Amateurfunklehrgang Klasse A von E. Moltrecht, DJ4UF |
Lehrgang nach dem neuen Fragenkatalog vom 28.2.2007
In dieser Lektion werden Prüfungsaufgaben aus folgenden Gebieten vorgestellt und ausführlich besprochen. Die Theorie dazu müsste aus dem Lehrgang für Klasse E bekannt sein. Jedoch werden für Klasse A mehr Berechnungen verlangt. ÜbersichtDie KapazitätAlle folgenden Aufgaben lassen sich mit den Theoriekenntnissen aus dem Amateurfunklehrgang Klasse E beantworten. Deshalb werden zu den einzelnen Aufgaben meistens nur kurze Tipps gegeben, ohne den Stoff aus dem Buch Klasse E zu wiederholen. Die Formel für die Kapazität eines Kondensators steht in der Formelsammlung der BNetzA mit Aus dieser Formel erkennt man, dass die Kapazität umgekehrt proportional ist zum Plattenabstand d. Umgekehrt proportional heißt: Wenn die eine Größe steigt, sinkt die andere. Prüfungsaufgabe
Kommentare: Zu A: Die Spannung kommt in der Kapazitätsformel
nicht vor.
Der Kondensator im GleichstromkreisWird ein Kondensator an Gleichspannung angeschlossen, wird er aufgeladen. Hierzu soll ein Versuch gemacht werden.
Zu Beginn des Ladevorgangs zeigt der Strommesser kurzzeitig einen großen Strom, der mit zunehmender Ladezeit abnimmt.
Die Ladezeit wird gekennzeichnet durch die so genannte Zeitkonstante τ (sprich: tau). In dieser Zeit steigt die Spannung auf 63 % der angelegten Ladespannung. Der Strom geht von seinem Anfangswert auf 37 % zurück. Die Zeitkonstante ist abhängig von der Kapazität des Kondensators und vom Widerstand im Ladestromkreis. τ (tau) ergibt sich in Sekunden, wenn man R in Ohm und C in Farad einsetzt. Ähnlich verläuft der Vorgang beim Entladen, wenn man den Schalter in Bild 3-1 umlegt.
Der auf U voll aufgeladene Kondensator entlädt sich über den Widerstand R. Es fließt ein Strom in entgegen gesetzter Richtung (-I) durch das Messinstrument. Es dauert wieder eine Zeitkonstante t bis der Strom von seinem Anfangswert auf 37 % abgesunken ist. Nach der gleichen Funktion verläuft die Spannung des Kondensators.
Prüfungsfrage
Hinweis: Ein entladener Kondensator ist leer, die Spannung also null. Die Kurve U über t beginnt also bei Null. Außerdem steigt die Spannung erst schnell und dann langsam. Dies trifft für die Kurve A zu.
Der WechselstromwiderstandBei ständig abwechselnder Ladung und Entladung (Rechteckwechselspannung) ergibt sich folgender Kurvenverlauf von Strom und Spannung (Bild 3-4).
Schließt man einen Kondensator an sinusförmige Wechselspannung an, entspricht dies einer dauernden Umladung des Kondensators. Je schneller die Wechsel sind, desto rascher erfolgt die Umladung. Dabei zeigt ein Strommesser, der in den Stromkreis geschaltet ist, einen Wechselstrom an (Bild 3-5). Allerdings ist der Strom gegenüber der Spannung ähnlich verschoben, wie im Bild 3-4. Wenn die Spannung steigt, sinkt der Strom und wenn die Spannung sinkt, steigt der Strom in negativer Richtung.
