311 8.5.2 STROMRICHTERMOTOR . 311 8.5.3 SCHWINGKREISWECHSELRICHTER . 312 8.5.3.1 PARALLELSCHWINGKREIS-WECHSELRICHTER . 312 8.5.3.2 REIHENSCHWINGKREIS-WECHSELRICHTER . 313 8.6 SELBSTGEFUEHRTE STROMRICHTER . 313 8.6.1 GLEICHSTROMSTELLER . 313 8.6.1.1 1-QUADRANTEN-BETRIEB . 314 8.6.1.2 4-QUADRANTEN-BETRIEB . 315 8.6.2 UMRICHTER . 316 8.6.2.1 UEBERSICHT . 316 8.6.2.2 GLEICHSTROMUMRICHTER MIT WECHSELSPANNUNGSZWISCHENKREIS (SCHALTNETZTEILE) . . 316 8.6.2.3 UMRICHTER MIT SPANNUNGSZWISCHENKREIS (U-UMRICHTER) . 317 8.6.2.4 UMRICHTER MIT STROMZWISCHENKREIS (/-UMRICHTER) . 320 8.6.2.5 ENERGIERUECKSPEISUNG . 322 8.6.2.6 UNTERSYNCHRONE STROMRICHTERKASKADE USK . 325 8.6.2.7 DIREKTUMRICHTER . 325 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 8.7 WECHSEL-DREHSTROMSTELLER (WECHSELWEGSCHALTUNGEN) . 326 8.7.1 WECHSELSTROMSTELLER (WECHSELWEGSCHALTUNG) . 326 8.7.2 DREHSTROMSTELLER (WECHSELWEGSCHALTUNG) . 327 8.7.3 STEUER-BLINDLEISTUNG . 328 8.7.4 STEUERUNG . 328 8.8 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) UND NETZRUECKWIRKUNGEN VON UMRICHTERN . 329 8.8.1 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) . 329 8.8.2 NETZRUECKWIRKUNGEN . 330 8.9 REGELUNG BEI STROMRICHTERN . 332 8.9.1 UEBERSICHT . 332 8.9.2 GLEICHSTROMANTRIEBE . 333 8.9.3 DREHSTROMANTRIEBE MIT UMRICHTERN .334 8.10 EINSATZ IN DER ENERGIE-ANWENDUNG . 338 8.10.1 ALLGEMEINES ZUM EINSATZ IN DER ENERGIE-ANWENDUNG . 338 8.10.1.1 STROMRICHTERANTRIEBE . 338 8.10.1.2 STROMRICHTERANTRIEBE MIT STROMWENDERMASCHINEN . 339 8.10.1.3 STROMRICHTERANTRIEBE MIT DREHFELDMASCHINEN . 343 8.10.1.4 EK-MASCHINE (ELEKTRONISCH KOMMUTIERT) . 347 8.10.1.5 POSITIONIERANTRIEBE/SERVOANTRIEBE . 347 8.10.1.6 TRAKTION . 347 8.10.2 GLEICHSTROMVERSORGUNGEN . 348 8.10.2.1 ELEKTROCHEMIE . 348 8.10.2.2 LADEGERAETE . 348 8.10.2.3 NETZGERAETE . 348 8.10.3 SONSTIGE ANWENDUNGSGEBIETE . 348 8.10.3.1 HEIZUNGS UND KLIMATECHNIK, BELEUCHTUNG . 348 8.10.3.2 HAUSGERAETE . 348 8.10.3.3 INDUSTRIELLE WAERMEBEHANDLUNG . 348 8.11 EINSATZ IN DER ENERGIE-VERTEILUNG . 348 8.11.1 UEBERSICHT . 348 8.11.2 BLINDSTROMRICHTER . 348 8.11.3 NETZKUPPLUNG UND ENERGIEUEBERTRAGUNG (HGUE) . 349 8.11.4 UNTERBRECHUNGSLOSE STROMVERSORGUNG . 350 8.11.5 RUNDSTEUERSENDER . 350 8.12 STROMRICHTERMESSTECHNIK . 350 8.12.1 MESSUNGEN ALLGEMEIN . 350 8.12.2 MESSUNG DES FORMFAKTORS . 352 8.12.3 DREHFELDMESSUNG . 352 8.13 LITERATUR . 352 9 ELEKTRISCHE MASCHINEN UND ANTRIEBE . . . .354 9.1 GRUNDBEGRIFFE UND NORMEN . 354 9.1.1 UEBERSICHT . 354 9.1.2 GESCHICHTLICHES . 354 9.1.3 NORMEN . 355 9.1.4 LEISTUNGSSCHILD . 355 9.2 ELEKTRISCHE ANTRIEBE . 358 9.2.1 ALLGEMEINE ANTRIEBSTECHNISCHE GRUNDLAGEN . 358 9.2.1.1 ENERGIESATZ . 358 9.2.1.2 GETRIEBE . 359 9.2.1.3 BEISPIEL . 361 9.2.2 BETRIEBSQUADRANTEN . 361 9.2.3 KENNLINIEN . 361 9.2.3.1 KENNLINIEN ELEKTRISCHER MASCHINEN . 361 9.2.3.2 KENNLINIEN DER ARBEITSMASCHINEN . 361 9.2.4 STABILER BETRIEBSPUNKT . 362 8 INDUSTRIE UND LEISTUNGSELEKTRONIK / 9 ELEKTRISCHE MASCHINEN UND ANTRIEBE XIX 9.2.5 BETRIEB UND UEBERGANGSVORGAENGE . 363 9.2.5.1 UEBERGANGSZUSTAENDE . 363 9.2.5.2 HOCHLAUF-/BREMSZEIT . 363 9.2.5.3 STATIONAERER BETRIEB . 364 9.2.5.4 ENERGIEBETRACHTUNG . 364 9.2.5.5 LEERHOCHLAUF . 364 9.2.5.6 LASTANLAUF . 365 9.2.5.7 BEISPIELE . 365 9.2.6 ERWAERMUNG . 366 9.2.7 BETRIEBSARTEN S1 BIS S9 . 367 9.2.8 LEISTUNGSAENDERUNGEN . 370 9.2.8.1 LEISTUNGSSTEIGERUNG . 370 9.2.8.2 LEISTUNGSREDUZIERUNG . 371 9.2.9 MITTLERE BELASTUNG . 372 9.2.10 BEISPIELE . 372 9.2.11 WACHSTUMSGESETZ . 375 9.2.12 AUSWAHL UND BEMESSUNG VON ANTRIEBEN . 375 9.3 ELEKTRISCHE MASCHINEN . 375 9.3.1 ALLGEMEINES . 375 9.3.1.1 GRUNDPRINZIP . 377 9.3.1.2 AUFBAU . 377 9.3.1.3 STROMWENDERMASCHINEN . 378 9.3.1.4 DREHFELDMASCHINEN . 378 9.3.2 STROMWENDERMASCHINEN . 378 9.3.2.1 GLEICHSTROM-NEBENSCHLUSSMASCHINEN (GNM) . 378 9.3.2.2 GLEICHSTROM-REIHENSCHLUSSMASCHINE (GRM) . 387 9.3.2.3 WECHSELSTROM-REIHENSCHLUSSMASCHINE (WRM, UNIVERSALMOTOR)-EINSATZ . 389 9.3.3 DREHSTROMMASCHINEN . 389 9.3.3.1 DREHFELD . 389 9.3.3.2 DREHSTROM-ASYNCHRONMASCHINE (DAM) . 390 9.3.3.3 ANLAUFSCHALTUNGEN . 403 9.3.3.4 GLEICHSTROMBREMSUNG . 406 9.3.3.5 DREHSTROM-SYNCHRONMASCHINE (SYM) . 407 9.3.3.6 SCHENKELPOL-SYNCHRONMASCHINE . 414 9.3.3.7 BETRIEB DER SYNCHRONMASCHINE . 416 9.3.3.8 STOSSKURZSCHLUSS . 417 9.3.3.9 ELEKTRONISCH KOMMUTIERTE MASCHINE (EK-MOTOR, BL-SERVOANTRIEB) . 420 9.4 TRANSFORMATOREN UND DROSSEL . 425 9.4.1 DER TRANSFORMATOR (UMSPANNER) . 425 9.4.1.1 AUFGABE DER TRANSFORMATOREN . 425 9.4.1.2 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG . 426 9.4.1.3 AUFBAU DES TECHNISCHEN TRANSFORMATORS . 427 9.4.1.4 THEORIE DES TECHNISCHEN TRANSFORMATORS . 431 9.4.1.5 SPANNUNGSAENDERUNG (KAPP-DREIECK) . 434 9.4.1.6 VERLUSTE UND WIRKUNGSGRAD . 435 9.4.1.7 SCHALTGRUPPEN . 437 9.4.1.8 PARALLELBETRIEB VON DREHSTROMTRANSFORMATOREN . 439 9.4.1.9 DREHSTROMTRANSFORMATOREN MIT UNSYMMETRISCHER BELASTUNG . 440 9.4.1.10 EINSCHALTSTROMSTOSS (RUSH-EFFEKT) . 443 9.4.1.11 STOSSKURZSCHLUSS . 443 9.4.1.12 STROMKRAEFTE IM TRANSFORMATOR . 444 9.4.1.13 STOSSSPANNUNGSVERTEILUNG . 444 9.4.1.14 BEURTEILUNG DES BETRIEBSZUSTANDES DURCH GASANALYSE DES TRANSFORMATOROELS . . . 445 9.4.2 SPARTRANSFORMATOR . 445 9.4.2.1 ALLGEMEINES . 445 9.4.2.2 BETRIEBSVERHALTEN . 445 9.4.3 DROSSELSPULEN . 446 9.4.3.1 EINSATZFALLE . 446 9.4.3.2 BETRIEB . 446 XX INHALTSVERZEICHNIS 9.5 SPEZIELLE ELEKTRISCHE KLEINMASCHINEN . 447 9.5.1 UEBERSICHT . 447 9.5.2 DREHFELDMASCHINEN . 448 9.5.2.1 WECHSELSTROM-ASYNCHRONMASCHINEN (WAM) . 448 9.5.2.2 SCHRITTMOTOR . 452 9.5.2.3 ELEKTRONISCH KOMMUTIERTE MASCHINEN . 458 9.5.3 STROMWENDERMASCHINEN . 458 9.5.3.1 GLEICHSTROMMASCHINEN . 458 9.5.3.2 WECHSELSTROM-REIHENSCHLUSSMASCHINE (WRM, UNIVERSALMOTOR) . 460 9.5.4 GESCHALTETE RELUKTANZMOTOREN (SWITCHED RELUKTANZ, SR) . 462 9.5.4.1 AUFBAU UND ARBEITSPRINZIP . 462 9.5.4.2 ANWENDUNGEN . 463 9.6 SONDERFRAGEN . 463 9.6.1 ERWAERMUNG . 463 9.6.1.1 WICKLUNG . 463 9.6.1.2 LAGER . 464 9.6.2 SCHWINGUNGEN . 464 9.6.3 AUFSTELLUNG DER MASCHINEN . 467 9.6.3.1 BAUFORMEN UND SCHUTZARTEN . 467 9.6.3.2 AUFSTELLUNGSHOEHE . 468 9.6.4 WICKLUNGEN . 469 9.6.4.1 ALLGEMEINES . 469 9.6.4.2 GLEICHSTROM-ANKERWICKLUNGEN . 469 9.6.4.3 WECHSELSTROMWICKLUNGEN . 472 9.6.4.4 ZUSAMMENFASSUNG . 477 9.7 MESSUNGEN AN MASCHINEN . 477 9.7.1 ALLGEMEINES . 477 9.7.1.1 WIDERSTANDSMESSUNG . 477 9.7.1.2 WIRKUNGSGRAD . 477 9.7.1.3 BELASTUNG . 478 9.7.1.4 KENNLINIEN . 478 9.7.2 TRANSFORMATOREN . 478 9.7.2.1 SCHALTGRUPPEN . 478 9.7.2.2 LEERLAUFVERSUCH . 478 9.7.2.3 KURZSCHLUSSVERSUCH . 479 9.7.2.4 WIRKUNGSGRAD . 479 9.7.3 DREHENDE MASCHINEN . 480 9.7.3.1 STROMWENDERMASCHINEN . 480 9.7.3.2 DREHFELDMASCHINEN . 481 9.7.4 ERMITTLUNG THERMISCHER WERTE . 484 9.8 KOMMUNIKATION UND ANTRIEBSVERNETZUNG . 485 9.8.1 UEBERSICHT . 485 9.8.2 DATENAUSTAUSCH . 485 9.8.3 (FELD-)BUSSYSTERNE . 488 9.9 ANHANG . 489 TABELLE A-L : AUSWAHL UND BESTELLDATEN (ALLGEMEIN) . 489 TABELLE A-2: NORMEN UND VORSCHRIFTEN (AUSWAHL) . 493 TABELLE A-3 : KLEMMENBEZEICHNUNGEN . 494 9.10 LITERATUR . 495 10 ERZEUGUNG, TRANSPORT UND VERTEILUNG DER ELEKTRISCHEN ENERGIE . 496 10.1 ALLGEMEINE ELEKTRIZITAETSWIRTSCHAFT . 496 10.1.1 ENERGIEVERBRAUCH UND ENERGIEBEDARF . 496 10.1.2 ENERGIETRAEGER . 497 10.1.2.1 BEGRIFFE . 497 10.1.2.2 FOSSILE ENERGIETRAEGER . 497 10.1.2.3 KERNENERGIETRAEGER . 498 10.1.2.4 REGENERATIVE ENERGIETRAEGER . 498 10.1.2.5 ENERGIETRAEGER IN DEUTSCHLAND . 498 10 ERZEUGUNG, TRANSPORT UND VERTEILUNG DER ELEKTRISCHEN ENERGIE XXI 10.1.3 ENERGIEUMWANDLUNG . 498 10.1.4 ENERGIEBEREITSTELLUNG . 499 10.1.5 WIRTSCHAFTLICHER KRAFTWERKSEINSATZ . 500 10.1.5.1 EINFUEHRUNG . 500 10.1.5.2 LASTVERTEILUNG AUF ZWEI KRAFTWERKE . 501 10.1.5.3 LASTVERTEILUNG IM ALLGEMEINEN FALL . 501 10.2 ELEKTRISCHE ENERGIEERZEUGUNG . 502 10.2.1 WASSERKRAFTWERKE . 502 10.2.1.1 BAUFORMEN . 502 10.2.1.2 WASSERTURBINEN . 503 10.2.1.3 AUFBAU UND BETRIEB . 504 10.2.2 DAMPFKRAFTWERKE . 504 10.2.2.1 EINLEITUNG . 504 10.2.2.2 GRUNDLAGEN DER THERMODYNAMIK . 505 10.2.2.3 DAMPFKRAFTWERKE IN EINFACHSTER FORM . 506 10.2.2.4 VERBESSERUNG DES WIRKUNGSGRADES . 507 10.2.3 GASTURBINEN UND KOMBINIERTE GASTURBINEN-DAMPFKRAFTWERKE . 508 10.2.3.1 GASTURBINENKRAFTWERKE . 508 10.2.3.2 KOMBIKRAFTWERKE . 509 10.2.4 KERNKRAFTWERKE . 509 10.2.4.1 EINFUEHRUNG . 509 10.2.4.2 DRUCKWASSERREAKTOR . 510 10.2.4.3 SIEDEWASSERREAKTOR . 510 10.2.5 KRAFTWERKSREGELUNG . 510 10.2.5.1 NOTWENDIGKEIT EINER FREQUENZREGELUNG . 510 10.2.5.2 GENERATOR IM EINZELBETRIEB . 511 10.2.5.3 GENERATOREN IM PARALLELBETRIEB . 511 10.2.5.4 GENERATOREN IM VERBUNDBETRIEB . 512 10.2.6 REGENERATIVE ERZEUGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE . 512 10.2.6.1 PHOTOVOLTAIK . 512 10.2.6.2 SONNENKOLLEKTOREN . 514 10.2.6.3 WINDKRAFTWERKE . 516 10.2.6.4 BIOMASSE UND MUELL . 518 10.2.6.5 BRENNSTOFFZELLEN . 519 10.3 SYNCHRONGENERATOR . 520 10.3.1 AUFBAU UND BESCHREIBUNG . 520 10.3.2 ERSATZSCHALTBILDER . 520 10.4 BETRIEBSMITTEL . 521 10.4.1 FREILEITUNGEN . 521 10.4.1.1 FREILEITUNGSMASTE . 522 10.4.1.2 FREILEITUNGSSEILE . 523 10.4.1.3 SEILDURCHHANG . 524 10.4.1.4 RESISTANZ . 525 10.4.1.5 INDUKTIVITAET . 525 10.4.1.6 KAPAZITAETEN VON FREILEITUNGEN . 528 10.4.2 KABELTECHNIK . 530 10.4.2.1 AUFBAU, WERKSTOFFE . 530 10.4.2.2 KABELTYPEN . 532 10.4.2.3 KABELEIGENSCHAFTEN UND IHR NACHWEIS . 534 10.4.2.4 KABEL UND FREILEITUNG . 537 10.4.3 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON DREHSTROMLEITUNGEN . 538 10.4.3.1 AM ENDE BELASTETE LEITUNG . 538 10.4.3.2 KOMPENSATION VON LEITUNGSVERLUSTEN . 540 10.4.3.3 MEHRFACH BELASTETE LEITUNG . 540 10.4.4 ISOLATOREN UND ARMATUREN . 