Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer und Verfahrenstechniker: mit 132 Übungsaufgaben mit Lösungen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart u.a.
Teubner
2003
|
| Ausgabe: | 3., überarb. und erg. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XV, 509 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3519263467 |
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RUDOLF BUSCH
ELEKTROTECHNIK UND
ELEKTRONIK
FUR MASCHINENBAUER UND
VERFAHRENSTECHNIKER
3., UBERARBEITETE UND ERGANZTE AUFLAGE
MIT 461 ABBILDUNGEN UND 132 UBUNGSAUFGABEN MIT LOSUNGEN
TEUBNER
B.G.TEUBNER STUTTGART * LEIPZIG * WIESBADEN
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL A: GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK
1 / DAS ELEKTRISCHE FELD 1
1.1 FELDBEGRIFF. DARSTELLUNG VON FELDERN 1
1.2 DAS STATIONARE ELEKTRISCHE STROMUNGSFELD 3
1.2.1 LADUNG. STROM. STROMDICHTE 3
1.2.2 POTENZIAL. SPANNUNG. FELDSTARKE 10
1.2.3 ELEKTRISCHER WIDERSTAND. OHMSCHES GESETZ 17
1.2.4 DER ELEKTRISCHE STROMKREIS 19
1.2.5 DIE GESETZE VON KIRCHHOFF 22
1.3 DAS ELEKTROSTATISCHE FELD 25
1.3.1 ENTWICKLUNG AUS DEM STR8MUNGSFELD 25
1.3.2 KENNGROBEN DES ELEKTROSTATISCHEN FELDES 27
1.3.3 KAPAZITAT. KONDENSATOREN 29
1.3.4 KONDENSATORSTROM 31
1.3.5 ENERGIE UND KRAFTE IM ELEKTROSTATISCHEN FELD 32
1.4 UBUNGSAUFGABEN 35
2 * DAS MAGNETISCHE FELD 37
2.1 MAGNETISCHE ERSCHEINUNGEN 37
2.2 MAGNETISCHE KENNGROBEN 40
2.2.1 MAGNETISCHER FLUSS UND MAGNETISCHE FLUSSDICHTE 40
2.2.2 DURCHFLUTUNG. MAGNETISCHE SPANNUNG. MAGNETISCHER WIDERSTAND 42
2.2.3 DIE MAGNETISCHE FELDSTARKE 44
2.3 DAS DURCHFLUTUNGSGESETZ 46
2.4 MATERIE IM MAGNETFELD 50
2.4.1 DIE PERMEABILITAT. EINTEILUNG DER STOFFE 50
2.4.2 HYSTERESESCHLEIFE UND MAGNETISIERUNGSKURVE 52
2.5 DAS INDUKTIONSGESETZ 57
2.5.1 GRUNDLAGEN. DER VERSUCH VON FARADAY 57
2.5.2 ANWENDUNGEN DES INDUKTIONSGESETZES 64
2.6 SELBST- UND GEGENINDUKTION 67
2.6.1 SELBSTINDUKTION 67
2.6.2 GEGENINDUKTION 71
X INHALTSVERZEICHNIS
2.7 ENERGJE UND KRAFTE IM MAGNETISCHEN FELD 73
2.7.1 ENERGIEINHALT DES MAGNETFELDES 73
2.7.2 KRAFLWIRKUNGEN IM MAGNETISCHEN FELD 74
2.7.2.1 KRAFTE AN GRENZFLACHEN 74
2.7.2.2 KRAFTE AUF STROMDURCHFLOSSENE LEITER 75
2.8 UBUNGSAUFGABEN 78
