1 Synchrondrehzahlen
Berechnen Sie die synchrone Drehzahl eines Polrades zur Errechnung der Frequenz f 50Hz, wenn das Polrad 2, 4, 6, 8, .. bis .. 20 Pole aufweist.
Erstellen Sie eine Tabelle.
Formel
p n120 f
p Polzahl
2 Pozahl SBB-Generator
Ein SBB-Generator wird durch eine Turbine mit 500U /min. getrieben.
Wie viele Pole besitzt das Polrad?
f Hz
4 Pole
3 Frequenz eines Generators
Ein 18-Poliger Generator dreht mit 2000U /min. Welche Frequenz weist die entstehende Wechselspannung auf?
300 Hz
120 n f p
p Polzahl
60 n f p
p Polpaarzahl
4 Wellenlänge Radiosender
Ein Radiosender verbreitet sein Signal mit einer Frequenz von 88 MHz. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt 300'000 km/s. Welche Wellenlänge weist dieses Signal auf?
m 409 , 3
Antenne
Eine Antenne ist eine technische Anordnung zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer
Wellen, oft zur drahtlosen Kommunikation. Sie wandelt als Sendeantenne leitungsgebundene
elektromagnetische Wellen in Freiraumwellen um, oder umgekehrt als Empfangsantenne
die als Freiraumwelle ankommenden elektromagnetischen Wellen zurück in leitungsgebundene elektromagnetische Wellen.
Wesentlich dafür ist die Anpassung des Wellenwiderstandes der Leitung an den Wellenwiderstand
des Vakuums.
Um die zwangsläufig auftretende Richtwirkung während der Abstrahlung zu verstärken oder gezielt zu verringern werden oft mehrere Einzelantennen zu einer
Gruppenantenne zusammengeführt.
Antennenlänge Die Baugröße liegt in der Größenordnung der Wellenlänge, bei kurzen Wellenlängen auch ein Vielfaches und bei sehr langen
auch einen Bruchteil der Wellenlänge und reicht von mehreren hundert Metern für den Längstwellenbereich bei unter 10 kHz bis hinab zu Bruchteilen von
Millimetern für den Höchstfrequenzbereich bei über 1
THz.
Vom Schwinkreis zur Antenne
5 Nachrichten Modulation
Es soll eine aufmodulierte Nachricht über ein Netzkabel bei 50 Hz übertragen werden. Wie gross ist die Wellenlänge? Nach welcher Zeit kommt das Signal im 1000 km entfernten Empfangsort an?
6 Nachrichten Modulation
Es soll eine aufmodulierte Nachricht über die Luft bei 800 MHZ übertragen werden. Wie gross ist die Wellenlänge? Nach welcher Zeit kommt das Signal im 1000 km entfernten Empfangsort an?
7 Generatorsignal
Wie lange dauert es, bis ein in einem Generator erzeugtes 50Hz Signal in einem 3000 km entfernten Verbraucher angelangt ist (c 300'000km/s).
8 Sprachsignal
Wie lange dauert es, bis ein mittleres Sprachsignal, welches in einem Mikrofon erzeugt wurde – analog bei einem 200 m entfernten Lautsprecher zu hören ist? (c 300'000km/s).
Würden zwei Lautsprecher das Signal umsetzen und ein Lautsprecher wäre unmittelbar neben dem Zuhörer und der andere Lautsprecher 50m entfernt vom Zuhörer, was würde passieren?
9 Zündtrafo
Die Aufschrift auf einem Zündtrafo lautet: Umax 14,5kV . Bestimmen Sie den Effektivwert.
kV 25 , 10
10 Kondensator
Die maximal zulässige Spannung eines Kondensators ist laut Aufschrift V
250 . An welchen maximalen Effektivwert einer Wechselspannung kann der Kondensator angeschlossen werden?
V 5 , 353
11 Kathodenstrahl-Oszillograph (KO)
Mit einem KO werden Strom und Spannung eines ohm’schen Verbrauchers aufgezeichnet.
Werte: imax 3,2A; umax 311V
Bestimmen Sie die Leistung des Verbrauchers.
12 Induzierte Spannung
Welche Spannung wird in induziert, wenn 10 m Leiter sich mit einer Geschwindigkeit von 50 m/s durch ein Magnetfeld von 0,8 T bewegen?
13 Elektromagnetische Induktion:
Grundlagen - Generatorprinzip und Motorprinzip
Die beiden weichmagnetischen Hufeisen werden durch Gleichströme erregt.
a) Bestimmen Sie die Polaritäten der magn. Pole am Hufeisen des Generators und des Motors (Nordpol = rote Farbe, Südpol = blaue Farbe).
b) Das Drahtstück des Generators wird nach rechts bewegt.
Bestimmen Sie die Stromrichtung in der Verbindungsleitung
(Kreuz, Punkt = rote Farbe) zwischen Generator und Motor. Tragen Sie die zwei bekannten Formeln für die Berechnung der induzierten Spannung unten in den Kästen ein.
c) Zeichnen Sie alle magnetischen Flussrichtungen (grüne Farbe) in der Skizze ein.
d) (Die Ablenkungsrichtung der Motorschlaufe bestimmen und die Formel der Kraftwirkung auf einen stromdurchflossenen Leiter unten im Kasten eintragen.
F GG
F
Formel der induzierten
Spannung Formel der Kraftwirkung auf den stromdurchflossenen Leiter
14
15
Wechselstromgenerator
Ein sechspoliger Wechselstromgenerator hat eine Drehzahl von
1000min1.
Welche Frequenz hat die von ihm erzeugte Wechselspannung?
Hz 50
Bei einem sechspoligen deiphasigen Wechselstromgenerator mus jede
Phase drei Polpaare aufweisen.
15
16
Rundsteuerungsanlage
Die Signalspannung in einer Rundsteueranlage hat eine
Schwingungsdauer von 2,5 ms. Wie gross ist die Signalfrequenz?
Hz 400
Rundseuerungsanlage Empfänger mit optischer Programmier-Schnittstelle
Rundsteuersender
16
18
Scheitelwert versus Effektivwert
Bei Anschluss an 230 V / 50 Hz fliesst in einem Heizwiderstand ein Strom mit dem Scheitelwert Î = 12 A.
Welchen Widerstandswert hat der Heizwiderstand ?
11 27,
17 Stehende Welle für den Antennenempfang
In der nachfolgende Aufgaben soll eine Antenne mit der Länge von 2m in einem Frequenzbereich von 150MHz und 300MHz untersucht werden.
Als Simulation wird eine 2m Lange Leitung aufgebaut, bei welcher in der Mitte eine Glimmlampe angeschlossen wird.
Aufgabe a)
Welche Formel beschreibt den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge.
Aufgabe b)
Wie groß ist die Wellenlänge Lambda der Welle in der Antenne, wenn die Frequenz 150 MHz ist?
Aufgabe c)
Wie groß ist die Wellenlänge Lambda neu der Welle in der Antenne, wenn die Frequenz doppelt so groß ist?
Aufgabe d)
Dann können Sie nun in beiden Fällen den Abstand der Knoten (rot) und Bäuche (blau) in der stehenden Welle in der Antenne einzeichnen.
Aufgabe e)
In welchen Ihrer zwei Bilder ist in der Mitte der Antenne, also ein Wellenbauch, und in welchem ein Wellenknoten?
Aufgabe f)
In welchem Fall ist also in der Mitte der Antenne ein elektrisches Feld, das Elektronen hin und her beschleunigt und dadurch Strom fließen lässt, und in welchem Fall nicht?
Wellenlänge f
c
m 2
m 1
Wellenbauch bei b) Wellenknoten bei c) Wenn die Glimmlambe
leuchtet ist ein E-Feld vorhanden, ansonsten nicht
Stehende Welle zwischen zwei Reflektoren Zwischen zwei Reflektoren können
sich nur stehende Wellen mit bestimmten Wellenlängen bilden.
Alle möglichen Wellenlängen werden als Eigenfrequenzen oder
Eigenresonanzen bezeichnet.
Bei einer stehenden elektromagnetischen Welle gilt, dass die elektrische Feldstärke am
reflektierenden Leiter null sein muss, wohingegen die magnetische Feldstärke dort immer
einen Schwingungsbauch besitzt.
Bei der resultierenden elektromagnetischen Welle sind
nun elektrisches Feld und magnetisches Feld um 90°
phasenverschoben, wobei das E- und H-Feld der hin- bzw.
rücklaufenden Welle phasengleich sind.
18 Zeitzeichensender
Der für die Schweiz aktuelle deutsche Zeitzeichensender arbeitet mit einer Frequenz von 77,5kHz.
Welcher Wellenlänge entspricht dies?
Langwelle
Der Langwellenbereich erstreckt sich von 153kHz bis 279 kHz. Dieser Bereich wird wie die Mittelwelle unterteilt in Frequenzen im 9kHz Abstand, weshalb es also 15 Kanäle auf LW gibt,
auf denen gesendet werden kann.
Lediglich rund um 180kHz wird von dem 9kHz Raster abgweichen.
Da hier eigentlich 2
Langwellensender auf der gleichen Frequenz wären und sich gegenseitig erheblich stören würden.
Mittelwelle
Als Mittelwellen (MW oder MF für engl. Medium Frequency bzw. auf Empfangsgeräten oft mit AM für
„Amplitudenmodulation“ bezeichnet) bezeichnet man elektromagnetische Wellen im Bereich von 300 kHz (1000m Wellenlänge) bis 3000 kHz (100m).
Kurzwelle
Der Frequenzbereich der Kurzwelle erstreckt sich definitionsgemäß von 3MHz bis 30MHz. Dies entspricht einer Wellenlänge von 100 m bis 10 m.
m 2
Sender Schweiz Der Langwellensender HBG in Prangins (VD) verbreitete seit 1966
auf einer Frequenz von 75 kHz offizielle, auf die koordinierte Weltzeit abgestimmte Zeitzeichen.
Dieser Sender ist seit 1. Januar 2012 eingesztellt.
Sender Deutschland Viele Geräte sind mit Empfängern
ausgerüstet, die sowohl auf den Sender HBG wie auch auf den
deutschen Sender DCF77 ausgelegt sind und werden somit weiterhin einwandfrei funktionieren.
Der grösste Teil solcher Geräte auf dem Markt ist ohnehin nur auf
diesen deutschen Zeitzeichensender ausgelegt; das
gilt etwa für alle Funkarmbanduhren.