542 10.4.5 TRANSFORMATOREN IN DER ENERGIEUEBERTRAGUNG . 543 10.4.5.1 RECHENGROESSEN UND ERSATZSCHALTBILDER FUER DIE SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN 543 10.4.5.2 DREIWICKLUNGSTRANSFORMATOR . 545 10.4.5.3 STELLTRANSFORMATOREN . 546 XXII INHALTSVERZEICHNIS 10.4.6 MESSWANDLER . 547 10.4.6.1 ARBEITSWEISE . 547 10.4.6.2 STROMWANDLER . 547 10.4.6.3 SPANNUNGSWANDLER . 548 10.4.6.4 KENNGROESSEN VON MESSWANDLERN . 549 10.4.7 DROSSELSPULEN . 549 10.4.7.1 REIHENDROSSELSPULEN . 549 10.4.7.2 PARALLELDROSSELSPULEN . 550 10.4.7.3 STERNPUNKTDROSSELSPULEN . 550 10.5 SCHALTANLAGEN . 551 10.5.1 ALLGEMEINES . 551 10.5.2 AUFBAU VON SCHALTANLAGEN . 551 10.5.2.1 SAMMELSCHIENENSCHALTUNGEN . 551 1 0.5.2.2 FELDER IN SCHALTANLAGEN . 552 10.5.3 MITTELSPANNUNGS-SCHALTANLAGEN . 553 10.5.4 HOCHSPANNUNGS-SCHALTANLAGEN . 554 10.5.4.1 FREILUFTANLAGEN . 554 10.5.4.2 GASISOLIERTE HOCHSPANNUNGS-SCHALTANLAGEN . 557 10.5.5 SCHALTGERAETE . 557 10.5.5.1 TRENNSCHALTER . 557 10.5.5.2 LEISTUNGSSCHALTER . 558 10.6 UEBERTRAGUNG UND VERTEILUNG . 561 10.6.1 AUFBAU VON ELEKTROENERGIENETZEN . 561 10.6.1.1 UEBERTRAGUNGSART . 561 10.6.1.2 UEBERTRAGUNGSSPANNUNG . 561 10.6.1.3 NETZFORM . 561 10.6.2 NETZNACHBILDUNGEN . 562 10.6.3 METHODE DER SYMMETRISCHEN KOMPONENTEN . 563 10.6.3.1 PROBLEMSTELLUNG . 563 10.6.3.2 SYMMETRISCHE KOMPONENTEN . 563 10.6.3.3 MIT-, GEGEN UND NULLIMPEDANZ . 564 10.6.3.4 UNSYMMETRISCHE NETZNACHBILDUNG . 564 10.6.4 LASTFLUSSRECHNUNG . 565 10.6.4.1 AUFGABENSTELLUNG . 565 10.6.4.2 AUFSTELLUNG DER LASTFLUSSGLEICHUNGEN . 565 10.6.4.3 STROMITERATION . 565 10.6.4.4 NEWTON-RAPHSON-VERFAHREN . 566 10.6.4.5 VERALLGEMEINERUNG . 566 10.6.5 KURZSCHLUSSBERECHNUNG . 566 10.6.5.1 EINFUEHRUNG . 566 10.6.5.2 DREIPOLIGER KURZSCHLUSS . 567 10.6.5.3 UNSYMMETRISCHE KURZSCHLUSSSTROEME . 569 10.6.5.4 BEEINFLUSSUNG DURCH KURZSCHLUSSSTROEME . 570 10.6.6 STEMPUNKTBEHANDLUNG . 571 10.6.6.1 NETZE MIT STARRER STERNPUNKTERDUNG . 571 10.6.6.2 NETZE MIT ISOLIERTEM STERNPUNKT . 571 10.6.6.3 NETZE MIT ERDSCHLUSSKOMPENSATION . 572 10.6.6.4 NETZE MIT NIEDEROHMIGER STERNPUNKTERDUNG . 573 10.7 SPANNUGSBEANSPRUCHUNG UND ISOLATIONSBEMESSUNG . 573 10.7.1 DAUERBEANSPRUCHUNG DURCH BETRIEBSFREQUENTE WECHSELSPANNUNG . 573 10.7.2 ZEITWEILIGE SPANNUNGSERHOEHUNGEN . 573 10.7.2.1 ERDSCHLUSS . 573 10.7.2.2 SPANNUNGSERHOEHUNGEN DURCH LASTAENDERUNG . 575 10.7.2.3 RESONANZEN . 575 10.7.3 SCHALTUEBERSPANNUNGEN . 576 10.7.3.1 TRANSIENTE ERDSCHLUSSUEBERSPANNUNGEN . 576 10.7.3.2 SCHALTEN VON BETRIEBSMITTELN . 577 10.7.3.3 KURZSCHLUSSABSCHALTUNG . 578 10.7.3.4 KENNGROESSEN VON SCHALTSPANNUNGEN . 578 10 ERZEUGUNG, TRANSPORT UND VERTEILUNG DER ELEKTRISCHEN ENERGIE / 11 HOCHSPANNUNGSTECHNIK XXIII 10.7.4 BLITZUEBERSPANNUNGEN . 578 10.7.4.1 KENNGROESSEN . 578 10.7.4.2 BLITZSCHUTZ . 579 10.7.5 BEGRENZUNG VON UEBERSPANNUNGEN . 580 10.7.6 ISOLATIONSKOORDINATEN . 581 10.8 NETZSTABILITAET . 583 10.8.1 EINFUEHRUNG . 583 10.8.2 STATISCHE STABILITAET . 583 10.8.2.1 STABILITAETSGRENZEN . 583 10.8.2.2 LEISTUNGSDIAGRAMM EINES TURBOGENERATORS . 584 10.8.3 TRANSIENTE STABILITAET . 585 10.8.3.1 BESCHREIBUNG DES PHAENOMENS . 585 10.8.3.2 BETRACHTUNG EINES BEISPIELNETZES . 585 10.8.3.3 FLAECHENKRITERIUM . 