DIE PASSIVEN BAUELEMENTE DER ELEKTROTECHNIK
4 BERECHNUNG VON STROMKREISEN BEI GLEICHSTROM 82
4.1 DER UNVERZWEIGTE GLEICHSTROMKREIS 82
4.1.1 DER ELEKTRISCHE WIDERSTAND 82
4.1.2 LINEARE UND NICHTLINEARE WIDERSTANDE 84
4.1.3 ENERGIE UND LEISTUNG IM GLEICHSTROMKREIS 85
4.1.4 DER GRUNDSTROMKREIS 87
4.1.5 LEISTUNGSUMSATZ IM STROMKREIS 92
4.2 DER VERZWEIGTE GLEICHSTROMKREIS 95
4.2.1 VEREINFACHUNG VON WIDERSTANDSNETZWERKEN 95
4.2.2 TEILERREGELN '
01
4.2.2.1 DIE STROMTEILERREGEL
101
4.2.2.2 DIE SPANNUNGSTEILERREGEL '^
4.2.3 BERECHNUNG VERZWEIGTER STROMKREISE MITTELS DER GESETZE VON
KIRCHHOFF 106
4.3 UBUNGSAUFGABEN HO
5 BERECHNUNG VON STROMKREISEN BEI WECHSELSTROM I'
3
5.1 ERZEUGUNG VON WECHSELSTROM. BESTIMMUNGSGROBEN ' '
3
5.2 KENNGROBEN
115
5.2.1 ZEITLICHE MITTELWERTE
115
5.2.2 ZAHLPFEILE
118
5.3 DARSTELLUNG SINUSFORMIGER ELEKTRISCHER GROBEN IM ZEIGERDIAGRAMM 119
5.4 SPANNUNGS- UND STROMZEIGER BEI DEN GRUNDSCHALTELEMENTEN 121
5.5 ZEIGERDIAGRAMME BEI GEMISCHTEN WECHSELSTROMSCHALTUNGEN 123
5.5.1 REIHENSCHALTUNG VON KONDENSATOR UND WIDERSTAND 123
5.5.2 PARALLELSCHALTUNG VON SPULE UND WIDERSTAND
125
5.5.3 GEMISCHTE SCHALTUNG '26
5.6 DIEKOMPLEXE DARSTELLUNG VON ZEIGERN
12
^
5.7 KOMPLEXE ZEIGER DER GRUNDSCHALTELEMENTE
L3
INHALTSVERZEICHNIS XI
5.8 KOMPLEXER WIDERSTAND UND KOMPLEXER LEITWERT 134
5.8.1 KOMPLEXER WIDERSTAND 134
5.8.2 KOMPLEXER LEITWERT 139
5.9 WIRK- UND BLINDKOMPONENTEN VON SPANNUNG UND STROM 141
5.10 WECHSELSTROMLEISTUNG 142
5.11 DREHSTROM (DREIPHASENWECHSELSTROM) 149
5.11.1 ERZEUGUNG VON DREHSTROM 149
5.11.2 DIE VERKETTUNG DES DREHSTROMSYSTEMS 152
5.11.3 SPANNUNGEN UND STROME IM SYMMETRISCHEN DRTEHSTROMSYSTEM 154
5.11.4 DREHSTROMLEISTUNG 158
5.12 UBUNGSAUFGABEN 160
6 AUSGLEICHSVORGANGE IN STROMKREISEN 165
6.1 DIE SCHALTGESETZE 165
6.2 AUFLADUNG EINES KONDENSATORS 167
6.3 KURZSCHLUSS EINER STROMDURCHFLOSSENEN SPULE 171
6.4 ENTLADUNG EINES KONDENSATORS IN EINEM REIHENSCHWINGKREIS 172
6.5 SCHLUSSBEMERKUNGEN 177
6.6 UBUNGSAUFGABEN 178
TEIL B: ANWENDUNGEN DER ELEKTROTECHNIK
7 ELEKTRONIK
7.1 EINLEITENDE BEMERKUNGEN 179
7.2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 181
7.2.1 EIGENLEITUNG 181
7.2.2 STORSTELLENLEITUNG. 183
7.2.3 EIGEN- UND STORSTELLENLEITUNG IM BANDERMODELL 185