Wie beim „normalen“ Widerstand nach dem ohmschen Gesetz (man nennt ihn auch ohmschen Widerstand) bezeichnet man das Verhältnis aus anliegender Spannung zum fließenden Wechselstrom als Widerstand, hier bei Wechselstrom entsprechend Wechselstromwiderstand (X) und bei einem Kondensator XC. Diese Formel wird für Prüfungsfrage TC207 noch benötigt. Wir benötigen für die Lösung dieser Prüfungsaufgabe noch eine Formel für den Wechselstromwiderstand eines Kondensators, wobei man XC aus der Kapazität und der Frequenz berechnen kann. Folgende Überlegungen dienen der Ableitung dieser Formel. Der Wechselstrom IC ist umso größer, je größer die Kapazität des Kondensators ist und je häufiger die Umladung erfolgt. Dies entspricht der Frequenz. Außerdem ist der Strom natürlich auch proportional zu der angelegten Spannung. Setzt man als Frequenz die Kreisfrequenz ω = 2 π f ein, erhält man den gesuchten Zusammenhang. Diese Gleichung wird etwas umgestellt und für U/I = X eingesetzt. oder Mit dieser Formel lässt sich der Wechselstromwiderstand des Kondensators (auch kapazitiver Widerstand oder Blindwiderstand genannt) allein aus der Kapazität und der anliegenden Frequenz ω = 2 π f berechnen. ω (omega) ist die Kreisfrequenz. Das ist die Umfangsgeschwindigkeit, mit der der Zeiger im Zeigerdiagramm (siehe Lektion 11: Signale) den Einheitskreis durchläuft. Merken Sie sich also bitte Um die Frequenzabhängigkeit grafisch aufzeigen zu können, soll der Wechselstromwiderstand eines Kondensators einmal in Abhängigkeit von der Frequenz berechnet werden.
Lösungen
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Lösung: Sekunde kürzt sich heraus, Volt kommt in den Zähler. Volt durch Ampere gibt Ohm. Berechnen Sie dann mit dem Taschenrechner das Produkt im Nenner einschließlich der Eingabe der Zehnerpotenzen mit der EXP-Taste und drücken Sie anschließend die 1/x-Taste. Mit dem Taschenrechner: Bei EXP -12 müssen Sie das „kleine“ Minus eingeben (bei vielen Taschenrechnern die +/- Taste), nicht das Subtraktionszeichen! Lösung: XC = 159,1 Ω Prüfungsfrage
Tipp zum Lösungsweg: Aus der Angabe U und I können Sie XC berechnen. Dann stellen Sie die Formel für XC nach C um. Versuchen Sie es zunächst allein! Lösung: Ampere und Sekunde kommen nach oben in den Zähler. Mit dem
Taschenrechner:
Phase zwischen Strom und SpannungZwischen Strom und Spannung herrscht bei einem idealen Kondensator an Wechselspannung eine Phasenverschiebung von 90° (Bild 3-7). Und zwar eilt der Strom der angelegten Spannung vor. Dieses ist folgendermaßen erklärbar. Legt man an einen ungeladenen Kondensator (UC = 0) eine Spannung an, fließt zunächst ein großer Ladestrom, dann steigt die Spannung am Kondensator und der Strom nimmt ab. In der Elektrotechnik kann man diese Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auch durch rotierende Zeiger darstellen (Zeigerdiagramm). In der Lektion 11 wird dieses Verfahren noch genauer erklärt. Die Zeiger rotieren links herum (entgegen dem Uhrzeigersinn). Der Nullpunkt ist die Richtung nach rechts. Für einen Kondensator sieht ein solches Zeigerdiagramm folgendermaßen aus (Bild 3-7 links). Man schreibt kleine Buchstaben für Spannung (u) und für Strom (i) an die Achsen, wodurch angedeutet werden soll, dass es sich um Wechselgrößen handelt.
Eselsbrücke:
Prüfungsfrage
Kondensator und Widerstand in Reihenschaltung
Bei der Reihenschaltung aus einem Wirkwiderstand (R) und einem idealen Kondensator eilt die Wechselspannung am Kondensator dem Strom um 90° nach (Bild 3-8). Die Spannung am Wirkwiderstand ist mit dem Strom in Phase. In den Zeigerbildern stehen die Zeiger der Wirkgrößen (Spannung an R) und der Blindgrößen (Spannung an C) senkrecht zueinander. Die Richtung nach unten wird in der "komplexen Rechnung" auch negative Richtung genannt. Interessant ist, dass die Gesamtspannung U nicht die Summe aus UR und UC ist. Man bekommt die Gesamtspannung dadurch, dass man die Diagonale zeichnet. Aus dem daraus entstehenden Spannungsdreieck kann man die Gesamtspannung berechnen, denn im rechtwinkligen Dreieck gilt a2 + b2 = c2. Auf das Spannungsdreieck angewendet ergibt es Dividiert man die Spannungen durch den gemeinsamen Strom, erhält man die Widerstände. Daraus ergibt sich das Widerstandsdreieck. Den Gesamtwiderstand nennt man Scheinwiderstand Z. Auch hier gilt
Zunächst wird der kapazitive Blindwiderstand XC ausgerechnet. Es sind die Werte aus der Übungsaufgabe zum Diagramm 3-6. Dort wurde für XC = 100 Ω berechnet. Die Reihenschaltung von R und XC beträgt nun nicht etwa 200 Ω, sondern wird nach folgender Formel berechnet. Zu diesem Thema gibt es keine Rechenaufgabe bei den Prüfungsaufgaben. Folgende Aufgabe könnte man dazu rechnen. Prüfungsfrage
Hinweis: Siehe Bild 3-8! Nach unten ist der negative Bereich.
Verluste beim KondensatorLiegt eine Wechselspannung am Kondensator, wird ein kleiner Teil der zur Elektronenverschiebung im Dielektrikum geleisteten Arbeit in Verlustwärme umgesetzt. Die Stärke der Wärmeentwicklung ist vom Material und von der Frequenz der angelegten Wechselspannung abhängig. Man stellt sich vor, dass die Verlustwärme durch den Strom eines parallel geschalteten Widerstandes RV hervorgerufen wird. Deshalb verwendet man folgendes Ersatzbild (Bild 3-9) für einen „realen“ Kondensator mit Verlusten.
Das Verhältnis des Wechselstroms IR durch diesen Widerstand zum Strom IC durch den Kondensator bezeichnet man als Verlustfaktor tan δ (sprich: tangens delta). Für einige typische Kondensatoren finden Sie den Verlustfaktor Diagramm Bild 3-9 aufgetragen. Den kehrwert davon nennt man übrigens den Gütefaktor eines Kondensators. Je größer der parallele Verlustwiderstand ist, desto höher ist die Güte des Kondensators. Bild 3-10: Abhängigkeit des Verlustfaktors von der Frequenz für verschiedene Kondensatortypen Für die Anwendung im Hochfrequenzbereich sollte ein Kondensator nach diesem Verlustfaktor ausgewählt werden. Ein kleiner Wert steht für einen geringen Verlustfaktor. Aus dem Diagramm erkennt man: Glimmer-, Keramik- und Styroflexkondensatoren sind die besten Kondensatoren für den MHz-Bereich.
Prüfungsfrage
Parallelschaltung von KondensatorenIm Lehrbuch zur Klasse E Lektion 5 wurden bereits die Parallelschaltung und die Reihenschaltung von Kondensatoren behandelt. Bei der Parallelschaltung werden die Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren einfach addiert. Allerdings muss man bei der Prüfung aufpassen, ob denn die zu addierenden Kondensatoren die gleiche Einheit haben. Prüfungsfrage
Tipp: Wandeln Sie die gegebenen Kapazitätswerte alle in Nanofarad um! Lösungsweg: Umgewandelt sind es 100 nF, 150 nF und 50 nF. Alle zusammen (Parallelschaltung) ergeben 300 nF, umgewandelt 0,3 µF. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Lösung: Achtung! In diesem Fall ist die „virtuelle“ Kapazität der Spule (In der Schaltung als solche nicht erkennbar) als vierte Kapazität hinzu zu rechnen. Damit addieren wir 100 pF plus 1500 pF plus 220 pF plus 1 pF zu 1821 pF.
Reihenschaltung von KondensatorenBei der Reihenschaltung von Kondensatoren gilt eine Formel, die wie die Formel der Parallelschaltung von Widerständen aussieht. Sie finden folgende Formel auch in der Formelsammlung der BNetzA. Für zwei Kondensatoren in Reihenschaltung kann man die Formel natürlich einfach nach C2 abbrechen, aber es gibt auch eine umgestellte Formel. Auch für drei Kondensatoren lässt sich die Formel nach C umstellen und man erhält eine ziemlich kompliziert aussehende Formel zur Berechnung der Gesamtkapazität von drei in Reihe geschalteten Kondensatoren. Sie lautet:
Prüfungsfrage
Lösung: Wandeln Sie vor dem Einsetzen der Werte die Größen in eine gleiche Einheit um. Hier ist Nanofarad zu empfehlen. Dann ergeben sich folgende Werte. C1 = 100 nF, C2 = 150 nF, C3 = 50 nF Mit dem Taschenrechner tippen Sie ein:
Ergebnis: 27,27 also 27,3 nF oder 0,027 µF.
Prüfungsfrage
Lösungsweg: Alles umgewandelt in pF ergibt die
Reihenschaltung von
Prüfungsfrage
Lösung: Da drei gleich große Kapazitäten in Reihe geschaltet sind, beträgt die Ersatzkapazität ein Drittel, also 0,01 µF.
Gemischte Schaltung von KondensatorenBei gemischten Schaltungen von parallel und in Reihe geschalteten Kondensatoren gehen Sie so vor, wie Sie es bei den Widerständen gelernt haben. Schauen Sie zunächst, welche Kondensatoren eindeutig parallel oder in Reihe geschaltet sind, berechnen die Ersatzkapazität und vereinfachen die Schaltung so lange, bis nur noch eine einzige Ersatzkapazität übrig bleibt. Prüfungsfrage
Lösungsweg: Wandeln Sie zunächst alle Werte in Nanofarad um. Dann kann man die Aufgabe „im Kopf“ lösen. Denn die beiden Kondensatoren C2 und C3 haben zusammen 10 nF. Mit dem 10 nF in Reihe ergeben sich insgesamt 5 nF.
Prüfungsfrage
Lösungsweg: Die beiden parallel geschalteten Kondensatoren von je 1 µF ergeben 2 µF und mit dem Kondensator von 2 µF in Reihe ergibt sich wieder 1 µF.
Die Spule
InduktivitätIn der Lektion 6 des Amateurfunklehrgangs für Klasse E wird bereits erläutert, dass eine Spule im Prinzip aus aufgewickeltem Draht besteht. Aus der Anzahl der Windungen dieser Drahtwicklung und den Eigenschaften des Wickelkerns kann man die Induktivität einer Spule berechnen. µ0 ist die "Permeabilität des luftleeren Raums" (ein Umrechnungsfaktor) und µr ist die relative Permeabilität die angibt, wieviel mal stärker das Magnetfeld durch das Kernmaterial wird. Diese Faktoren sind vergleichbar mit ε0 und εr beim Kondensator. Aus dieser Formel erkennt man, dass die Induktivität L von der Querschnittsfläche A proportional, von der Windungszahl N quadratisch proportional und von der Länge der Zylinderspule lm umgekehrt proportional abhängig ist. Wickelt man eine „dickere“ Spule (größerer Durchmesser, nicht dickerer Draht), wird die Fläche größer und damit gleichzeitig die Induktivität. Verdoppelt man die Windungszahl, wird die Induktivität viermal (22 = 4) so groß. Erhöht man die Länge der Spule bei gleicher Windungszahl, indem man die Windungen spreizt, wird die Induktivität kleiner. Umgekehrt: Staucht man die Spule, so dass die Länge der Spule geringer wird, erhöht sich die Induktivität. Dazu gibt es eine Prüfungsfrage. Prüfungsfrage
Lösung: In diesem Fall ist nur die Antwort A richtig. Was es mit dem Kupferkern und dem Abschirmbecher auf sich hat, werden Sie noch kennenlernen. Für Kerne mit bekannten Abmessungen oder auch für Wickelkörper geben die Hersteller direkt einen Kernfaktor an, den man AL-Wert nennt. Der AL-Wert ist ein Teil aus obiger Formel, nämlich der Faktor des Bruches ohne die Windungszahl. Dann vereinfacht sich die Formel erheblich zu Diese Formel steht ebenfalls in der Formelsammlung der BNetzA. Dort ist vermerkt, dass ein AL-Wert immer in nH (Nanohenry) angegeben wird.
Prüfungsfrage
Lösung: N wird gesucht. Dazu muss die Formel umgestellt werden. Prüfungsfrage
Lösung machen?
Prüfungsfrage
Lösung machen?
Prüfungsfrage
Lösung machen?