586 10.8.3.4 EINZUGSBEREICH . 586 10.9 NETZRUECKWIRKUNGEN . 587 10.9.1 EINFUEHRUNG . 587 10.9.2 SPANNUNGSABFAELLE . 587 10.9.3 SPANNUNGSSCHWANKUNGEN . 588 10.9.4 SPANNUNGSVERZERRUNGEN . 589 10.9.5 SPANNUNGSSYMMETRIEN . 590 10.10 NETZSCHUTZ . 591 10.10.1 EINFUEHRUNG . 591 10.10.2 WIRKUNGSWEISE EINER SCHUTZEINRICHTUNG . 591 10.10.3 KURZSCHLUSSSCHUTZ FUER NETZE . 592 10.10.3.1 STRAHLENNETZ . 592 10.10.3.2 RINGNETZ . 592 10.10.3.3 MASCHENNETZ . 593 10.10.4 ERDSCHLUSSSCHUTZ FUER NETZE . 594 10.10.4.1 ERDSCHLUSSMELDERELAIS . 594 10.10.4.2 ERDSCHLUSSRICHTUNGSRELAIS . 594 10.10.4.3 ERDSCHLUSSWISCHERRELAIS . 595 10.11 SCHUTZ VOR GEFAHREN DES ELEKTRISCHEN STROMES . 595 10.11.1 BEGRUENDUNG DER SCHUTZMASSNAHMEN . 595 10.11.2 SCHUTZ GEGEN DIREKTES BERUEHREN . 596 10.11.3 SCHUTZ GEGEN INDIREKTES BERUEHREN . 596 10.12 LITERATUR . 597 11 HOCHSPANNUNGSTECHNIK . 600 11.1 DIE ELEKTRISCHEN FELDBEANSPRUCHUNGEN . 600 11.2 BERECHNUNG ELEKTROSTATISCHER FELDER . 601 11.2.1 PUNKTFOERMIGE LADUNG . 601 11.2.2 MEHRERE PUNKTLADUNGEN . 601 11.2.3 DAS ELEKTROSTATISCHE FELD UNENDLICH LANGER GERADER LINIENLADUNGEN . 602 11.2.4 MEHRERE LINIENLADUNGEN . 602 11.2.5 PLATTENKONDENSATOR . 602 11.2.6 GESCHICHTETE DIELEKTRIKA . 602 11.2.7 ZYLINDRISCH GESCHICHTETE DIELEKTRIKA . 603 11.2.8 SPIEGELUNG . 604 11.2.9 NUMERISCHE BERECHNUNG ELEKTROSTATISCHER FELDER . 604 11.2.10 MESSUNG ELEKTROSTATISCHER FELDER . 604 11.2.10.1 DIREKTE MESSUNG . 604 11.2.10.2 ANALOGE ABBILDUNG . 605 XXIV INHALTSVERZEICHNIS 11.3 ERZEUGUNG HOHER SPANNUNGEN . 605 11.3.1 WECHSELSPANNUNG . 605 11.3.1.1 EINSTUFIGE SCHALTUNGEN (NACH FISCHER) . 606 11.3.1.2 KESSELBAUWEISE . 606 11.3.1.3 ISOLIERZYLINDERBAUWEISE . 606 11.3.1.4 KASKADENSCHALTUNGEN . 606 11.3.1.5 RESONANZSCHALTUNGEN . 607 11.3.2 GLEICHSPANNUNG . 608 11.3.2.1 EINWEG-GLEICHRICHTERSCHALTUNG . 608 11.3.2.2 ELEKTROSTATISCHE GENERATOREN . 609 11.3.2.3 VAN-DE-GRAAFF-BANDGENERATOR . 609 11.3.3 STOSS-SPANNUNG . 609 11.3.3.1 ERZEUGUNG VON STOSS-SPANNUNGEN . 609 11.4 MESSUNG HOHER SPANNUNGEN . 610 11.4.1 KUGELFUNKENSTRECKE . 610 11.4.2 SPANNUNGSTEILER . 611 11.4.2.1 OHMSCHER SPANNUNGSTEILER . 611 11.4.2.2 KAPAZITIVER SPANNUNGSTEILER . 612 11.4.3 SPANNUNGSWANDLER . 612 11.4.4 ELEKTROSTATISCHE SPANNUNGSMESSER . 613 11.4.5 ROTORSPANNUNGSMESSER; SCHWINGUNGSSPANNUNGSMESSER . 613 11.4.6 SCHEITELWERTMESSUNG . 614 11.5 DAS VERHALTEN DER ISOLIERSTOFFE IM ELEKTRISCHEN FELD . 614 11.6 GASFOERMIGE ISOLIERSTOFFE . 616 11.6.1 LEITUNG IN GASEN . 616 11.6.2 DURCHSCHLAG IN GASEN . 616 11.6.2.1 LAWINENDURCHSCHLAG . 616 11.6.2.2 KANALDURCHSCHLAG (STREAMERDURCHSCHLAG) . 617 11.6.2.3 KORONAENTLADUNGEN . 617 11.6.2.4 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE ELEKTRISCHE FESTIGKEIT VON GASEN . 618 11.6.2.5 ANWENDUNGEN . 618 11.7 FLUESSIGE ISOLIERSTOFFE . 618 11.7.1 LEITUNG IN FLUESSIGEN ISOLIERSTOFFEN . 619 11.7.2 DURCHSCHLAGSMECHANISMEN IN FLUESSIGKEITEN . 620 11.7.2.1 EINFLUESSE AUF DIE DURCHSCHLAGFESTIGKEIT VON FLUESSIGKEITEN . 620 11.7.3 ANWENDUNGEN . 620 11.8 FESTE ISOLIERSTOFFE . 620 11.8.1 LEITUNG IN FESTEN ISOLIERSTOFFEN . 620 11.8.2 DURCHSCHLAG IN FESTEN ISOLIERSTOFFEN . 621 11.8.2.1 ABHAENGIGKEIT VON AEUSSEREN EINFLUESSEN . 