Effektivspannung, Effektivstromstärke mit Phasenverschiebung

[Crossposting, da es eigentlich ein Physik-Thema ist, aber ich vermute,

Die Effektivspannung ist dann AFAIK definiert als diejenige Spannung

wenn man dasselbe(!?) ohmsche Bauelement statt an eine Wechsel- an eine

Wechselstromkreis.

U_max die Maximalspannung aus dem Wechselstromkreis bezeichnet.

Soweit, so gut/bekannt.

Frage:

------ Wie ist das mit U_eff und I_eff, wenn man statt eines ohmschen Bauelements (mit Widerstand R) "irgendeine" Schaltung [S] benutzt, mit (idealisierten) ohmschen Bauelementen, Spulen und Kondensatoren darin?

Wechselspannung.)

Angenommen, man hat so eine Schaltung, und hat (durch Messung oder

U_max, I_max, Gesamt-Widerstand Z, Wirk-Widerstand R, Scheinwiderstand X. Man kann dann die mittlere (Wirk-)Leistung P_m berechnen mit dem Ergebnis

P_m = U_max * I_max / 2 * cos(phi).

P_s = U_max * I_max / 2.

Gilt hier immer noch U_eff = U_max/sqrt{2} und I_eff = I_max/sqrt{2}, obwohl doch die Schaltung [S] kein rein ohmsches Bauelement mehr ist?

P_m = U_eff * I_eff * cos(phi)

eben an eine Gleich- statt an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist?

Wechselspannungsquelle.

Oder beziehen sich U_eff unf I_eff auf eine (fiktive) Schaltung [R] (an einer Gleichspannungsquelle) mit nur *einem* ohmschen Bauelement, dessen Widerstand gerade der Wirk-Widerstand R der Schaltung [S] ist?

U_eff ist diejenige Gleichspannung, die ich an ein fiktives ohmsches

hervorgerufen wird wie (die Scheinleistung?) bei [S] an der Wechselspannungsquelle.

U_eff = U_max/sqrt{2} wird auf einen ohmschen Widerstand R Bezug genommen.

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 > Eigentlich sollte Brain 1.0 laufen. 
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Stephan Gerlach
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Am 07.10.2020 um 01:07 schrieb Stephan Gerlach:

Ja, frag doch 'mal einen Lehrling der Elektroinstallation von der Sonderschule im 2. Lehrjahr.

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Leo Baumann

Am 07.10.2020 um 01:07 schrieb Stephan Gerlach:

Das rechtwinklige Leistungsdreieck der Wechselstromlehre besteht aus Scheinleistung (Hypotenuse), Wirkleistung (Ankathete) und Blindleistung (Gegenkathete).

Der Kosinus des Winkels zwischen Hypotenuse u. Ankathete wird auch Leistungsfaktor genannt.

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Leo Baumann

Am 07.10.2020 um 01:42 schrieb Leo Baumann:

Es gibt keine dummen Fragen, sondern nur dumme Antworten.

Happy simulating.

Alfred

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Alfred Gemsa

Am 07.10.2020 um 01:07 schrieb Stephan Gerlach:

Es hat mit Physik eher wenig zu tun. Es geht eher darum, wie man die Berechnung von elektrischen Anlagen vereinfachen kann.

Begriffe wie "Effektivspannung" und "Leistungsfaktor" oder Cos(phi) sind

Dann braucht man den cos(phi).

geteilt durch die Zeit.

Ja, siehe oben.

ist das so.

U_eff ist die Effektivspannung und die ist nicht nur vom Maximalwert,

Frequenzen unterschiedliche Werte hat.

Es ist eine Hilfskonstruktion. Eine Methode um Wechselstromkreise mit

Nein, wie die Wirkleistung.

Serienschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes besteht, dann

Wenn ich P = Ueff*Ieff*cos(phi) rechne, dann erhalte ich die

entsprechender Skala. Heute gibt es rechnende TrueRMS-Meter, die auch

siehe oben

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stefan

Am 07.10.2020 um 06:38 schrieb Alfred Gemsa:

Tja, der Leo halt, mal wieder ohne seine Pillen.

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Sebastian Wolf

Am 07.10.2020 um 07:13 schrieb stefan:

Angewandte Physik!

ACK

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Sebastian Wolf

Am 07.10.20 um 01:07 schrieb Stephan Gerlach:

Dann gibt es keine angepasste Definition von U_eff, I_eff, und folglich haben die beiden auch keinen anderen Wert. Kurzum, das ist egal.

Jep.

Ja, das liegt an deren Definition, die nichts mit der Last zu tun hat.

Exakt.

Nein.