Spule an GleichspannungIm Amateurfunklehrgang für die Klasse E wurde unter der Überschrift „Induktivität“ erklärt, dass beim Anlegen einer Gleichspannung über einen Schalter der Strom durch die Spule verzögert wird. Es wurde dort ein Versuch zur Demonstration der Selbstinduktion gezeigt. Zusammengefasst: Es bildet sich eine Gegenspannung, die dem Strom entgegen wirkt. Die Spannung ist also sofort da, fällt dann aber zügig und dann immer langsamer werdend (nach einer e-Funktion) ab. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Der WechselstromwiderstandEbenfalls im Buch für Klasse E wurde der Wechselstromwiderstand der Spule oder ohne Berücksichtigung der Verluste der Blindwiderstand erklärt. Ähnlich wie beim Kondensator gilt U geteilt durch I ist wie R beim Ohmschen Gesetz. Allerdings muss für Zusammenschaltungen bei der Berechnung ein Phasenwinkel berücksichtigt werden. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage:
Lösung: Sekunde kürzt sich heraus. Volt durch Ampere ist Ohm, 10-6 und 106 heben sich auf, bleibt 2·π·100·3.
Um die Frequenzabhängigkeit zu verdeutlichen, lösen Sie folgende Übungsaufgabe.
Prüfungsfrage
Kommentar: Siehe Bild 3-13 oberhalb!
Phase zwischen Strom und Spannung bei einer SpuleZwischen Strom und Spannung herrscht bei einer idealen Spule an Wechselspannung eine Phasenverschiebung von 90°. Und zwar eilt der Strom der Spannung nach. Vergleichen Sie bitte einmal die Bilder 3-14 und 3-7! Im Zeigerdiagramm der Spule zeigt u nach oben in den positiven Bereich. Die Zeiger drehen sich links herum (entgegen dem Uhrzeiger). Der Stromzeiger i eilt also dem Spannungszeiger u um 90° nach. Beim Kondensator zeigt u nach unten.
Der Strom eilt der Spannung nach. Dies ist folgendermaßen erklärbar. Nach dem Anlegen einer Spannung an eine Spule wird zunächst durch Selbstinduktion eine Gegenspannung erzeugt, die den Stromfluss verhindert. Erst nach einer gewissen Zeit beginnt der Strom zu fließen (siehe auch Versuch zur Induktivität im Amateurfunklehrgang Klasse E).
Prüfungsfrage
Kommentar: Siehe Bild 3-14 oberhalb!
Verluste der SpuleDie Verluste einer Spule äußern sich wie ein Serienwiderstand. Bei der Berechnung des Blindwiderstandes tun wir so, als ob die Spule aus Draht mit null Ohm besteht. Aber jede Kupferwicklung stellt natürlich einen Drahtwiderstand dar, wenn er auch gegenüber dem Wechselstromwiderstand der Spule klein ist. Eine Spule hat eine umso höhere Güte Q, je geringer der Gleichstromwiderstand Rs im Verhältnis zum Wechselstromwiderstand ist. Dies kann man in einer Formel ausdrücken. Manchmal wird die Güte Q wie beim Kondensator auch als Verlustfaktor tan δ angegeben. Dies ist der Kehrwert der Güte. Die Formeln finden Sie in der Formelsammlung der BNetzA unter Schwingkreis. Prüfungsfrage
Kommentar: Siehe Text oberhalb der Prüfungsaufgabe!
Der Vollständigkeit halber sollen auch hier wieder wie beim Kondensator die Zeigerdreiecke für die Reihenschaltung von Spule und Wirkwiderstand angegeben werden.
Anwendungen der SpuleFür die Spule gibt es vielfältige Anwendungen im Amateurfunk. Für die Hochfrequenzentstörung benutzt man Ringkerne aus Ferritmaterial, durch die das Netzkabel mehrfach durchgezogen wird. Zur Antennenanpassung verwendet man solche Ringkerne, um Wicklungen für ein Symmetrierglied (Balun, siehe Lektion 10) herzustellen.
Für die Unterdrückung von „parasitären“ Schwingungen kann man eine BreitbandAnodendrossel dadurch herstellen, dass man etwas Kupferdraht auf einen niederohmigen Widerstand wickelt. Zur Anpassung von Antennen verwendet man L-C-Schaltungen mit riesigen Luftspulen.
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Kommentar: Ferrit ist ein guter Magnetwerkstoff bei Hochfrequenz. Paramagnetisches Material ist praktisch unmagnetisch.
Prüfungsfrage
Bei Messwiderständen hoher Leistung stört die Induktivität. Deshalb wickelt man so, dass zur Hälfte im entgegen gesetzten Sinn gewickelt wird (Bild 3-18).