622 11.8.3 ANWENDUNGEN . 622 11.9 DIMENSIONIERUNG DON ISOLIERUNGEN . 622 11.10 HOCHSPANNUNGSPRUEFUNGEN . 623 11.10.1 MESSUNG DER ELEKTRISCHEN FESTIGKEIT . 623 11.10.2 MESSUNG DES ISOLATIONSWIDERSTANDES . 623 11.10.3 KAPAZITAETS-UND VERLUSTFAKTOR-MESSUNG . 623 11.10.4 TEILENTLADUNGSMESSUNG . 624 11.10.5 KRIECHSTROMFESTIGKEIT, LICHTBOGENFESTIGKEIT . 624 11.10.6 ALTERUNGSMESSUNG, ISOLATIONSDIAGNOSTIK . 624 11.11 LITERATUR . 625 12 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK . 626 12.1 STEUERUNGSTECHNIK . 626 12.1.1 BEGRIFFSKLAERUNG . 626 12.1.2 DEFINITION DES AUTOMATEN, DES AUTOMATISIERUNGSBEREICHES UND DES AUTOMATISIERUNGS GRADES NACH DIN 19233 . 627 12.1.3 ELEMENTE DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK . 627 11 HOCHSPANNUNGSTECHNIK / 12 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK XXV 12.1.4 STEUERN UND REGELN . 628 12.1.4.1 BEGRIFFSKLAERUNGSTEUERUNG . 628 12.1.4.2 BEGRIFFSKLAERUNG REGELUNG . 628 12.1.5 DEFINITION DER BEGRIFFE STEUERN, STEUERUNGEN, REGELN UND REGELUNGEN NACH DIN 19226 629 12.1.6 GRUNDBEGRIFFE DER STEUERUNGSTECHNIK . 629 12.1.6.1 DIE KOMPONENTEN DER STEUERUNGSTECHNIK . 629 12.1.6.2 DIE SIGNALERFASSUNG (SENSORIK) . 630 12.1.6.3 DIE SIGNALVERARBEITUNG . 630 12.1.6.4 DIE SIGNALAUSGABE (AKTORIIK) . 630 12.1.6.5 DIE WICHTIGSTEN SIGNALGEBER DER STEUERUNGSTECHNIK . 631 12.1.6.6 DIE WICHTIGSTEN STELLGERAETE DER STEUERUNGSTECHNIK . 631 12.1.6.7 LEISTUNGSTRANSISTOREN . 632 12.1.6.8 ZUSAMMENFASSUNG . 632 12.1.7 SCHALTZEICHEN DER STEUERUNGSTECHNIK . 632 12.1.7.1 SCHALTPLAENE . 634 12.1.7.2 SCHALTZEICHEN . 634 12.1.8 DIE STEUERUNGSARTEN . 640 12.1.8.1 HISTORISCHER UEBERBLICK . 640 12.1.8.2 KLASSIFIZIERUNG DER STEUERUNGEN . 642 12.1.8.3 SYNCHRONE, ASYNCHRONE UND VERKNUEPFUNGSORIENTIERTE SIGNALVERARBEITUNG 645 12.1.8.4 DIE FUEHRUNGSSTEUERUNG . 645 12.1.8.5 DIE HALTEGLIEDSTEUERUNG ALS BEFEHLSSPEICHER . 645 12.1.8.6 PROGRAMMSTEUERUNGEN ALS ABLAUFSTEUERUNGEN . 645 12.1.9 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN (SPS) . 646 12.1.9.1 EINLEITUNG . 646 12.1.9.2 DIE BEGRIFFE SPS UND VPS IM VERGLEICH . 646 12.1.9.3 DIE VORTEILE VON SPS-SYSTEMEN . 648 12.1.9.4 DIE PROGRAMMERSTELLUNG IN EINER PROGRAMMIER-FACHSPRACHE . 649 12.1.9.5 DIE INBETRIEBNAHME EINES PROGRAMMES . 651 12.1.9.6 DIE DOKUMENTATION DES PROGRAMMES . 653 12.1.9.7 DER AUFBAU EINES SPS-SYSTEMS . 655 12.1.9.8 DIE SIGNALERFASSUNG MIT INPUT-BAUGRUPPEN . 655 12.1.9.9 DER PRINZIPIELLE AUFBAU EINER ZENTRALBAUGRUPPE . 656 12.1.9.10 DIE VERARBEITUNG INNERHALB DES BIT-PROZESSORS . 657 12.1.9.11 DIE SIGNALAUSGABE MIT OUTPUT-BAUGRUPPEN . 658 12.1.9.12 DIE PROGRAMMERSTELLUNG UND-BEARBEITUNG IN DER SPS . 658 12.1.9.13 DIE SERIELLE PROGRAMMBEARBEITUNG IN DER SPS . 659 12.1.9.14 DIE STRUKTURIERTE PROGRAMMBEARBEITUNG IN DER SPS . 659 12.1.9.15 DIE ERSTELLUNG EINES MODULAREN PROGRAMMES MIT PAFAMETERUEBERGABE AUS DEM HAUPTPROGRAMM . 659 12.1.9.16 BETRACHTUNGEN ZU PROGRAMMZYKLUSZEITEN UND REAKTIONSZEITEN IN SPS SYSTEMEN - DEFINITIONEN . 661 12.1.9.17 BETRACHTUNGEN ZUR ZEITLICHEN BEARBEITUNG DES ANWENDERPROGRAMMES . 661 12.1.10 DIE PROGRAMMIERUNG VON GRUNDFUNKTIONEN DER STEUERUNGSTECHNIK . 661 12.1.10.1 ALLGEMEINES . 