Strom- und Spannungsquellen

Präsentation zum Thema: "Strom- und Spannungsquellen"—  Präsentation transkript:

1 Strom- und Spannungsquellen
Kapitel Fragen TB201 bis TB210 Michael Funke – DL4EAX

2 Die galvanische Zelle Folgendes Zeichen finden wir immer wieder in Schaltplänen: Es symbolisiert eine galvanische Zelle, in der basierend auf einer chemischen Reaktion, eine elektrische Spannung entsteht. Inzwischen wird es auch zur Symbolisierung von Solarzellen benutzt. Bildquelle: Von Jacek_FH Gemeinfrei

3 Zusammenschaltung von Solarzellen
Ein Sonnenkollektor besteht aus vier parallel geschalteten Reihen von je 30 Solarzellen mit je Zelle 0,6 V Leerlaufspannung und 1 A Kurzschlussstrom. Welche Leerlaufspannung und welchen Kurzschlussstrom liefert der Kollektor? Hinweis: Werden Zellen in Reihe geschaltet, addieren sich die Spannungen. Werden Zellen parallel geschaltet, addieren sich die Ströme. 30 x 0,6 V = 18 V 4 x 1 A = 4 A

4 Der Innenwiderstand

5 Der Innenwiderstand Bildquelle: Von Saure 12:13, 4. Dez (CET) - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0 Entnimmt man einer Spannungsquelle Strom, so sinkt die Leerlaufspannung um einen bestimmten Wert, welcher abhängig von Innenwiderstand ist. Der Innenwiderstand ergibt sich aus den Eigenschaften der Spannungsquelle. Obiges Bild ist ein Ersatzschaltbild was dieses verdeutlichen soll, es ist also kein Widerstand eingebaut.

6 Der Innenwiderstand Bildquelle: Von Saure 12:13, 4. Dez (CET) - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0 Die Klemmenspannung (zwischen a und b) sinkt also ab weil an Ri eine Spannung abfällt. Dieser Unterschied in der Spannung nennt man Δ𝑈. Der Unterschied im Strom nennt man Δ𝐼.

7 Der Innenwiderstand Die Leerlaufspannung einer Gleichspannungsquelle beträgt 13,8 V. Sie gibt beim Senden einen Strom von 20 A ab. Dabei sinkt die Klemmenspannung auf 13 V. Wie groß ist der Innenwiderstand der Spannungsquelle? 𝑅𝑖= Δ𝑈 Δ𝐼 = 13,8 𝑉 −13 𝑉 20 𝐴 −0 𝐴 = 0,8 𝑉 20 𝐴 =0,04Ω Wir sehen, das Spannungsquellen einen niedrigen Innenwiderstand haben.

8 Der Wirkungsgrad

9 Der Wirkungsgrad … … gibt an, wie viel % der Leistung am Innenwiderstand einer Spannungsquelle nicht verloren geht, bzw. in Wärme umgewandelt wird. 𝜂= 𝑃𝑎𝑏 𝑃𝑧𝑢 𝜂%= 𝑃𝑎𝑏 𝑃𝑧𝑢 ∙100 % 𝑃𝑎𝑏=𝑃𝑧𝑢 −𝑃𝑣 Beispiel: 𝜂%= 12,8 𝑉 ∙20 𝐴 13,8 𝑉 ∙20 𝐴 ∙100 %=93%

10 Anpassung von Quelle und Last

11 Leistungsanpassung… … liegt dann vor, wenn der Innenwiderstand gleich dem Lastwiderstand ist. 𝑅𝐿=𝑅𝑖 Das ist eine eher theoretische Konstellation, so wie ein Bäcker der es schafft genau so viel Brötchen zu backen wie gekauft werden.

12 Stromanpassung… … liegt dann vor, wenn der Innenwiderstand wesentlich größer als der Lastwiderstand ist. 𝑅𝐿≪𝑅𝑖 Anwendung ist die Konstantstromquelle mit der man zum Beispiel Akkumulatoren auflädt.

13 Spannungsanpassung… … liegt dann vor, wenn der Innenwiderstand wesentlich kleiner als der Lastwiderstand ist. 𝑅𝐿≫𝑅𝑖 Anwendung ist die Spannungsquelle mit der wir Transceiver betreiben. Ziel ist das die Spannung bei hohem Strom nicht einbricht.

14 Das war schon alles! Wer mehr wissen will, muss fragen!

15 Initiales Autorenteam: Michael Funke - DL4EAX Carmen Weber - DM4EAX Willi Kiesow – DG2EAF Änderungen durch: Hier bitte Ihren Namen eintragen, wenn Sie Änderungen vorgenommen haben. Sie dürfen: Teilen: Das Material in jedwedem Format oder Medium vervielfältigen und weiterverbreiten. Bearbeiten: Das Material verändern und darauf aufbauen. Unter folgenden Bedingungen: Namensnennung: Sie müssen angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade Sie oder Ihre Nutzung besonders. Nicht kommerziell: Sie dürfen das Material nicht für kommerzielle Zwecke nutzen. Weitergabe unter gleichen Bedingungen: Wenn Sie das Material verändern oder anderweitig direkt darauf aufbauen, dürfen Sie Ihre Beiträge nur unter derselben Lizenz wie das Original verbreiten. Der Lizenzgeber kann diese Freiheiten nicht widerrufen solange Sie sich an die Lizenzbedingungen halten. Details: