Komplexe Wechselstromrechnung --- Differentialgleichung

Hallo!

K=F6nnte mir irgendeiner von Euch erkl=E4ren, warum folgender Unterschied entsteht bzw. wann welcher Weg zu gebrauchen ist? Danke!

Es geht um die Berechnung des Stromes durch eine serielle Beschaltung von einer Spule und einem Widerstand, die mit einer AC Quelle versorgt werden.

F=FCr die weitere Beschreibung des Problems soll gelten:

V(versorgung)=3DVo*sin(wt) Widerstand R Spule L Strom i d=B0/dt -> Erste Ableitung nach der Zeit.

Der erste L=F6sungsweg fusst auf einer Differentialgleichungsbeschreibung, n=E4mlich:

Vo*sin(wt)=3D R * i + L * di/dt

deren L=F6sung lautet:

i=3Dexp(-R/L*t)/(R^2+w^2*L^2)*V0*w*L-V0*(w*L*cos(w*t)-R*sin(w*t))/(R^2+w^2*= L^2)

Das entspricht dem Verhalten der transienten Simulation.

Nun aber kann ich =FCber Wechselstromrechnung den Wert des Stromes bestimmen, indem ich als Ansatz f=FCr den Strom

i=3DA*sin(wt+phi)

annehme und damit komplexe Zahlen einf=FChre. Die L=F6sung dieses Ansatzes lautet dann eben:

i(komplex)=3DVo/(R+jwL)

was wiederum ein i(reell) liefert, mit dem Wert:

i=3DVo/sqrt(R^2+(wL)^2)*sin(wt-arctan(wL/R))

was sich offensichtlich von der transienten L=F6sung unterscheidet. Woher entsteht dieser Unterschied genau und wie ist er zu interpretieren? Handelt es sich bloss um eine AC Betrachtung im letzten Fall? Sollte dann aber nicht die erste L=F6sung gegen die zweite konvergieren f=FCr t->unendlich?

Danke im Voraus!

Reply to
hc.figueroa
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snipped-for-privacy@gmail.com schrieb:

Klingt nach eingeschwungenem Zustand..

Wo bleibt der Anfangswert? Zu welchem Zeitpunkt wird eingeschaltet? Io ?

- Udo

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Udo Piechottka

Sorry, ich habe es vergessen anzugeben:

Unter der Bedingung i(0)=3D0...

Udo Piechottka schrieb:

w^2*L^2)

Reply to
hc.figueroa

snipped-for-privacy@gmail.com schrieb:

Ungeprüft, ob der Ausdruck stimmt, kannst Du den ersten Term exp(-R/L*t) wegstreichen (==1), wenn Du den Ausdruck mit der "stationären" Lösung vergleichen willst.

- Udo

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Udo Piechottka

Die Frage ist, warum ich mit der Differentialgleichungsbetrachtung eine andere L=F6sung bekomme, wie wenn ich komplexe Zahlen f=FCr die Analyse gebrauche!

Udo Piechottka schrieb:

+w^2*L^2)

sung

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hc.figueroa

snipped-for-privacy@gmail.com schrieb:

Das Problem liegt nicht in der komplexen Rechnung begründet, sondern darin, dass Du beim Lösen der DGL eine allgemeine Lösung erhältst, die eine Überlagerung der eingeschwungenen, stationären Lösung und einer von der Einschaltbedingung abhängigen, abklingenden e-Funktion darstellt.

Die "reine Wechselstrombetrachtung" betrachtet den Fall, dass der Einschaltzeitpunkt bei -oo liegt, demnach ist der exp-Term zu 1 geworden.

Wenn man das jetzt mal so akzeptiert,wo liegt jetzt genau das Problem? Oder kannst Du die Gleichungen mal entsprechend reduzieren?

- Udo

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Udo Piechottka

Richtig bemerkt ist die L=F6sung der Differentialgleichung eine =DCberlagerung. Mein Problem liegt darin, dass diese Gleichung:

i=3Dexp(-R/L*t)/(R^2+w^2*L^2)*V0*w*L-V0*(w*L*cos(w*t)-R*sin(w*t))/(R^2+w^2*= L^2)

f=FCr t->unendlich (eingeschwungener Zustand) in die L=F6sung der "reine Wechselstromrechnung" =FCbergehen sollte, nicht wahr? Oder liege ich hier falsch? Und das ist anscheinend nicht der Fall... Denn die L=F6sung lautet:

i=3DVo/sqrt(R^2+(wL)^2)*sin(wt-arctan(wL/R))

Danke f=FCr die Hilfe, Udo!

Udo Piechottka schrieb:

die

r von

Reply to
hc.figueroa

snipped-for-privacy@gmail.com schrieb:

Diese Darstellung ist nicht grade geeignet, soweit sie denn richtig ist.

Besser ist der Ansatz, i(t) = Vo * sin (wt) /(R+jwL) einfach konjugiert komplex zu erweitern:

i = Vo * sin(wt) * (R-jwL) / (R^2 + (wL)^2)

Ich habe auf die schnelle keine Ansatz gefunden, aus dem atan als Winkelargument wieder auf die gewohnte Polarkoordinatendarstellung zu wechseln, aber so kommt's hin.

Habe auch in deinem Ansatz Vo*sin(wt) als Quellspannung vermisst.

Wo hast du denn die atan-Variante her?

Gruss Udo

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Udo Piechottka

Udo Piechottka schrieb:

Allgemein gilt:

a * sin(omega*t) + b * cos(omega*t) =

sqrt(a^2 + b^2) * sin(omega*t + phi )

mit tan(phi)=b/a

Georg

Reply to
Georg Kreyerhoff

Ergänzen könnte man noch, daß dieser komplexe Ausdruck, den ich mal als Übertragungsfunktion bezeichen würde:

i(komplex)=Vo/(R+jwL)

im Zeitbereich besser so geschrieben werden sollte:

i(komplex)=Vo/(R+jwL)*exp(j*w*t) =(Vo/sqrt(R**2+w**2*L**2)) * exp(j*(w*t-arctan(w*L/R)))

Das ist die Darstellung als rotierender Zeiger und der Imaginärteil wäre dann obiger Ausdruck.

Man hätte auch den Realteil nehmen können, wäre eine Phasenverschiebung von 90 Grad, was aber beim stationären Anteil keinen Unterschied macht, da ja schon oo viel Zeit vergangen ist.

mfg. Winfried

Reply to
Winfried Salomon

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