Wirkleistung zeigt.

bei der das Netzteil eine bestimmte Leistung zieht, denn dessen interne Regelung wird die Last immer so anpassen, dass es seine (aktuelle) Zielleistung erreicht, oder ggf. wegen Fehler komplett abschalten.

Wechselspannung angeben. Und der Effektivwert hat sich da historisch als praktischer erwiesen als der Scheitelwert, zumal letzterer bei

"U_eff ist diejenige Gleichspannung, die ich an ein fiktives ohmsches

Wirkleistung hervorgerufen wird wie bei U(t)."

Genau das ist die Definition. Wenn deine Schaltung etwas anderes treibt, ist das ihr Problem. Denke an einen Vollweggleichrichter, am besten noch mit Schaltnetzteil

Bedingung, um eine beliebige Wirkleistung mit genau einer Spannung zu erreichen.

Marcel

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Marcel Mueller

Leo Baumann schrieb:

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Stephan Gerlach

Am 12.10.2020 um 09:14 schrieb Stephan Gerlach:

Was willst Du denn?

Das hier?

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Leo Baumann

Leo Baumann schrieb:

Detail-Frage.

Gilt U_eff = U/sqrt{2} und I_eff = U_max/sqrt{2}

Wenn ja: Warum ist das so? Offenbar kommt es auf die exakte Definition von U_eff und I_eff an.

Dort werden die obigen beiden Formeln auch einfach vorausgesetzt

Ich hatte im Voraus verschiedene Quellen, darunter auch diverse Wikipedia-Seiten, gelesen, aber eine eindeutig/klare Antwort auf meine gestellte Fragestellung ergab sich dadurch nicht.

Entweder wurden die obigen Formeln bereits vorausgesetzt, oder aber sie

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Stephan Gerlach

stefan schrieb:

Ja, das hatte ich vorausgesetzt.

Genau, diese Herleitung steht u.a. in einer meiner Quellen und ist (bis

U_max = U_eff * sqrt{2} und I_max = I_eff * sqrt{2} gesetzt, was nicht so klar war. Die Verweis auf Herleitung von U_eff und I_eff hilft in diesem Moment auch nicht weiter, da diese sich auf eine ganz andere Schaltungs-Art bezog.

Der springende Punkt bzw. die entscheidende Frage ist eben, wenn du schreibst "U_eff ist die Effektivspannung": Von welcher Schaltung ist U_eff die Effektivspannung? Wenn die Schaltung egal(!?) ist, kann man ja einfach sagen:

Spannungsverlauf U(t) genauso definiert.

Also: U_eff(ohmsches Bauelement) = U_max/sqrt{2} (berechnet) U_eff(irgendeine Schaltung[S]) := U_max/sqrt{2} (per Definition)

[S] = ohmsches_Bauelement + Kondensator

P_w = 0,

und I_eff = I_max/sqrt{2}?!

Das Beispiel beschreibst du ja unten selbst (s.u.).

"Ersatz-Schaltung" mit einem ohmschen(!) Bauelement [R] statt der

"warum ist bei einer beliebigen Schaltung U_eff = U_max/sqrt{2}".

U_eff und I_eff kommen. Messen die einfach U_max und I_max und teilen

[...]
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Stephan Gerlach

Am 07.10.20 um 01:07 schrieb Stephan Gerlach:

Funktionen macht man das mit dem passenden Integral.

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Geometrische Addition von Blind- und Realleistung ergibt die Scheinleistung.

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R ist definiert als der Wirkwiderstand. Z ist die Impedanz.

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--
---hdw---
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horst-d.winzler

Am 12.10.2020 um 09:14 schrieb Stephan Gerlach:

Kupfer und Eisen bestanden und Halbleiter noch in weiter Ferne lagen.

Mit nichtlinearen Komponenten wirds etwas komplizierter, die Netzspannung ist mittlerweile eine eingedellte Sinusschwingung.

Leistungsmesser messen bis mindestens 20 kHz Strom und Spannung und

Selbst PC-Netzteile haben normalerweise eine PFC, da ist

Butzo

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Klaus Butzmann

nd exakt angebbar. Nur die Vorstellung als Kosinus eines Winlkels mit einer

--




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Axel Berger

Hallo Stephan,

Ja.

Kurz: Weil es so definiert ist. (hatte Marcel schon am 7.10. geschrieben)

Wenn die Definition des Effektivwertes der Spannung bzw.

gleiche Verlustleistung an einem Widerstand umsetzt wie ein beliebiger, periodischer Wechselstrom bzw. Wechselspannung,

U_eff = U_max/sqrt{2} I_eff = I_max/sqrt{2}

Ja.

Du kannst es einfach festlegen.

