Nichtlineare Bauelemente Kennlinien?

Diskutiere Nichtlineare Bauelemente Kennlinien? im Lehrling und Studi Forum Forum im Bereich WEITERE ELEKTROTECHNISCHE BEREICHE; Hallo! Ich habe ein riesiges Problem mit der folgenden Aufgabe (als Anhang beigefügt). Es geht darum, nichtlineare Kennlinien zu zeichnen...

  1. #1 Mathworks, 05.01.2021
    Mathworks

    Mathworks Schlitzeklopfer

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    Hallo!

    Ich habe ein riesiges Problem mit der folgenden Aufgabe (als Anhang beigefügt).

    Es geht darum, nichtlineare Kennlinien zu zeichnen (meistens von Dioden und deren Gleichungen). Nur habe ich leider keine Idee wie man da vorgeht (Wertetabelle und dann zeichnen? Nur wie?)... auch den Arbeitspunkt bestimmen; das haben wir in der Vorlesung alles nicht geschafft, im Skript steht es nur angedeutet und im Internet finde ich dazu bisher kaum eine verständliche "Anleitung".

    Ich wäre super dankbar wenn es jemand von euch versuchen könnte, mir die Vorgehensweise bei einer solchen Aufgabe zu erklären. Auch unabhängig von der nahenden Klausur interessiert es mich, was es damit auf sich hat.

    (Aufgabenteil b) ist für mich kein Problem)

    Danke für eure Hilfe!
     

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  3. #2 Damien, 05.01.2021
    Zuletzt bearbeitet: 05.01.2021
    Damien

    Damien Hülsenpresser

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    Hi !
    Die Funktion, die deinen nichtlinearen Widerstand beschreibt ist in zwei Abschnitten definiert. Beide Abschnitte haben die Form von Geradengleichungen und werden durch die abschnittsweise Definition nur aneinander gehangen. Die "Klebestelle" ist bei 10V.

    Allgemeine Gradengleichung:

    y = m*x+b

    Deine Gleichungen:

    I_NL(1. Abschnitt) = g_1 * U_NL [ y = m*x ]
    I_NL(2. Abschnitt) = I1 + g_2 * U_NL [ y = b+m*x ]

    Ziemlich ähnlich oder?

    Der Graph deiner Funktion sieht also irgendwie grobgesagt so aus (Entschuldige meine Paint-Skills):

    upload_2021-1-5_14-19-10.png
    Netterweise passen die beiden Stücken an der Verbindungsstelle bei 10V ziemlich gut zusammen .. Was ein Zufall ;).

    In diesem Fall ist die Sachlage mit den Geradegleichungen recht einfach. Ich habe erkannt, dass die zwei Abschnitte einfache Geradegleichungen sind. Dann habe ich bei der Übergangsstelle zwischen den Abschnitten (10V) nochmal etwas genauer hingeguckt ob da keine Sprungstelle entsteht oder irgendwas sonstiges wildes passiert und dann ist es quasi ja schon fertig. Zwei Geraden ( mit der korrekten Steigung und Skalierung wenn du das dann zeichnest ;) ) aneinander gemalt.
    Ein allgemeines Vorgehen gibt es hier nicht wirklich. Wenn dein Bauteil durch eine Funktion definiert werden kann, und das muss allgemein nicht mit so einer Funktion in Abschnitten sein, hilft es einfach wenn man ein paar Grundformen von Funktionen erkennen und zeichnen kann. Wenn nichts mehr hilft dann kannst du einzelne Stützstellen ausrechnen und gucken ob sich da etwas erkennen lässt.


    Zum Arbeitspunkt:

    Der Widerstand im Arbeitspunkt ist der Quotient von U_NL und I_NL mit den Werten die sich in der Schaltung durch die gegebenen anderen Bauteile ergeben.

    R = U_NL / I_NL

    Ich bin mir nur nicht sicher was mit "bestimmen sie graphisch" gemeint sein soll. Zum Beispiel über die Maschenregel käme man aber schnell an U_NL und könnte I_NL aus derm Graph ablesen - Vielleicht ist das gemeint?

    Gruß David
     

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  4. #3 Drehfeld, 06.01.2021
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    Der Rest der Schaltung kann zu einer Ersatzquelle zusammengefasst werden.
    Die Strom-/Spannungskennlinie dieser Quelle ist eine Gerade, welche die Achsen bei der Leerlaufspannung und dem Kurzschlussstrom der Ersatzquelle schneidet.

    Der Schnittpunkt dieser Geraden und der nichtlinearen Kennlinie bildet den Arbeitspunkt, der sich einstellt, wenn man das nichtlinearen Bauteil mit der restlichen Schaltung (bzw. der Ersatzquelle) verbindet.
     
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  5. #4 Mathworks, 07.01.2021
    Mathworks

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    Super! Ich danke euch beiden für die guten Antworten. Die Skizze hat mir auch echt weitergeholfen!
    Stehe jetzt vor einer anderen Aufgabe, die im selben Thema angesiedelt ist. Geht um eine Z-Diode, die Kennlinie ist diesmal schon gezeichnet. Nur finde ich auch hier keinen Ansatz zu Berechnung...
     

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  6. #5 Drehfeld, 07.01.2021
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    Geht genau so. Lies meinen Beitrag #3 nochmal und versuche, ihn diesmal zu verstehen :-)
     
  7. #6 Drehfeld, 08.01.2021
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    Hast du es hinbekommen?
    Kurzschlussstrom Ik=12V/60Ohm=200mA
    Leerlaufspannung: 12V*120/(120+60)=8V

    Die beiden Achsenabschnitte verbinden und Schnittpunkt mit der Diodenkennlinie bilden. Dies ist Arbeitspunkt, also Strom und Spannung an der Diode.

    Das Produkt ist die Leistung.
     
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  8. #7 Mathworks, 08.01.2021
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    Super, danke! Jetzt hab ich es verstanden :)
     
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Nichtlineare Bauelemente Kennlinien?

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