HBG Schweiz ,75kHz USB Sendete bis 2011
DCF77 Deutschland 77,5kHz LSB Zeitzeichensender
Modulationen USB/LSB USB = Unteres-, OSB = oberes Seitenband (englisch LSB Lower
Sideband und USB Upper Sideband) Ein SSB-Signal entsteht durch Frequenzversatz (Mischung) des zu übertragenen Basisbandsignals,
also etwa des Sprachfrequenzbandes, in den endgültigen Frequenzbereich. Der
Betrag des Frequenzversatzes bezeichnet die Sendefrequenz.
Das SSB-Signal weist somit die gleiche Bandbreite auf wie das
modulierende Signal.
SSB Die Einseitenbandmodulation (SSB, engl.: Single-Sideband Modulation) ist ein spektrum- und
energieeffizientes Modulationsverfahren zur Sprach-
und Datenübermittlung auf Funkverbindungen, das unter anderem im Kurzwellenbereich für
mobile Funkanlagen (Seefunk, Flugfunk auf Langstrecken, Militär,
Amateurfunk) verwendet wird.
19
RE 1.341
Effektivwert, Scheitelwert
Mit einem Voltmeter werden 230V gemessen.
a) Wie gross ist der Scheitelwert dieser Spannung?
b) Zeichnen Sie den Spannungsverlauf uUˆsin auf, im Bereich
0
bis 450, Uˆ 100%! c) Wie goss ist der Effektivwert in %?
3 0 6 0 1 2 0
0 9 0 1 5 0 1 8 0 2 1 0 2 4 0 2 7 0 3 0 0 3 3 0 3 6 0 3 9 0 4 2 0 4 5 0
V 3 , 325
% 7 , 70
Analog-Messgerät
Digital-Messgerät
20
RE 1.349
Fequenz, Periodendauer
Wie lange dauert in unserem Normalnetz mit der Frequenz 50Hz eine Periode? Zeichnen Sie den Spannungsverlauf uUˆsin auf, im Bereich
0
bis 450, Uˆ 100% und tragen eine Periode ein!
3 0 6 0 1 2 0
0 9 0 1 5 0 1 8 0 2 1 0 2 4 0 2 7 0 3 0 0 3 3 0 3 6 0 3 9 0 4 2 0 4 5 0
ms 20
21
RE 1.359
Kreisfrequenz
Welche Kreisfrequenz ergibt sich für einen Wechselstrom von 1623Hz? 104,7s1
22
RE 1.367
Frequenz, Wellenlänge
Welcher Wellenlänge entspricht ein Wechselstrom von 200Hz? 1500km
23
RE 1.342
Effektivwert, Scheitelwert
Eine Drahtisolation wird mit 2kV -Wechselspannung (50Hz ) geprüft.
a) Machen Sie eine Signalskizze einer Halbperiode der Wechselspannung!
b) Wie gross müsste die Prüfgleichspannung sein?
kV 828 , 2
24
RE 1.350
Frequenz, Periodendauer
Die Rundsteuerung eines UW arbeitet mit einer Frequenz, die einer Periodendauer von 0,0021s entspricht.
a) Berechnen Sie die Frequenz!
b) Machen Sie eine Skizze der dreiphasigen Paralleleinkopplung vom Einspeispunkt bis zur Signalempfang im RSE!
Paralleleinkopplung Dreiphasig
Parallelankopplungen werden, wie der Name schon erkennen lässt, parallel zum einspeisenden Umspanner an das Netz angeschaltet. Zur Anwendung kommt die Parallelankopplung bei Sendefrequenzen über ca. 200 Hz.
Die Tonfrequenzsignale vom Rundsteuersender werden über Isoliertransformator, Kopplungsinduktivität und Kopplungskondensatoren dem Versorgungsnetz überlagert.
Paralleleinkopplung Einphasig
Die einphasige Parallelankopplung wird überwiegend zur Aussteuerung von Niederspannungsnetzen angewendet.
Eine Einspeisung in Mittelspannungsnetze ist nur möglich, wenn untergeordnete Niederspannungsnetze über einphasige Transformatoren oder
Drehstromtransformatoren in Stern/Stern-Schaltung versorgt werden.
Serielleinkopplung Dreiphasig
Dreiphasige serielle Wandler- und
Transformatorankopplungen beschränken sich auf den Einsatz im Mittel- und Hochspannungsbereich. Sie werden vom gesamten netzfrequenten Strom durchflossen, ihr Ausstellungsort ist daher mit dem Einspeiseort des Energienetzes (Umspannwerk, Kraftwerk) identisch.
Serielleinkopplung Einphasig
Die einphasige oder gleichphasige Serienankopplung - früher wurde auch teilweise der Begriff homopolar verwendet - wird nur für Einspeisungen in das Niederspannungsnetz angewendet. Sie wird sehr selten angewendet, da zu jeder Einspeisestelle (Netzstation) eine Fernmeldeverbindung notwendig ist, um die Sendesignale von der Sendezentrale zum Rundsteuersender zu übertragen.
Hz 2 , 476
Prinzip der Rundsteuerung In der Installation können durch
den Energieversorger verschiedene Geräte „Ein- und Ausgeschaltet werden“, damit die
Energieverteilung möglichst optimiert werden kann und damit die Spitzenleistung minimiert wird.
Impulsraster Decabit Hier wird jeder Befehl durch eine 5-
aus10-Auswahl gebildet. Der Ausschaltbefehl weist die invertierte Impulsbelegung wie der
Einschaltbefehl auf.
Einkoppelsignal Heute werden praktisch nur noch statische Umrichter mit Thyristor- oder Transistortechnik eingesetzt.
Ein Umrichter formt eine Wechselspannung bestimmter Spannung und Frequenz in eine
Wechselspannung anderer Spannung und Frequenz um. Die
Umrichter arbeiten fast ausschließlich mit Gleichspannungszwischenkreis,
d.h. die vorgegebene Wechselspannung wird zuerst
gleichgerichtet und geglättet.
Anschließend formt eine Wechselrichterschaltung aus der so erhaltenen Gleichspannung die
gewünschte tonfrequente Wechselspannung.
Decabit-Impulsraster
Code 58 Ein 0110100110
Code 58 Aus 1001011001
Der Sender muss mit dem Energieversorgungsnetz über Koppelglieder verbunden werden.
Die Koppelglieder oder auch Ankopplungen gestatten die
Überlagerung der Tonfrequenzspannung in das 50-
Hz-Netz. Unterschieden werden Ankopplungen nach den zwei Grundvarianten Serienankopplung
und Parallelankopplung.
25
RE 1.360
Kreisfrequenz
Die Kreisfrequenz einer Spannung ist 314,16s1. Bestimmen Sie die zugehörige Frequenz!
Hz 50
26
RE 1.368
Frequenz, Wellenlänge
Mit welcher Frequenz arbeitet ein Radiosender, der eine Wellenlänge von m
1100 hat?
Langwelle
Der Langwellenbereich erstreckt sich von 153kHz bis 279 kHz. Dieser Bereich wird wie die Mittelwelle unterteilt in Frequenzen im 9kHz Abstand, weshalb es also 15 Kanäle auf LW gibt,
auf denen gesendet werden kann.
Lediglich rund um 180kHz wird von dem 9kHz Raster abgweichen.
Da hier eigentlich 2
Langwellensender auf der gleichen Frequenz wären und sich gegenseitig erheblich stören würden.
Mittelwelle
Als Mittelwellen (MW oder MF für engl. Medium Frequency bzw. auf Empfangsgeräten oft mit AM für
„Amplitudenmodulation“ bezeichnet) bezeichnet man elektromagnetische Wellen im Bereich von 300 kHz (1000m Wellenlänge) bis 3000 kHz (100m).
Kurzwelle
Der Frequenzbereich der Kurzwelle erstreckt sich definitionsgemäß von 3MHz bis 30MHz. Dies entspricht einer Wellenlänge von 100 m bis 10 m.
kHz 7 , 272
27
RE 1.343
Effektivwert, Scheitelwert
Eine Funkenstrecke (UA) ist für 4000V Gleichspannung eingestellt.
Ü b e r s p a n n u n g s a b l e i t e r ( U A ) z w i s c h e n A d e r g e g e n E r d e
Bei welcher minimalen Wechselspannung erfolgt der Überschlag?
kV 828 , 2
Oberirdischer Telefonanschluss
Funkenstrecken in der Grobsicherung
L
A E E N e t z z u le it u n g
F r e il e i t u n g
I n h o u s - I n s t a l la t io n
G r o b s i c h e r u n g
Ü b e r s t r o m s c h u t z m i t R ö h r e n s ic h e r u n g
E r d e G r o b f u n k e n s t r e c k e Ü b e r s p a n n u n g s s c h u t z
F e i n f u n k e n s t r e c k e Ü b e r s p a n n u n g s s c h u t z
Unterirdischer Telefonanschluss
Funkenstrecken im Hausanschlusskasten
a b
G e e r d e t e r K a b e l m a n t e l T r e n n b ü g e l
B L U T Z H A K
Blutz (Blitzschutz) = in Verbindungsstecker eingebauter
UA
28
RE 1.351
Frequenz, Periodendauer
Ein Radiosender strahlt seine Programme mit einer Trägerfrequenz aus, die einer Reriodendauer von 0,1315s gleichkommt.
Bestimmen Sie die Trägerfrequenz!
MHz 605 , 7
Trägerfrequenz In der Übertragungstechnik ist der
Träger normalerweise eine Sinusschwingung einer bestimmten Frequenz. Bei Funksendern ist dieser oft zugleich
die Nennfrequenz der abgestrahlten Funkwelle. Bei Infrarot- oder Laser-Übertragung
oder auch anderen Trägerfrequenzverfahren können jedoch andere, abweichende oder
mehrere Trägerfrequenzen zugleich verwendet werden.
Modulation Auf einer Trägerfrequenz lassen
sich unterschiedliche Informationen unabhängig voneinander so aufmodulieren,
dass sie sich empfängerseitig trennen lassen. Auf diese Weise
kann man beispielsweise zu Autoradios neben der
„Vordergrundmusik“ weitere Hintergrundinformationen wie RDS
oder die Senderkennung übertragen.
Vielfachnutzung Die Vielfachausnutzung einer Kabel-, Lichtwellenleiter- oder Funkverbindung (Richtfunk, Satellitenfernsehen) für einige
Hundert gleichzeitig geführte Telefongespräche oder mehrere
Fernsehprogramme wäre ohne raffinierte Modulationsverfahren
undenkbar.
DSL
Bei DSL kann man gleichzeitig und unabhängig voneinander digitale
Internet-Daten senden und empfangen, nebenbei kann man
auch noch telefonieren.
29
RE 1.361
Kreisfrequenz
Bei Telefongesprächen rechnet man mit einer mittleren Frequenz von Hz
800 .
Wie gross ist demnach die mittlere Kreisfrequenz?
5027s1
Frequenzbereich analoge Telefonie Bei analogen Telefonen werden nur Frequenzen von ca. 300 Hz bis
3,4 kHz übertragen (Bandbreite also 3,1 kHz). Nach CCITT soll der Signal-Rauschabstand besser sein als 34dB. Unterschreitet es 18dB, ist das Sprachverständnis deutlich eingeschränkt. Die Grundfrequenz der Sprache bei Menschen beträgt aber beim Mann ca. 100 Hz und bei der Frau ca. 200 Hz. Dass der
Gesprächspartner am Telefon trotzdem erkennt, ob er mit einem Mann oder einer Frau spricht, liegt an den Obertönen der Sprache.
Diese höheren Frequenzen werden am Telefon übertragen und das menschliche Gehirn rekonstruiert
aus den Obertönen die Grundfrequenz. Diesen Effekt nennt man virtuelle Tonhöhe.
CCITT
Commité Consultatif Internationale Télégrafique et Téléfonique
ITU
International Telecommunication Union
Rauschabstand Das Signal-Rausch-Verhältnis
dient als Bewertungszahl zur Beurteilung der Qualität eines
(analogen) Kommunikationspfades.
30
RE 1.369
Frequenz, Wellenlänge
Ein Radargerät sendet mit der Wellenlänge von 12,84mm. Wie gross ist die Sendefrequenz?
GHz 36 , 23
Radar
Radar ist die Abkürzung für Radio Detection and Ranging (frei übersetzt: „Funkortung und Funkabstandsmessung“)
GHz 3 bis
GHz 300
Ein Radargerät ist ein Gerät, das elektromagnetische Wellen gebündelt als sogenanntes Primärsignal aussendet, die von Objekten reflektierten „Echos“ als Sekundärsignal empfängt und
nach verschiedenen Kriterien auswertet. So können Informationen über die Objekte gewonnen werden. Meist handelt
es sich um eine Ortung (Bestimmung von Entfernung und
Winkel). Es gibt je nach Einsatzzweck unterschiedliche
Radarprinzipien wie das Wetterradar, das harmonische Radar und das Überhorizontradar.
31
RE 1.344
Effektivwert, Scheitelwert
Ein Amperemeter zeigt einen Strom von 43A an.
Wie gross ist der Scheitelwert des Stromes?
Ergänzen Sie die Formeln für die Messbereichserweiterungen!
A 81 , 60
Amperemeter Ein Strommessgerät (auch als
Strommesser oder umgangssprachlich als Amperemeter bezeichnet) dient zur
Messung der elektrischen Stromstärke.
Messbereichserweiterung Strom
Spannung
32
RE 1.352
Frequenz, Periodendauer
Der Normalton a schwingt in der Sekunde 440 mal.
a) Welches ist der Ton a in der C-Dur Tonleiter notiert im Violinschlüssel?
b) Wie gross ist die Frequenz des Tones a? c) Wie lange dauert eine Schwingung?
Hz 440
ms 27 27 , 2
Die Tonleiter
Ton Frequenz [Hz]
c 261,63
d 293,66
e 329,63
f 349,23
g 392,00
a 440,00
h 493,88
c’ 523,25
Summton Ton vor dem Wählvorgang der Telefonnummer
Wählton (425Hz)
33
RE 1.362
Kreisfrequenz
Eine Rundsteuerung arbeitet mit einer Kreisfrequenz von 6594s1. a) Berechnen Sie die Codier-Frequenz des Rundsteuersignales!
b) Welche Trägerfrequenz hat der Rundsteuersender?
Rundsteuerung mit Decabi Schema für Einzelspeicher
Hz 1049
Hz 50
Rundsteuerung Kommando Decabit-Impulsraster
Code 35 Ein 1110011000
Code 35 Aus 0001100111
Code 36 Ein 1110010100
Code 36 Aus 0001101011
Code 37 Ein 1110001100
Code 37 Aus 0001110011
Code 45 Ein 1101010100
Code 45 Aus 0010101011
Code 46 Ein 1101010010
Code 46 Aus 0010101101
Code 47 Ein 1110000110
Code 47 Aus 0001111001
35 Kombinierte Speicher- 36 und Direktheizung 37 Freigabe Speicher 45 Kombinierte Speicher- 46 und Direktheizung 47 Freigabe Direktheizung
34
RE 1.370
Frequenz, Wellenlänge
Zur Steuerung von Strassenlampen sendet eine Rundsteuerung einen Strom von 1060Hz ins Netz.
Berechnen Sie die entsprechende Wellenlänge!
km 283
35
RE 1.345
Effektivwert, Scheitelwert
Bei einem Prüfversuch wurde ein Strom von 30kA gemessen.
Berechnen Sie den Scheitelwert!
kA 43 , 42
36
RE 1.353
Frequenz, Periodendauer
Ein Ofen für dielektrische HF-Erwärmung von Presstofftabletten arbeitet bei einer Periodendauer von 25109s.
Berechnen Sie die Arbeitsfrequenz des Ofens!