Zwecke sinnvoller/praktischer. Aber wenn man die (Verlust-)

sich auf einen ohmschen Widerstand zu beziehen, weil man nur an dem (Wirk-)Leistung verbraten kann.

Dieter

*
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Dieter Michel

Am 12.10.20 um 09:14 schrieb Stephan Gerlach:

Hallo,

Neulich bekam ich einen kiloschweren Daten-Dump aus irgend einem gegkuckelten Katalog ...

Peter

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Peter Thoms

Am 12.10.2020 um 20:03 schrieb Stephan Gerlach:

Spitzenwert/sqrt(2).

U_effektiv=sqrt(1/T*Integral(u^2dt))

das ist alles.

:)

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Leo Baumann

Marcel Mueller schrieb:

Wenn man sich diverse Quellen anguckt zu dem Thema, offenbar

U_eff = U_max/sqrt{2} anguckt.

"die Effektivspannung ist diejenige Spannung ..."

meine Frage hier resultierte.

[irgendeine Schaltung [S]]

"... demselben Draht..." "... demselben Drahtwiderstand..." "... demselben ohmschen Widerstand..."

motiviert wurde, oder ob U_eff irgendeine "anschauliche" Bedeutung hat.

I_eff geben.

mit genauderselben(!) Schaltung [S] wenig Sinn ergibt.

Satz "Wirk-Widerstand" besser durch "Scheinwiderstand" ersetzen sollte,

[S] = [nur 1 Kondensator] mit R = 0 (Wirk-Widerstand Kondensator im Wechselstromkreis) ==> R = 0 (Widerstand ohmsches Bauelement im Gleichstromkreis) ==> U = 0 (im Gleichstromkreis) (!?) ==> P = 0 (im Gleichstromkreis)

U_eff = U_max/sqrt{2} und I_eff = I_max/sqrt{2} gelten.

Mit "Scheinwiderstand" statt "Wirk-Widerstand" ergibt sich dieses logische Problem nicht.

Oder den Mittelwert des Betrags von U(t).

weil sie sich auf gleiche Energie/Leistung bezieht.

"die konkrete Bauart von [S] ist egal"(?).

Wobei IMHO in meinem Satz "Wirk-Widerstand" durch "Scheinwiderstand" ersetzt werden sollte, ansonsten ergeben sich diverse Schwierigkeiten mit Trivial-Beispielen wie "nur 1 Kondensator".

Das nenne ich mal Definition [D1].

Hmm. Also irgendwie vermisse ich da doch *irgendeinen* Bezug zur Schaltung [S], zumindest zu deren Gesamt-Widerstand Z.

Ich habe irgendeine Schaltung [S] an einer Wechselspannungsquelle mit

U(t) = 2V * sin(omega * t + phi) I(t) = 4A * sin(omega * t) U_max = 2V I_max = 4A Z = 0,5 Ohm (Impendanz / Scheinwiderstand; hier als reeller Betrag)

- Ich "kenne" die Formel U_eff = U_max/sqrt{2} noch nicht.

Gucken wir uns also das Beispiel genauer an: Aus den gegebenen Daten folgt P_s = U_max * I_max / 2 = 2V * 4A / 2 = 4W

und P_w = P_s * cos(phi) = 4W * cos(phi) (Wirkleistung im Wechselstromkreis).

P = P_s (Wirkleistung im Gleichstromkreis entspricht Scheinleistung im Wechselstromkreis), also P = 4W.

raus I = 20A U = 0,2V.

Wenn man jedoch den Wert Z = 0,5 Ohm aus der Schaltung [S] einbezieht

I = sqrt{P_s/Z} = sqrt{P/R} = sqrt{4W/0,5 Ohm} = 2,82A U = R * I = 0,5 Ohm * 2,82A = 1,41V.

Das entspricht genau den "erwarteten" Effektivwerten U_eff und I_eff, als wenn man direkt mit U_eff = U_max/sqrt{2} und I_eff = I_max/sqrt{2}

Z ab?!

"U_eff ist diejenige Gleichspannung, die ich an ein fiktives ohmsches

Wirkleistung (im hervorgerufen wird wie die Scheinleistung bei U(t) im Wechselstromkreis."

Definition gelandet; nur das ich den Wirk-Widerstand durch den Scheinwiderstand ersetzt habe.

U_eff = U_max/sqrt{2} (bzw. in der allgemeinen Variante mit Integral) sich dann herausstellt,

Berechnung von Effektivwerten gebraucht wird.

Was du wohl meinst, ist *wie* letztenendes Z zustandekommt, ist egal. Das ist mittlerweile einleuchtend.

ist in dieser Kombination an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen?!

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Stephan Gerlach

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