7.2.4 DERPN-UBERGANG 188
7.3 ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 190
7.3.1 HALBLEITERWIDERSTANDE 191
7.3.2 HALBLEITERDIODEN 192
7.3.2.1 AUFBAU. KENNLINIEN. TYPEN 192
7.3.2.2 DIODE ALS GLEICHRICHTER 195
7.3.3 TRANSISTOREN 198
7.3.3.1 BIPOLARTRANSISTOREN 199
7.3.3.2 FELDEFFEKTTRANSISTOREN 205
7.3.3.3 INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTORS (IGBTS) 209
7.3.3.4 BETRIEBSARTEN VON TRANSISTOREN 210
XII
INHALTSVERZEICHNIS
7.3.3.5 TRANSISTOREN ALS VERSTARKER 212
7.3.3.6 TRANSISTOREN ALS SCHALTER 215
7.3.4 THYRISTOREN 217
7.3.4.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE. TYPEN 217
7.3.4.2 THYRISTOREN ALS GESTEUERTE GLEICHRICHTER 221
7.3.5 OPTOELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 225
7.3.5.1 LICHTEMPFANGENDE BAUELEMENTE 225
7.3.5.2 LICHTAUSSENDENDE BAUELEMENTE 227
7.3.5.3 ANDERE OPTOELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 229
7.4 LEISTUNGSELEKTRONIK 231
7.4.1 EINFIIHRUNG. ARTEN UND WIRKUNGSWEISE VON STROMRICHTERN 231
7.4.2 GLEICHRICHTER 234
7.4.2.1 GLEICHRICHTER MIT DIODEN (UNGESTEUERTE GLEICHRICHTER) 235
7.4.2.1.1 EINPHASENGLEICHRICHTER 235
7.4.2.1.2 DREIPHASENGLEICHRICHTER 237
7.4.2.2 GLEICHRICHTER MIT THYRISTOREN (GESTEUERTE GLEICHRICHTER) 238
7.4.2.2.1 GESTEUERTE EINPHASENGLEICHRICHTER 238
7.4.2.2.2 GESTEUERTE DREIPHASENGLEICHRICHTER (B6C,B6H) 242
7.4.2.2.3 ZUSAMMENFASSUNG GESTEUERTE GLEICHRICHTER 242
7.4.2.2.4 UMKEHRSTROMRICHTER 245
7.4.3 WECHSELRICHTER 247
7.4.4 GLEICHSTROMUMRICHTER 249
7.4.5 WECHSELSTROMUMRICHTER. FREQUENZUMRICHTER 250
7.5 INFORMATIONSELEKTRONIK 254
7.5.1 EINFLIHRUNG 254
7.5.2 ANALOGE UND DIGITALE GROFLEN UND SIGNALE
254
7.5.3 ANALOGSCHALTUNGEN
2
^
7.5.3.1 WECHSELSPANNUNGSVERSTARKER
259
7.5.3.2 OPERATIONSVERSTARKER
2
*
7.5.3.3 SCHWINGUNGSERZEUGER
2
7.5.4 DIGITALSCHALTUNGEN
263
7.5.4.1 KOMBINATORISCHE SCHALTUNGEN
2
7.5.4.1.1 LOGISCHE VERKNIIPFUNGEN
2
7.5.4.1.2 GATTER
266
7.5.4.2 SEQUENZIELLE SCHALTUNGEN
268
7.5.4.2.1 KIPPSCHALTUNGEN
268
7.5.4.2.2 FLIPFLOPS
270
7.6 MIKROELEKTRONIK
272
7.6.1 SCHALTUNGSINTEGRATION
272
7.6.2 SCHALTKREISFAMILIEN
274
LNHALTSVERZEICHNIS XIII
7.6.3 MIKROPROZESSOREN UND MIKRORECHNER 275
7.6.3.1 KOMPONENTEN DES MIKRORECHNERSYSTEMS 275
