Schaltung komplexer Widerstände

Reihenschaltung
(c) Friedrich Sick
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Die Messung der Teilspannungen in einer Reihenschaltung komplexer Widerstände führt zunächst zu überraschenden Ergebnissen: (siehe Schaltung rechts!) Die Summe der Teilspannungen entspricht nicht der Betriebsspannung, und es gibt sogar größere Teilspannungen als die Betriebsspannung!
Die Erklärung dafür ist allerdings einfach: Die Instrumente zeigen zeitlich gemittelte Werte (Effektivwerte) an und nicht die Werte, wie sie zu einem betrachteten Augenblick in der Schaltung tatsächlich vorliegen.
Z.B.: Wenn der Strom gerade Nulldurchgang hat, dann ist auch die Wirkspannung Uw am Ohmschen Widerstand Null. Die Blindspannung Ubl an der Spule aber gerade im positiven Maximum und die Blindspannung Ubc am Kondensator im negativen Maximum! (siehe Zeigerdiagramm rechts!) Die Spannungen müssen also vektoriell*) (geometrisch) addiert werden! Richtwert ist dabei der Strom, da er in allen Widerständen gleich ist.
Die grafische Vektor-Addition ist einfach: Man reiht die Spannungspfeile der Teilspannungen maßstäblich aneinander. Z.B. an die Spitze von Uw die induktive Teilspannung UbL und an derren Spitze wieder die kapazitive Teilspannung Ubc. Die Verbindung Fußpunkt Uw zur Spitze von Ubc ergibt dann die Betriebs- oder Scheinspannung Us. (Siehe Zeigerdiagramm rechts!)
Wenn - wie im Beispiel - die Betriebsspannung mit dem Betriebsstrom nicht in Phase liegt, ergibt ihr Verhältnis (Ohmsches Gesetz) den Scheinwiderstand Z der Schaltung.
Z = Us / I [W]

*) Vektor = Größe + Richtung = Zeiger (Er kann beliebig verschoben werden, solange seine Länge (Größe) und seine Richtung beibehalten werden.)

  • Demo-Beispiel-Schaltung
  • Formeln / Zusammenhänge:
    cosj = Wirkfaktor
  • Zeigerdiagramm