Jedes Stückchen Draht, jeder Leiter, ob er gerade oder kreisförmig verläuft (Bild 3-19), erzeugt beim Stromfluss ein magnetisches Feld. Umgekehrt schließt man daraus: Jeder Leiter hat eine gewisse Induktivität. Deshalb muss man besonders bei elektronischen Geräten für ultra hohe Frequenzen (UHF) die Leitungsverbindungen sehr kurz halten.
Prüfungsfrage
Das in der Spule erzeugte Magnetfeld kann gelegentlich störend wirken. Denn durch Gegeninduktion kann in einer benachbarten Spule eine Spannung erzeugt werden. Deshalb werden solche Spulen oft durch Abschirmbecher aus Metall abgedeckt. Prüfungsfrage
Reihen- und ParallelschaltungDie Berechnung der Reihen- und Parallelschaltung bei Spulen erfolgt genau wie beim Widerstand. Bei der Reihenschaltung werden die Induktivitäten addiert und bei der Parallelschaltung erfolgt die Berechnung nach folgender Formel. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Lösung machen? Nicht nötig, kann man abschätzen. Ber der
Parallelschaltung ist die gesamtinduktivität kleiner als die kleinste
Induktivität. Die werte sind
R-L-C-SchaltungenWenn ein ohmscher Widerstand gleichzeitig mit einem Kondensator und einer Spule zusammengeschaltet ist, müssen die beiden entgegen gesetzten Phasenverschiebungen von Spule und Kondensator berücksichtigt werden. Einen einem Beispiel der Reihenschaltung soll dies einmal gezeigt werden. Es sei folgende Reihenschaltung (Bild 3-20) gegeben, XL sei größer als XC. Links wurden die einzelnen Widerstandspfeile gezeichnet. Um die Summe zu erhalten, werden alle Pfeile entsprechend ihrer Richtung aneinander gesetzt. Die Verbindung vom Anfang R bis zur Pfeilspitze XC ist Z.
Prüfungsfrage
StromdichteBesonders bei den geschlossenen Transformatoren (Siehe folgender Abschnitt nächste Seite) darf in der Wicklung nicht zu viel Wärme entstehen. Weil aber jeder Kupferdraht einen (Verlust-)Widerstand hat, entsteht durch den Strom Verlustwärme. Deshalb wird für die Kupferdrähte häufig eine zulässige Stromdichte angegeben. Das ist der Strom pro Fläche des Drahtquerschnitts. Prüfungsfrage
Lösung: Zunächst muss man die Querschnittsfläche des kreisrunden Drahtes ausrechnen. Dann stellt man die Formel nach der Stromstärke um. Es ist also ein Strom von rund einem halben Ampere zulässig. Wenn Ihnen die Berechnung zu schwierig erscheint, merken Sie sich einfach, dass bei einer Stromdichte von 2,5 A/mm2 und einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm ein Strom von zirka einem halben Ampere zulässig ist. Dies reicht für die Prüfungsaufgabe aus.
Übertrager – Transformator
Werden zwei elektrisch getrennte Spulen von einem gemeinsamen Magnetfeld durchdrungen, zum Beispiel wenn sie auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, kann die Wechselstromleistung P1 auf die Sekundärseite als P2 übertragen werden. Dabei verhalten sich die induzierten Spannungen in den Wicklungen wie deren Windungszahlen. Das Verhältnis der Windungszahlen N1 zu N2 nennt man Übersetzungsverhältnis ü. Die Eingangswicklung eines Transformators nennt man Primärseite (mit N1, U1, I1), die Ausgangswicklung Sekundärseite (mit N2, U2, I2). Einen verlustlosen Transformator nennt man Übertrager. Prüfungsfrage
Lösung: Es wird die Sekundärwindungszahl N2 gesucht. Deshalb Ansatz mit N2 im Zähler: umgestellt: Die Sekundärwicklung hat 30 Windungen.
