### PO 2017 ### ### Studiengang und Semester 4BORE:2017 ### Modulbezeichnung Elektrotechnik IV ### Englische Modulbezeichnung Electrical Engineering IV ### Art Pflichtmodul ### ECTS-Punkte 5 ### Studentische Arbeitsbelastung 15, 135 ### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung) ### Empfohlene Voraussetzungen Elektrotechnik I und II Mathematik I und II ### Pruefungsform und -dauer Klausur 2 h oder mündliche Prüfung ### Lehrmethoden und Lernmethoden Multimedial aufbereitetes Online-Studienmodul zum Selbststudium mit zeitlich parallel laufender Online-Betreuung und regelmäßigen virtuellen Lehrveranstaltungen ### Modulverantwortlicher C. Lüders (THL) ### Qualifikationsziele Die Studierenden können * symmetrische und unsymmetrische Drehstromnetze analysieren. * die verschiedenen Kurzschlussarten berechnen, die in einem Netz auftreten können. * mit Hilfe der Leitungsgleichungen, den Strom- und Spannungsverlauf über eine Leitung betrachten und wissen, welchen Einfluss der Abschlusswiderstand auf die Wellenausbreitung auf einer Leitung hat. * periodische nichtsinusförmige Vorgänge mit Hilfe der Fouriertransformation analysieren. Anhand der Anwendungsbeispiele verstehen sie die Bedeutung dieser Methode für technische Problemstellungen. * die Laplace-Transformation zur Analyse von Schaltungen verwenden. * das Verhalten einer unbekannten Schaltung aus der Antwort der Schaltung auf eine bekannte Erregung berechnen. * Schaltvorgänge bei Schwingkreisen analysieren. Dabei unterscheiden sie zwischen freien und erzwungenen Schwingungen. Sie können die dabei auftretende inhomogene Differentialgleichung mit einer direkten mathematischen Lösung sowie mittels der Laplace Transformation lösen. ### Lehrinhalte **Netzberechnung** Analyse symmetrischer und unsymmetrischer Drehstromsysteme: Symmetrische Komponenten (Mit-, Gegen-, Nullimpedanz); Symmetrische, Ersatzschaltbilder der Betriebsmittel (Trafo und Generator); Per Unit System Kurzschluss im Netz: Symmetrischer Kurzschluss; Komponentenersatzschaltbild; 3-phasiger Kurzschluss, 1-phasiger Kurzschluss, 2-poliger Kurzschluss mit und ohne Erdberührung Leitungsgleichungen: Ersatzschaltbild einer Leitung, Ausbreitungs-, Dämpfungs- Phasenkoeffizient, Wellenwiderstand, Reflexion am Leitungsende **Nichtsinusförmige Vorgänge** Bildung der Fourier-Reihen durch Sinus- und Cosinusschwingungen. Diskretisierung der Fourier-Reihe, Verhalten der approximierten Funktion an Sprungstellen, Amplituden-Phasen-Form der Fourier-Reihe, Darstellung der Fourier-Reihe durch komplexe Koeffizienten; Stoß- und Sprungfunktion, Spannungssprung, Laplace-Transformation der Elemente R, L und C. Analyse eines Netzes mit der Laplace-Transformation, Netzwerke mit einem Speicherelement (Auf- und Entladen eines Kondensators, Ein- und Ausschalten einer Induktivität; Netzwerke mit zwei Speicherelementen (Zwei ge- und entkoppelte RC-Tiefpassschaltungen); Übertragungsfunktion, Ortskurve, Bodediagramm, Übertragungsfaktor, Sprungantwort und Übergangsfunktion, Grenzfrequenz und Anstiegszeit **Schaltvorgänge beim Schwingkreis** Analyse eines Reihenschwingkreises, der aus R, L und C besteht und von einer Gleichspannungsquelle getrennt und kurzgeschlossen wird. Erläuterung, welche Größen sich nur stetig ändern können. Anwendung der direkten mathematischen Lösung; Untersuchung eines Reihenschwingkreises, der mit einer sinusförmigen Spannung variabler Frequenz erregt wird; Untersuchung eines Reihenschwingkreises, der zunächst energielos ist und auf den anschließend eine sinusförmige Spannung geschaltet wird. ### Literatur Böge, Wolfgang (2009): Vieweg Handbuch Elektrotechnik. Wiesbaden: Springer Fachmedien. Führer, Arnold; Heidemann, Klaus; Nerreter, Wolfgang (2012): Grundgebiete der Elektrotechnik. Band 1: Stationäre Vorgänge. 9., aktualisierte Aufl. München: Hanser Verlag. Führer, Arnold; Heidemann, Klaus; Nerreter, Wolfgang (2011): Grundgebiete der Elektrotechnik. Band 2: Zeitabhängige Vorgänge. 9., aktualisierte Auflage. München: Hanser Verlag. Führer, Arnold; Heidemann, Klaus; Nerreter, Wolfgang (2015): Grundgebiete der Elektrotechnik. Band 3: Aufgaben. 3., neu bearbeitete Auflage. München: Hanser Verlag. Gieck, Kurt; Gieck, Reiner (2013): Technische Formelsammlung. 33., neu bearb. Aufl. München: Hanser Verlag. Papula, Lothar (2014): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. 14., überarb. und erw. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg (Studium). Papula, Lothar (2015): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. 14., überarb. und erw. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg. Papula, Lothar (2014): Mathematische Formelsammlung. Für Ingenieure und Naturwissenschaftler ; mit zahlreichen Rechenbeispielen und einer ausführlichen Integraltafel. 11., überarb. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg. Papula, Lothar (2010): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Klausur- und Übungsaufgaben. 4., überarbeitete und erweiterte Auflage. Wiesbaden: Vieweg + Teubner (Studium). Weißgerber, Wilfried (2015): Elektrotechnik für Ingenieure 1: Gleichstromtechnik und Elektromagnetisches Feld. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium. 10., durchges. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg Weißgerber, Wilfried (2015): Elektrotechnik für Ingenieure 2: Wechselstromtechnik, Ortskurven, Transformator, Mehrphasensysteme. 9., durchges. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg Weißgerber, Wilfried (2015): Elektrotechnik für Ingenieure 3: Ausgleichsvorgänge, Fourieranalyse, Vierpoltheorie. 9., durchgesehene Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg ### Titel der Lehrveranstaltung Elektrotechnik IV ### Dozent M. Pelka (THL) ### SWS 4