661 12.1.10.2 DIE PROGRAMMIERUNG DER GRUNDFUNKTIONEN . 673 12.1.10.3 DIE BINAEREN GRUNDFUNKTIONEN . 673 12.1.10.4 ZUSAMMENGESETZTE BINAERE GRUNDFUNKTIONEN . 674 12.1.10.5 DIE BINAERE ZUWEISUNGSFUNKTION . 675 12.1.10.6 DIE SELBSTHALTUNG MIT VORHER ZUGEWIESENEN AUSGAENGEN ODER MERKERN 676 12.1.10.7 DIE RS-FLIPFLOP-FUNKTION ZUR SPEICHERUNG BINAERER ERGEBNISSE . 676 12.1.10.8 DIE ERKENNUNG EINES SIGNALWECHSELS AM EINGANG (FLANKE) . 677 12.1.10.9 DIE VORGABE VON ZAHLENWERTEN UND PARAMETERN - DIE BEFEHLE LADEN UND TRANSFERIEREN - . 678 12.1.10.10 DIE PROGRAMMIERUNG VON ZAEHLERN . 679 12.1.10.11 DIE PROGRAMMIERUNG VON ZEITFUNKTIONEN . 680 12.1.10.12 DIE DARSTELLUNG DER ZEIT IM FORMAT KT . 680 12.1.10.13 DIE ALLGEMEINE DARSTELLUNG EINES ZEITGLIEDES . 680 12.1.10.14 DAS STARTEN EINER ZEIT ALS IMPULS (SI) . 680 12.1.10.15 DAS STARTEN EINER ZEIT ALS VERLAENGERTER IMPULS (SV) . 681 XXVI INHALTSVERZEICHNIS 12.1.10.16 DAS STARTEN EINER ZEIT ALS EINSCHALTVERZOEGERUNG (SE) . 681 12.1.10.17 DAS STARTEN EINER ZEIT ALS SPEICHERNDE EINSCHALTVERZOEGERUNG (SS) . 682 12.1.10.18 DAS STARTEN EINER ZEIT ALS AUSSCHALTVERZOEGERUNG (SA) . 682 12.1.11 DIE DIGITALEN GRUNDFUNKTIONEN IM BEREICH DER FUNKTIONSBAUSTEINE . 682 12.1.11.1 DIGITALE VERKNUEPFUNGEN IM 16-BIT-WORTBEREICH . 682 12.1.11.2 DIE AKKU-SCHIEBEFUNKTIONEN . 683 12.1.11.3 DIE ORGANISATORISCHEN FUNKTIONEN . 683 12.1.11.4 DIE SPRUNGBEFEHLE UND BAUSTEINENDBEFEHLE . 683 12.1.11.5 DIE PROGRAMMSTRUKTURIERUNG MITTELS ORGANISATIONSBAUSTEINEN . 685 12.1.11.6 DIE BEHANDLUNG DER ANALOGEN PERIPHERIE . 685 12.1.12 DIE ZUSAMMENSTELLUNG ALLER STEP 5 OPERATIONEN DES SYSTEMS 115U . 687 12.1.13 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK . 688 12.2 REGELUNGSTECHNIK . 688 12.2.1 ALLGEMEINES . 688 12.2.2 UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 690 12.2.2.1 EIGENSCHAFTENDERUEBERTRAGUNGSGLIEDER . 690 12.2.2.2 KENNFUNKTIONEN LINEARER, ELEMENTARER UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 690 12.2.2.3 DAS ZUSAMMENSCHALTEN LINEARER UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 697 12.2.2.4 NICHTLINEARE UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 698 12.2.3 REGELSTRECKEN . 698 12.2.3.1 BESCHREIBUNG LINEARER STRECKEN IM FREQUENZBEREICH . 698 12.2.3.2 APPROXIMATION LINEARER REGELSTRECKEN . 699 12.2.3.3 BESCHREIBUNG LINEARER REGELSTRECKEN IM ZUSTANDSRAUM . 702 12.2.4 REGLER . 703 12.2.4.1 KONTINUIERLICHE (ANALOGE) REGLER . 703 12.2.4.2 ZUSTANDSREGLER . 706 12.2.5 LINEARE KONTINUIERLICHE REGELUNGEN . 707 12.2.5.1 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN DES REGELKREISES . 707 12.2.5.2 STABILITAETSKRITERIEN FUER REGELKREISE . 707 12.2.5.3 ENTWURFSVERFAHREN FUER EINSCHLEIFIGE REGELKREISE . 709 12.2.5.4 KRITERIEN ZUR REGLERAUSWAHL . 714 12.2.5.5 ENTWURFSVERFAHREN FUER MEHRSCHLEIFIGE REGELKREISE . 714 12.2.6 LINEARE DIGITALE ABTASTREGELUNGEN . 716 12.2.6.1 BESCHREIBUNG DISKONTINUIERLICHER SIGNALE . 716 12.2.6.2 Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION LINEARER SYSTEME . 717 12.2.6.3 STABILITAET DIGITALER ABTASTSYSTEME . 719 12.2.6.4 REGELALGORITHMEN FUER DIGITALE ABTASTREGELUNGEN . 719 12.2.6.5 ENTWURFSVERFAHREN FUER DIGITALE ABTASTREGELUNGEN . 