Es soll nachgewiesen werden, dass sich die Ströme umgekehrt verhalten wie die Spannungen. Nehmen wir einmal an, dass der Transformator keine Verluste hätte. Für einen verlustlosen Transformator gilt Eingangsleistung gleich Ausgangsleistung. Also: Die Ströme verhalten sich umgekehrt wie die Spannungen. Prüfungsfrage
Lösung: Es wird der Primärstrom gesucht. Deshalb der Ansatz mit I1 und der Aussage: Die Ströme verhalten sich umgekehrt wie die Spannungen. ÜbertragerBei geringen Leistungen spricht man bei einem Transformator von einem Übertrager. Es soll zunächst gezeigt werden, dass man mit einem Übertrager Widerstände "übersetzen" kann. Nehmen wir an, an den Ausgang des Übertragers wird ein Widerstand R2 angeschlossen. Bei einem verlustlosen Transformator (Übertrager) gilt Das Übersetzungsverhältnis berechnet sich als Wurzel aus den Widerständen. Wenn man beispielsweise auf der Sekundärseite einen Widerstand von 400 Ohm anschließt und die Windungszahlen verhalten sich wie 1 zu 2 (primär zu sekundär), verhält sich der Übertrager so, dass man am Eingang einen Widerstand von einem Viertel feststellt, also 100 Ohm.
Prüfungsfrage
Lösung: Tipp: Rechnen Sie immer den größeren Wert durch den kleineren. dann bekommen Sie immer eine Zahl größer eins. Meine Lösung besagt: N2 verhält sich zu N1 wie 3,5 zu 1. Umgekehrt kann man auch sagen: N1 verhält sich zu N2 wie 1 zu 3,5.
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Lösung 1 mit der Formel R1 = ü2 · R2. In dieser Aufgabe ist der gegebene Widerstand auf der Sekundärseite, also R2 = 6,4 kΩ. Lösung 2: Man kann die Aufgabe auch durch Überlegung lösen. Die Widerstände verhalten sich quadratisch zu einander. Quadratisch ist hier 42 = 16. An der Wicklung mit der höheren Windungszahl ist der größere Widerstand. Also muss 6,4 durch 16 geteilt werden. Auf diese Weise lösen Sie die folgende Aufgabe. Prüfungsfrage
Balun-TransformatorIn der Hochfrequenztechnik wird folgendes Transformatorprinzip gern eingesetzt. Der „Transformator“ besteht aus nur einer einzigen Wicklung mit Mittelanzapfung. Auch hier gilt: Die Spannungen verhalten sich wie die Windungszahlen und dies ist gleich dem Übersetzungsverhältnis.
Anhand einer Formelumstellung will ich Ihnen zeigen, dass dieser Transformator bei Mittenanzapfung, das heißt wenn N2 zweimal N1 ist, Widerstände (Impedanzen) im Verhältnis 4 : 1 transformiert. Nehmen wir an, an der Wicklung N2 (Klemmen A – B) ist ein Widerstand R2 angeschlossen. Diese Formel soll nach R2/R1 umgestellt werden. Zunächst wird quadriert. Warum dieser Transformator „Balun“ (balanced - unbalanced) heißt, wird in der Lektion 10 unter „Symmetrierung“ erläutert. Prüfungsfrage
Lösung: Doppelter Windungszahl entspricht vierfacher Impedanz. Also 4 · 50 Ω = 200 Ω
Prüfungsfrage
BegleitbuchDieser Online-Lehrgang wurde mit freundlicher Genehmigung des Autors aus seinem Buch für das Internet umgewandelt.
Dieser Lehrgang basiert auf dem Prüfungsfragenkatalog 2007 der Bundesnetzagentur (BNetzA). Alle darin vorkommenden Themen wie Grundlagen der Elektrotechnik, Elektronik sowie Sender- und Empfängertechnik, Übertragungstechnik, Antennentechnik und Messtechnik aus dem Gebiet "Technische Kenntnisse" werden ausführlich erläutert. Die Erfahrung mit praktischen Lehrgängen wird genutzt, um den Prüfling in die Lage zu versetzen, jede Frage aus dem Fragenkatalog richtig zu beantworten. Dieses Buch ist auch sehr gut für das Selbststudium geeignet. Dieser Lehrgang baut auf dem Lehrgang für die Klasse E auf. Sie sollten also erst den Lehrgang für das Amateurfunkzeugnis Klasse E durchgearbeitet haben oder zumindest bei Verweisen dort nachlesen können.
*) Wenn Sie noch vor dem 1. Juni die Prüfung Klasse A (nach dem alten
Fragenkatalog Klasse 1+2) machen wollen, sollten Sie sich dieses Buch besorgen,
denn es wird in Kürze ausverkauft sein. Bis Ende Mai wird noch nach dem alten
Fragenkatalog geprüft.
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