Versuch: Stern-Dreieck-Transformation, Verbindung linearer Zweipole

Werner-v.-Siemens-Labor für elektrische Antriebssysteme
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. H. Biechl
Prof. Dr.-Ing. E.-P. Meyer
Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 1
(GET1)
Versuch 3
Stern- Dreieck-Transformation
Verbindung linearer Zweipole
Lernziel:
Ziel dieses Versuches ist es einerseits die in der Vorlesung gezeigte Stern-Dreieck-Transformation in der
Praxis umzusetzen und die Messergebnisse mit den Rechenwerten zu vergleichen.
Weiterhin werden zwei lineare, aktive Zweipole verschaltet. Die sich ergebene Spannung sowie der
Strom an der Verbindungsstelle sollen sowohl über Rechnung als auch Messung bestimmt und
anschließend verglichen werden.
Das Übertragen der theoretisch gewonnenen Erkenntnisse auf konkrete elektrische Schaltungen und die
messtechnische Verifikation sollen dazu beitragen, den vermittelten Stoff weiter zu vertiefen und zu
verfestigen.
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1. Versuche
1.1 Netzwerkanalyse mit Stern-Dreieck-Transformation
Man baue die nachfolgend skizzierte Schaltung 1 auf:
R 2 =
270Ω
I 2
U AC
R 4 =
A B C
R 1 =
100Ω
R 3 =
68Ω
100Ω
I
U=
10V
I 6
R 6 =
100Ω
R 5 =
270Ω
I 5 I 7
I 1 I 3 I 4
D
R 7 =
300Ω
Last
R L
100Ω
1.1.1 Vorbereitung
1.1.1.1 Man berechne den Ersatzwiderstand R AC der sich zwischen den Klemmen A und C
ergibt.
1.1.1.2 Welche Werte ergeben sich für die Ströme und Spannungen in den Zweigen 1 bis 7,
sowie an der Last.
1.1.1.3 Die Ergebnisse sind in Tabelle 1.1.1 einzutragen.
1.1.2 Versuchsdurchführung
1.1.2.1 Man messe die Spannung U AC sowie den Strom I 1 und bestimme hierüber den
Widerstand R AC .
1.1.2.2 Die Spannungen aus Tabelle 1.1.1 sind messtechnisch zu ermitteln, dabei können
die Ströme über das Ohmsche Gesetz bestimmt werden.
1.1.2.3 Die Ergebnisse sind in Tabelle 1.1.2 einzutragen.
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Tabelle 1.1.1 (Vorbereitung)
Zweig 1 2 3 4 5 6 7 Last AC
U [V]
I [mA]
Tabelle 1.1.2 (Versuch)
Zweig 1 2 3 4 5 6 7 Last AC
R [Ω]
U [V]
I [mA]
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1.2 Untersuchungen Stern-Dreieck-Transformation
Man baue die nachfolgend skizzierte Schaltung 2 auf:
A
I 1
R 1 =
300Ω
B
I AD
R AD
D
R BD
I BD
I L
U=
10V
R 2 =
300Ω
R CD
I 2
I 3
I CD
R 3 =
300Ω
R L
100Ω
C
I 4
R 4
270Ω
1.2.1 Vorbereitung
1.2.1.1 Man berechne die Ersatzwiderstände R AD , R BD und R CD .
1.2.1.2 Es sind die in Tabelle 1.2.1 angegebenen Ströme und Spannungen sowohl für die
Dreieck- als auch die Sternschaltung zu berechnen.
1.2.1.3 Alle Werte sind in Tabelle 1.2.1 einzutragen.
1.2.2 Versuchsdurchführung
1.2.2.1 Man messe alle in der Tabelle 1.2.2 angegebenen Spannungen und bestimme über
das Ohmsche Gesetz die entsprechenden Ströme. Dies ist zunächst für die
Dreieck- und anschließend für die Sternschaltung durchzuführen.
1.2.2.2 Wie verhält sich die geänderte Schaltung bezüglich der Klemmen A, B und C? Wie
lassen sich die Abweichungen erklären?
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Tabelle 1.2.1 (Vorbereitung)
Zweig Last 4 1 2 3 AD BD CD
U [V]
I [mA]
Tabelle 1.2.2 (Versuch)
Zweig Last 4 1 2 3 AD BD CD
R [Ω]
U [V]
I [mA]
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1.3 Verbindung linearer Zweipole
Man baue die nachfolgend skizzierte Schaltung 3 auf:
A
C
U e1 =
3V
R 1 =
1kΩ
R 2 =
270Ω
I 1 I 2 R 3 =
R 4 =
100Ω
100Ω
U AB U U CD
R 5 =
1kΩ
U e2 =
5V
B
D
Zweipol 1 Zweipol 2
1.3.1 Vorbereitung
1.3.1.1 Für die Zweipole 1 und 2 sind die jeweiligen Ersatzspannungsquellen bestehend
aus U 0 und R i zu berechnen.
1.3.1.2 Die Zweipole werden nun über AC und BD verbunden. Man berechne die Spannung
U und den Strom I AC .
1.3.1.3 Die berechneten Werte sind in Tabelle 1.3.1 einzutragen.
1.3.2 Versuchsdurchführung
1.3.2.1 Man messe die Spannung U AB und U CD für offene Verbindungen AC und BD.
1.3.2.2 Nun werden die Zweipole über AC und BD verbunden. Man messe die Spannung U
und den Strom I AC .
1.3.2.3 Die berechneten Werte sind in Tabelle 1.3.1 einzutragen.
1.3.2.4 Welche prozentualen Abweichungen zwischen Messung und Rechnung ergeben
sich für die Spannung U und den Strom I AC ?
f
Rechenwert - Messwert
= ⋅ 100%
Rechenwert
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Tabelle 1.3.1
U 01
[V]
R i1
[Ω]
U 02
[V]
R i2
[Ω]
U
[V]
I AC
[mA]
Vorbereitung
Versuch
Abweichung
f [%]
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