MHz 40
HF-Erwärmung (Dielektrische Erwärmung) Bei dielektrischer Erwärmung oder kapazitiver Erwärmung entsteht die Wärme im Werkstoff selbst. Die
erforderliche Energie wird elektromagnetisch bei sehr hoher
Frequenz (im MHz- oder GHz- Bereich) mittels Funkwellen übertragen. Der zu erwärmende
Werkstoff, das Dielektrikum, befindet sich zum Beispiel zwischen zwei Platten, die die Elektroden des Kondensators bilden. Während des Prozesses wird das Dielektrikum erwärmt. Der
physikalische Vorgang der Erwärmung beruht auf der Erhöhung der inneren Energie des
Werkstoffs.
So beträgt bei der Betriebsfrequenz 2,45 GHz eines
Mikrowellenherdes die Eindringtiefe des Feldes in das Material nur einige Zentimeter.
Allgemein lassen sich Materialien mit hohem Wassergehalt gut
erwärmen.
37
RE 1.363
Kreisfrequenz
Ermitteln Sie die Kreisfrequenz bei 175kHz ! 1,0996106s1
38
RE 1.371
Frequenz, Wellenlänge
In einem Schwimmbad lassen sich Sonnenhungrige mit einem UV-Strahler bräunen, der mit 91015Hz arbeitet.
Welche Wellenlänge haben die UV-Strahlen?
nm 33 , 33
UV-Strahler
Die Lichttherapielampe ist ein erfolgreiches Lichttherapiegerät.
Voraussetzung für eine medizinische Lichttherapielampe
ist eine Lichtintensität von mindestens 2500 Lux.
Lichttherapielampen mit medizinischer Bescheinigung erfüllen alle Bedingungen für eine
gute Behandlung. Das Licht flackert nicht und leuchtet regelmäßig. Es handelt sich um
ganz spezielle Lampen. Nicht jedes Licht, zum Beispiel das der
Halogenlampen, ist für die Lichttherapie geeignet.
39
RE 1.346
Effektivwert, Scheitelwert
Welcher Scheitelspannung Uˆ wird die Isolation eines zweiadrigen Kabels ausgesetzt, wenn die Spannung zwischen den Adern 15,2kV ist?
Uˆ Uˆ
kV 75 , 10
40
RE 1.354
Frequenz, Periodendauer
Eine Rundsteuerung arbeitet mit 1,05kHz. Bestimmen Sie die Periodendauer!
ms 9524 , 0
41
RE 1.355
Frequenz, Periodendauer
Bei einer Parallelschaltung eines Generators mit dem Netz (50Hz ) betrug die Generatorfrequenz 50,2Hz .
Wie gross ist die Periodendifferenz der beiden Schwingungen?
s 68 , 79
42
RE 1.365
Kreisfrequenz
Die Kreisfrequenz eines Schwingkreises sei 552,67106s1. Bestimmen Sie die Frequenz des Schwingkreises!
MHz 96 , 87
43
RE 1.347
Effektivwert, Scheitelwert
Eine Maschine hat 230V Wechselspannung und soll entstört werden. Die Spannung vorhandener Entstörkondensatoren sind als
Gleichspannungwerte angegeben.
Welcher minimale Gleichspannungswert muss auf dem zu verwendenden Kondensator stehen?
V 3 , 325
Entstörkondensator Anwendungen finden diese Kondensatoren in Werkzeugen aller Art z.B. in Bohrmaschinen, Fräsen, Stichsägen usw. ebenso in
Pumpen, Kühlschränken, Waschmaschinen, Küchengeräten,
Staubsaugern, Kaffeemaschinen, Ventilatoren und Steuerungen aller
Árt. Sie leiten hochfrequente Störsignale, hervorgerufen durch
das Betreiben elektrischer oder elektronischer Betriebsmittel gegen
die Masse oder schließen sie kurz und bewirken damit die
Herabsetzung der elektromagnetischen Störungen.
Hier sind drei Kondensatoren in einem Gehäuse. Das vereinfacht die Verdrahtung. Zum Beispiel dann, wenn wie hier verschaltet
wird.
44
RE 1.356
Frequenz, Periodendauer
Eine Sprachschwingung dauert 0,00119s. Welche Frequenz hat der Ton?
Hz 3 , 840
45
RE 1.366
Kreisfrequenz
Der Frequenzbereich (Frequenzgang) eines Telefonhörers sei 100… Hz
3500 .
Wie gross sind die entsprechenden Kreisfrequenzen?
3 1
, 328 s - 21990s1
Phone Allgemein gilt, dass der Lautstärkepegel eines Schalls in Phon dem Schalldruckpegel einer fortschreitenden Welle mit der Frequenz von 1000 Hz entspricht ,
die von Hörern mit normalem Hörvermögen, die der Schallquelle zugewandt sind, als gleich laut wie der unbekannte Schall bewertet
wird.
Im Frequenzbereich von 2 bis 4 kHz, in dem das Ohr am empfindlichsten ist, liegt der dynamische Bereich, der dem
Unterschied zwischen der Schmerzschwelle und der Hörschwelle entspricht, bei etwa
140dB.
SPL
Der Schalldruckpegel (engl. Sound Pressure Level und oft mit SPL abgekürzt) ist ein logarithmisches Maß zur Beschreibung der Stärke eines Schallereignisses. Er gehört zu den Schallfeldgrößen. Häufig wird der Schalldruckpegel, obwohl dann physikalisch nicht eindeutig, auch einfach Schallpegel genannt.
46
RE 1.372
Frequenz, Wellenlänge
Die Lichtfarben liegen bekanntlich im Bereich Violett (400nm Wellenlänge) und Rot (720nm Wellenlänge).