7.6.3.2 MIKRORECHNER ALS PROZESSRECHNER 286
7.6.3.3 WEITERE ERGEBNISSE DER MIKRORECHENTECHNIK 291
7.7 UBUNGSAUFGABEN 294
ELEKTRISCHE MASCHINEN UND ANTRIEBE 298
8.1 EINLEITUNG 298
8.2 DIE GLEICHSTROMMASCHINE 299
8.2.1 AUIBAU UND FUNKTIONSPRINZIP 299
8.2.2 ERREGUNGDER GLEICHSTROMMASCHINE 302
8.2.3 DER GLEICHSTROMNEBENSCHLUSSMOTOR 304
8.2.3.1 ERSATZSCHALTBILD UND KENNLINIEN 304
8.2.3.2 DREHZAHLSTELLUNG 307
8.2.3.3 ANLASSEN UND BREMSEN 309
8.2.4 DER GLEICHSTRORNREIHENSCHLUSSMOTOR 313
8.2.5 SPEZIELLE TYPEN 314
8.3 DER TRANSFORMATOR 315
8.3.1 GRUNDSATZLICHER AUIBAU UND FUNKTIONSPRINZIP 315
8.3.2 DER IDEALE TRANSFORMATOR 316
8.3.2.1 DEFINITION UND ERSATZSCHALTBILD 316
8.3.2.2 INDUZIERTE SPANNUNG UND KLEMMENSPANNUNG 317
8.3.2.3 ZEIGERDIAGRAMME UND WIRKUNGSWEISE 319
8.3.2.4 WIDERSTANDSTRANSFORMATION 323
8.3.3 DER TECHNISCHE TRANSFORMATOR 323
8.3.3.1 ERSATZSCHALTBILD 323
8.3.3.2 SPEZIELLE BETRIEBSFALLE 327
8.3.3.3 BETRIEBSVERHALTEN 331
8.3.4 DREHSTROMTRANSFBRMATOREN 335
8.3.5 SPEZIELLE TRANSFORMATORTYPEN 337
8.4 ROTIERENDE DREHSTROMMASCHINEN 339
8.4.1 DASDREHFELD 339
8.4.2 ARTEN VON DREHFELDMASCHINEN 342
8.4.3 DER DREHSTROMASYNCHRONMOTOR 342
8.4.3.1 AUIBAU 345
8.4.3.2 ERSATZSCHALTBILD 347
8.4.3.3 DREHZAHL-DREHMOMENTEN-KENNLINIE 349
8.4.3.4 DREHZAHLSTELLUNG 352
XIV INHALTSVERZEICHNIS
8.4.3.5 ANLASSEN VON ASYNCHRONMOTOREN 354
8.4.3.6 SPEZIELLE TYPEN VON ASYNCHRONMOTOREN 356
8.4.4 DIE SYNCHRONMASCHINE 357
8.4.4.1 ERSATZSCHALTBILD 357
8.4.4.2 BETRIEB AM STARREN DREHSTROMNETZ 359
8.4.4.3 INSELBETRIEB DES SYNCHRONGENERATORS 366
8.4.4.4 SPEZIELLE TYPEN VON SYNCHRONMOTOREN 367
8.5 ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK 368
8.5.1 MECHANISCHE STRUKTUR ELEKTRISCHER ANTRIEBE 368
8.5.2 GRUNDGESETZE ELEKTRISCHER ANTRIEBE 369
8.5.2.1 DIE BEWEGUNGSGLEICHUNG 369
8.5.2.2 STABILITAT STATIONARER ARBEITSPUNKTE 372
8.5.2.3 WELLENLAST BEI UBERTRAGUNGSGLIEDERN 373
8.5.3 BETRIEBSARTEN ELEKTRISCHER MASCHINEN 375
8.5.3.1 MOTORWICKLUNGSERWARMUNG 375
8.5.3.2 NENNBETRIEBSARTEN 377
8.5.3.3 MOTORAUSWAHL 379
8.5.4 EIN- UND MEHRQUADRANTENANTRIEBE 380
8.5.5 REGELUNG ELEKTRISCHER ANTRIEBE 384
8.5.6 ERGANZENDE BEMERKUNGEN 387
8.6 UBUNGSAUFGABEN 388
9 ELEKTRISCHE ENERGIEVERSORGUNG 391
9.1 EINLEITUNG 391