721 12.2.7 NICHTLINEARE REGELUNGEN . 723 12.2.7.1 UNSTETIGE NICHTLINEARE UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 726 12.2.7.2 REGELKREISE MIT NICHTLINEAREN REGLERN . 726 12.2.7.3 STABILITAET NICHTLINEARER REGELUNGEN . 730 12.2.8 ADAPTIVE REGELUNGEN . 731 12.2.8.1 IDENTIFIKATIONSVERFAHREN . 732 12.2.8.2 ENTSCHEIDUNGS UND MODIFIKATIONSVERFAHREN . 733 12.2.9 REGELUNGEN AN GLEICHSTROMANTRIEBEN . 734 12.2.10 REGELUNGEN AN DREHSTROMANTRIEBEN . 737 12.2.10.1 DREHZAHLREGELUNG AN ASYNCHRONMASCHINEN MIT KURZSCHLUSSLAEUFER . 737 12.2.10.2 DREHZAHLREGELUNG AN ASYNCHRONMASCHINEN MIT SCHLEIFRINGLAEUFER (UNTERSYN CHRONE STROMRICHTERKASKADE) . 740 12.2.10.3 DREHZAHLREGELUNG AM STROMRICHTERMOTOR . 741 12.2.11 REGELUNG, STEUERUNG UND PROGRAMMIERUNG VON INDUSTRIEROBOTERN . 741 12.2.11.1 AUFGABENSTELLUNG UND MODELLBILDUNG . 741 12.2.11.2 ANTRIEBSKONZEPT . 743 12.2.11.3 SENSORIK . 743 12.2.11.4 REGELUNGSKONZEPTE . 744 12.2.11.5 PROGRAMMIERUNG VON INDUSTRIEROBOTERN . 746 12.2.11.6 PROGRAMMIERSYSTEME FUER INDUSTRIEROBOTER . 747 12.2.11.7 STEUERUNGEN FUER INDUSTRIEROBOTER . 748 12 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK / 13 ELEKTROWAERME XXVII 12.2.12 FUZZY REGELUNG . 748 12.2.12.1 UNSCHARFE MENGEN (FUZZY-MENGEN) UND IHRE VERKNUEPFUNGEN . 748 12.2.12.2 STRUKTUR EINES FUZZY-REGLERS . 750 12.2.12.3 ENTWURF EINES FUZZY-REGLERS . 751 12.2.12.4 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON FUZZY-REGLERN . 752 12.3 LITERATUR . 752 13 ELEKTROWAERME . 755 13.1 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN . 755 13.1.1 DEFINITIONEN . 755 13.1.1.1 WAERME, TEMPERATUR . 755 13.1.1.2 ELEKTROWAERME . 755 13.1.1.3 MITTELBARE UND UNMITTELBARE ERWAERMUNG . 755 13.1.1.4 DIREKTE UND INDIREKTE ERWAERMUNG . 755 13.1.2 WAERMEUEBERTRAGUNG . 755 13.1.2.1 WAERMELEITUNG . 755 13.1.2.2 KONVEKTION . 757 13.1.2.3 WAERMEDURCHGANG . 759 13.1.2.4 WAERMESTRAHLUNG . 759 13.1.3 ERWAERMUNGS UND ABKUEHLUNGSVORGAENGE . 761 13.2 WIDERSTANDSERWAERMUNG . 762 13.2.1 UNMITTELBARE WIDERSTANDSERWAERMUNG . 762 13.2.1.1 ERWAERMUNG ELEKTRISCH LEITENDER MATERIALIEN IM DIREKTEN STROMDURCHGANG 762 13.2.1.2 ERWAERMUNG VON ELEKTROLYTEN . 763 13.2.2 MITTELBARE WIDERSTANDSERWAERMUNG . 765 13.2.2.1 OFENTYPEN UND OFENAUFBAU . 765 13.2.2.2 WANDMATERIALIEN . 765 13.2.2.3 HEIZELEMENTE . 766 13.3 INDUKTIONSERWAERMUNG . 767 13.3.1 THEORIE DER INDUKTIVEN ERWAERMUNG . 767 13.3.2 INDUKTIONS-SCHMELZOEFEN . 768 13.3.2.1 INDUKTIONS-RINNENOFEN . 769 13.3.2.2 INDUKTIONS-TIEGELOFEN . 770 13.4 LICHTBOGENERWAERMUNG . 772 13.4.1 ARTEN DER LICHTBOGENERWAERMUNG . 772 13.4.2 LICHTBOGENSTAHLSCHMELZOEFEN . 772 13.4.2.1 ALLGEMEINES . 772 13.4.2.2 AUFBAU DES DREHSTROM-LICHTBOGENOFENS UND SEINE SYMMETRIERUNG . 773 13.4.2.3 ARBEITSABLAUF IN EINEM LICHTBOGENOFEN UND DAS VERHALTEN DES LICHTBOGENS 775 13.4.2.4 ERSATZSCHALTBILD DES DREHSTROM-LICHTBOGENOFENS . 775 13.4.2.5 OPTIMALE ELEKTRISCHE ANPASSUNG . 776 13.5 DIELEKTRISCHE ERWAERMUNG UND MIKROWELLENERWAERMUNG . 778 13.5.1 DIELEKTRISCHE ERWAERMUNG . 778 13.5.2 MIKROWELLENERWAERMUNG . 779 13.6 LITERATUR . 780 SACHWORTVERZEICHNIS . 78 1
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