Bestimmen Sie die diesen Welnlängen entsprechenden Frequenzen der Lichtwellen!
Lichtfarben
Die Lichtfarbe ist der Farbeindruck von Licht, das direkt von einer selbstleuchtenden Lichtquelle stammt.[1][2] Der
zugehörige Farbreiz beruht auf der spektralen Zusammensetzung dieser Strahlung. In Verbindung mit
den Fotorezeptoren im Auge und der Verarbeitung im Nervensystem und im Gehirn hat dann jedes „farbige Licht“
eine bestimmte Charakteristik, die Farbvalenz.
Lichtspektrum
Das Lichtspektrum oder auch Farbspektrum ist der Teil des elektromagnetischen Spektrums, der ohne technische Hilfsmittel über das menschliche Auge wahrgenommen
werden kann. Weitere Bezeichnungen für das Lichtspektrum in diesem Sinne sind das sichtbare Spektrum, der visuelle Bereich (kurz VIS oder auch VIS-
Bereich genannt).
THz 750
THz 7 , 416
47
RE 1.348
Effektivwert, Scheitelwert
Die Spannungsfestigkeit einer 150kV -Schaltzelle soll mittels einer Stossspannung geprüft werden.
Berechnen Sie die Prüfspannung, wenn die Sicherheit 100% sein soll!
kV 3 , 424
Stossspannung Marx-Generatoren dienen der
Erzeugung von elektrischen Spannungsimpulsen sehr kurzer
Zeitdauer und hoher Amplitude.
Solche Impulse werden für Prüfzwecke und Versuche in der Hochspannungstechnik und zum Nachweis der Störfestigkeit in der
elektromagnetischen Verträglichkeit benötigt.
Marx-Generatoren basieren auf der Idee, eine große Anzahl an Kondensatoren parallel mit Gleichspannung auf die sogenannte Stufenspannung
aufzuladen und diese Kondensatoren dann schlagartig in
Reihe zu schalten.
48
RE 1.358
Frequenz. Periodendauer
Der Autoruf vom Sender Chasseral arbeitet mit 72,6MHz. Berechnen Sie die Periodendauer dieser Trägerfrequenz!
s 01377 , 0
Sender Chasseral Der Sender Chasseral ein Gigant
oberhalb des Bielersee auf 1607m.ü.M
49
RE 1.382
Scheitelspannung
Welche Scheitelspannung müssen Isolatoren einer Hochspannungsanlage aushalten bei 50kV Nennspannung?
3 1
2
4
1 2
3 4
kV 7 , 70
Ergänzen Sie die Grafik mit den richtigen Spannungsebenen!
50
RE 1.383
Wellenlänge UKW-Sender
Ein UKW-Sender (FM) arbeitet mit 93,57MHz . Auf welcher Wellenlänge finden wir den Sender?
m 206 , 3
UKW-Radio Wer Radio hört, tut dies heute noch
vorwiegend auf UKW (Ultrakurzwelle). Flächendeckend versorgen rund 800 UKW-Sender die Programme der SRG SSR.
Über UKW können Sie in der ganzen Schweiz meistens drei
Programme der SRG SSR empfangen. Bei störungsfreien
Empfangsverhältnissen bietet UKW einen guten Stereosound.
Für einen störungsfreien UKW- Empfang brauchen Sie ein handelsübliches UKW-Radio mit
einem Antennenanschluss oder einer eingebauten UKW-Antenne.
Nachfolgend erfahren Sie alles zum UKW-Empfang der Radioprogramme der SRG SSR.
UKW steht für Ultrakurzwelle und bezeichnet das Frequenzband für die Verbreitung von Stereo- Radioprogrammen in analoger Technik. Der Frequenzbereich VHF-Band II reicht von 87,5 bis 108,0 MHz. Die Radiosignale werden frequenzmoduliert auf den
UKW-Träger gebracht. Wegen dieser Frequenzmodulation hat sich die Bezeichnung FM für UKW-
Radio eingebürgert.
Die Versorgung ab den UKW- Sendern erfolgt quasioptisch, das heisst, der Empfang reicht so weit man den Sender «sieht». Deshalb muss der Empfänger auf die UKW- Frequenz des naheliegenden Senders eingestellt sein. Nur mit der richtigen Sendefrequenz ist ein
guter und störungsfreier Empfang gewährleistet.
UKW wird in den nächsten Jahren das Hauptverbreitungsmedium für Radio bleiben, auch wenn die
Digitalisierung rasch voranschreitet.
UKW-Antenne
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RE 1.385
Periodendauer
In den USA ist die Frequenz der Industrienetze 60Hz . Welcher Periodendauer entspricht dies?
ms 6 6 , 16
52
RE 1.389
Periodendauer, Frequenz
Eine Schwingung dauert 1,15109s. Wie gross ist die entsprechende Frequenz?
MHz 6 , 869
53
RE 1.390
Effektivwert, Scheitelwert
Der Scheitelwert eines sinusförmigen Stromes bei 50Hz wird an einem Oszillographen (KO) gemessen und beträgt 7mA.
Welchen Wert würde ein Strommesser anzeigen?
Machen Sie für die Berechnung eine Grafik mit dem Liniendiagramm des vorhandenen Stromes (0° bis 270°, Scheitelwert 100%)!