9.2 UBERBLICK ZU KRAFTWERKEN
392
9.3 ELEKTROTECHNISCHE KOMPONENTEN EINES KRAFTWERKES
400
9.4 UBERTRAGUNGSSYSTEME FUR ELEKTRISCHE ENERGIE
404
9.5 DREHSTROMNETZE
405
9.5.1 SPANNUNGSEBENEN
4
^
9.5.2 DREHSTROMLEITUNGEN
407
9.5.2.1 DIE LEITUNGSGLEICHUNGEN
4
"'
9.5.2.2 UBERTRAGUNG AUF HOCH- UND HOCHSTSPANNUNGSLEITUNGEN
409
9.5.2.3 UBERTRAGUNG AUF MITTEL- UND NIEDERSPANNUNGSLEITUNGEN
4
'
5
9.5.2.4 PRAKTISCHE AUSFUHRUNG VON DREHSTROMLEITUNGEN
4
'9
9.5.3 NETZGESTALTUNG
424
9.5.3.1 STERNPUNKTBEHANDLUNG IN DREHSTROMNETZEN
42
9.5.3.2 NETZSTRUKTUREN
426
9.6 SCHALTANLAGEN
428
9.6.1 ARTEN VON SCHALTANLAGEN
428
9.6.2 SCHALTGERATE DER ELEKTRISCHEN ENERGIETECHNIK
429
INHALTSVERZEICHNIS XV
9.6.2.1 SCHALTEN VON WECHSELSTROM 429
9.6.2.2 NIEDERSPANNUNGSSCHALTGERATE 431
9.6.2.3 SCHALTGERATE FUR SPANNUNGEN 1000 V 434
9.6.2.4 HOCHLEISTUNGSSICHERUNGEN 434
9.6.3 PRAKTISCHE AUSFUHRUNG VON SCHALTANLAGEN 436
9.7 PERSONENSCHUTZ IN NIEDERSPANNUNGSNETZEN 437
9.7.1 GEFAHRDUNG DES MENSCHEN 437
9.7.2 SCHUTZMABNAHMEN 439
9.8 UBUNGSAUFGABEN 442
10 ELEKTRISCHE MESSTECHNIK 444
10.1 EINLEITUNG 444
10.2 GRUNDLEGENDE BEGRIFFE DER ELEKTRISCHEN MESSTECHNIK 444
10.3 ELEKTRISCHE MESSWERKE 448
10.3.1 DREHSPULMESSWERK 448
10.3.2 DREHEISENMESSWERK 450
10.3.3 ELEKTRODYNAMISCHES MESSWERK 450
10.3.4 INDUKTIONSMESSWERK 451
10.4 MESSGERATE 453
10.4.1 VIELFECHMESSER 453
10.4.2 ELEKTRONENSTRAHLOSZILLOSKOPE 454
10.4.3 REGISTRIERGERATE 458
10.4.4 ZAHLMESSGERATE 461
10.5 MESSVERFAHREN FUR ELEKTRISCHE GR6BEN 463
10.5.1 MESSUNG VON STROM UND SPANNUNG 463
10.5.2 MESSUNG VON WIDERSTANDEN UND IMPEDANZEN 464
10.5.3 MESSUNG DER ELEKTRISCHEN LEISTUNG 466
10.5.4 ZEIT- UND FREQUENZMESSUNG 468
10.6 ELEKTRISCHE MESSUNG NICHTELEKTRISCHER GROBEN 469
10.6.1 ALLGEMEINES 469
10.6.2 MESSUNG VON WEGEN UND WINKELN 470
10.6.3 MESSUNG VON KRAFTEN UND MOMENTEN 472
10.6.4 DREHZAHLMESSUNG 474
10.6.5 TEMPERATURMESSUNG 475
10.7 STSRBEEINFLUSSUNG VON MESSKREISEN 477
10.8 UBUNGSAUFGABEN 479
LOSUNGENDER UBUNGSAUFGABEN 482
LITERATUR 500
SACHWORTVERZEICHNIS 502 |
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| discipline | Elektrotechnik Elektrotechnik / Elektronik / Nachrichtentechnik |
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