Grundlagen der Elektrotechnik: Teiler und Leistung

Stromteiler

Ein Stromteiler ist eine Konfiguration in elektrischen Schaltkreisen, die den Strom einer Quelle auf parallel geschaltete Impedanzen unterschiedlicher Werte aufteilt.

Angenommen, wir haben eine Stromquelle I_C und n parallel geschaltete Impedanzen. Die negative Polarität der Quelle I_C sollte als Referenzknoten dienen. Die Impedanzen müssen im Stromkreis eng beieinander liegen.

Das duale Gegenstück zum Stromteiler ist der Spannungsteiler.

Gleichungen des Stromteilers

Für einen Stromteiler mit n Impedanzen ergibt sich ein System wie folgt:

Elektrische Leistung

Die elektrische Leistung ist das Verhältnis der übertragenen Energie pro Zeiteinheit, d. h. die Menge an Energie, die von einem Element in einer bestimmten Zeit geliefert oder absorbiert wird (p = dW / dt). Die Einheit im Internationalen Einheitensystem (SI) ist das Watt (W).

Wenn ein elektrischer Strom in einem Kreislauf fließt, kann eine Energieübertragung für mechanische Arbeit oder thermodynamische Prozesse stattfinden. Geräte wandeln elektrische Energie auf viele nützliche Arten um, wie zum Beispiel:

• Wärme
• Licht (Glühlampe)
• Bewegung (Elektromotor)
• Schall (Lautsprecher)
• Chemische Prozesse

Strom kann durch mechanische oder chemische Erzeugung oder auch durch die Umwandlung von Licht in einer Photozelle produziert werden. Schließlich kann Energie chemisch in Batterien gespeichert werden.

Gleichstrom (DC)

Bei Gleichstrom (DC) ist die elektrische Leistung eines Zweipols das Produkt aus der Potenzialdifferenz zwischen den Anschlüssen und der Stromstärke, die durch das Gerät fließt. Aus diesem Grund ist die Leistung proportional zu Strom und Spannung. Das heißt:

( 1 )

Stern-Dreieck-Umwandlung (Δ-Y und Y-Δ)

Zur Vereinfachung der Analyse einer Schaltung ist es manchmal wünschenswert, einen Teil einer Schaltung anders darzustellen, ohne die allgemeine Funktionsweise zu verändern.

Einige Kreise enthalten Gruppen von Widerständen, die entweder in Stern- oder Dreiecksform angeordnet sind.

Es gibt eine einfache Möglichkeit, diese Widerstände von einem Format in ein anderes zu konvertieren und umgekehrt. Dabei geht es nicht nur um die Änderung der Position der Widerstände, sondern um die Berechnung der neuen Werte, die sie annehmen müssen.

Delta-Stern-Konfigurationseinstellungen

Die verwendeten Formeln sind wie folgt:

Spannungsteiler

Ein Spannungsteiler ist eine Schaltungsanordnung, die eine Teilspannung aus einer Quelle über eine Serienschaltung von einer oder mehreren Impedanzen bereitstellt.

Angenommen, wir haben eine Spannungsquelle V_f in Serie mit n Impedanzen.

Für die Spannung an einer allgemeinen Impedanz Z_i gilt nach dem Ohmschen Gesetz:

Setzt man die zweite Gleichung in die erste ein, findet man die Spannung an der Impedanz Z_i:

Beachten Sie: Wenn der Spannungsabfall über jede Impedanz berechnet und der geschlossene Regelkreis durchlaufen wird, ist das Ergebnis null. Damit wird das zweite Kirchhoffsche Gesetz (Maschenregel) erfüllt.

Eine analoge Schaltung zum Spannungsteiler im Bereich der Stromstärke ist der oben beschriebene Stromteiler.