Wie gross ist der Peak-Peak-Wert
mA 95 , 4
mA 14
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RE 1.392
Frequenz einer Alarm-Sirene
Eine Sirene wird mit einem KSA-Motor (Asynchronmotor) von 2850min1 angetrieben. Das Schaufelrad der Sirene hat 8 Flügel (Ports).
Bestimmen Sie die Frequenz des Sirenentons!
Hz 380
Motor-Sirene
Eine mechanische Sirene (auch Motorsirene) besteht aus einer schaufelradähnlichen Trommel (dem sogenannten Rotor) und einem diese umschließenden unterbrochenen Gehäuse (dem sogenannten Stator). Durch das Drehen der Trommel durch einen Elektromotor wird der entstehende Luftstrom laufend abgeschnitten
und erzeugt einen Ton.
Die Tonhöhe hängt von der Drehzahl und der Zahl der Schaufeln, den sogenannten Ports
der Trommel ab. Die Tonhöhe einer Sirene in Hertz berechnet sich aus den Umdrehungen pro Sekunde multipliziert mit der
Anzahl der Ports.
KSA-Motor
Der Asynchronmotor hat seinen Namen von der Tatsache, dass er
sich nicht genau mit der Netzfrequenz dreht. Er hat nur ein Drehmoment, wenn seine Drehzahl
von der synchronen Drehzahl (Netzfrequenz) abweicht.
Elektronische Feuerwehrsirene
Bearbeiten Sie im Labor die Laborübung 30.17.16
55
RE 1.394
Frequenz und Wellenlänge
In der unteren Tabelle finden Sie verschiedene Frequenzen für elektromagnetische Wellen.
Pos. Frequenzbereich Bezeichnung Bereich der Wellenlänge
a 10 kHz - 30kHz Längstwelle 30km - 10km
b 30kHZ - 375kHz Langwelle c 375kHZ - 1,5MHz Mittelwelle d 1,5MHz - 3MHz Übergangswelle
e 3MHz - 30MHz Kurzwelle
f 30MHz - 300MHz UKW, VHF
g 300MHz - 3GHz UHF
h 3GHz - 30GHz SHF
Berechnen Sie zu den gegebenen Frequenzen den entsprechenden Wellenbereich!
56 Stehende Welle eines Cu-Freileitungsseiles
Ein stetiger, wenn auch nur moderater Wind von 36km/h bis 72km/h kann zu stehenden Wellen (5Hz bis 120Hz ) mit einigen Wellenlängen am Leiterseil zwischen zwei Masten (Anstand 90m) führen. Dies stellt eine der Hauptursachen für die mechanische Beschädigung der Isolatoren und Klemmstellen dar.
/ 2
160N mm
/ 3
92 ,
8 kg dm
Hz f 5
Zur Dämpfung dieser Schwingungen werden in der Nähe der
Aufhängungspunkte der Freileitung, in unmittelbarer Nähe zu den Isolatoren, Stockbridge-Schwingungstilger angebracht.
Im Diagrammen und in der Berechnung sind folgende Abkürzungen verwendet worden:
Rm = Zugfestigkeit
ReH= obere Streckgrenze
ReL= untere Streckgrenze
E = Elastizitätsmodul
A = Bruchdehnung
Ag = Gleichmaßdehnung
AL = Lüdersdehnung
= Mechanische Spannung
= Dichte
11 27,
Wann entsteht eine Stehende Welle?
Eine stehende Welle (im engeren Sinne) entsteht aus der Überlagerung zweier gegenläufig
fortschreitender Wellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude.
Die Wellen können aus zwei verschiedenen Erregern stammen
oder durch Reflexion einer Welle an einem Hindernis entstehen.
Reflektion Ein mechanisches Beispiel ist eine Seilwelle, bei der man ein Seilende auf und ab bewegt und so eine
fortschreitende Welle im Seil erzeugt. Ist das andere Seilende
befestigt, so wird die Welle dort reflektiert und läuft auf dem Seil zurück. Als Folge sieht man keine
fortschreitende Welle mehr, sondern das Seil vollführt eine Schwingung, bei der bestimmte
Stellen in Ruhe bleiben (Wellenknoten oder Schwingungsknoten), während
andere mit großer Schwingungsweite (Amplitude) hin und her schwingen (Wellenbäuche
oder Schwingungsbäuche).
Abstand Wellenknoten Der Abstand zweier Wellenknoten
oder zweier Wellenbäuche ist die halbe Wellenlänge der ursprünglichen fortschreitenden
Wellen.
Wellenlänge [m]
f
c
[m]
Ausbreitungsgeschwindigkeit
der Welle [m/s]
c
Wellenbauch 2
n dB
,...
3 , 2 , 1 ,
0 n
Wellenknoten 2 2 1
n dK
,...
3 , 2 , 1 ,
0 n
Stehende Welle zwischen zwei Reflektoren Zwischen zwei Reflektoren können
sich nur stehende Wellen mit bestimmten Wellenlängen bilden.
Alle möglichen Wellenlängen werden als Eigenfrequenzen oder
Eigenresonanzen bezeichnet.
Bei einer stehenden elektromagnetischen Welle gilt, dass die elektrische Feldstärke am
reflektierenden Leiter null sein muss, wohingegen die magnetische Feldstärke dort immer
einen Schwingungsbauch besitzt.
Bei der resultierenden elektromagnetischen Welle sind
nun elektrisches Feld und magnetisches Feld um 90°
phasenverschoben, wobei das E- und H-Feld der hin- bzw.
rücklaufenden Welle phasengleich
