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Stromquelle vs. Spannungsquelle

Diskutiere Stromquelle vs. Spannungsquelle im Grundlagen der Elektroinstallation Forum im Bereich ELEKTROINSTALLATION; Hallo! Bin neu hier und hoffe, dass man mir hier weiter helfen kann. Ich habe momentan einen Meßaufbau zu entwerfen, mit dem ich die...

  1. bekey

    bekey Guest

    Hallo!

    Bin neu hier und hoffe, dass man mir hier weiter helfen kann.

    Ich habe momentan einen Meßaufbau zu entwerfen, mit dem ich die Leitfähigkeit eines Stabes während mechanischer Belastung aufnehmen kann.

    Dabei sind einige Fragen aufgetreten.

    Der Stab ist aus einem sehr schlecht leitenden Material und aller Voraussicht nach, wird sich die Leitfähigkeit bei Längung noch verringern.

    Nun dachte ich mir, eine Spannung anzulegen und den Strom zu messen und daraus über die Beziehung U/I=R den Widerstand zu berechnen.

    Dann kam jemand auf mich zu und sagte, man würde einen Strom anlegen und der bliebe dann konstant.
    Also müsste man die Spannung messen!

    Dann könnte ich allerdings keine Stromzange nutzen, die es mir ermöglichen würde, kontaktfrei zu arbeiten, da wenig Platz vorhanden ist.

    Nun zu meinen Fragen:

    - Wann spricht man von Spannungsquelle und wann von Stromquelle?
    Welche signifikanten unterschiede gibt es in der Praxis?

    - Worauf muss ich bezüglich der Innenwiderstände achten, wie lege ich sie aus/ bestimme sie?

    - Hat jemand einen Vorschlag, wie man Spannung oder Strom berührungsfrei bestimmt?


    Vielen Dank!

    Ich hoffe, es hört sich nicht zu Leihenhaft an, die Sache mit den Strom- und Spannungsquellen ist für mich sehr Praxisfern, da man bei der Netzspannung und Batterien/Accus immer eine Spannung zur Verfügung hat und man sich oft keine weiteren Gedanken über die Zustände nach dem Anschließen machen muss.

    Nun, bei meiner Studienarbeit wird es allerdings doch relevant.
     
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  3. #2 Normanne, 08.09.2006
    Normanne

    Normanne Strippenzieher

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    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Ist es nicht einfacher direkt den Widerstand zu messen mit einem simplen Mehrfachmessgeraet?
    Mit deinem Aufbau machst du indirekt auch nichts anderes!
    Gruß Normanne
     
  4. bekey

    bekey Guest

    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Nun, die Überlegung gab es auch schon.
    Allerdings ist es so, dass die VDE 0303 vorsieht, bei verschiedenen Spannungen zu messen. Das Multimeter hat ja nur eine geringe Spannung, die es zur Verfügung stellen kann.
    Und die Erwärmung spielt mitunter auch eine Rolle.
    Jedenfalls sollte es in Anlehnung an die Norm gemessen werden und die sieht Aufbauten mit Spannungsquelle vor, weshalb ich auch immer noch dahin tendiere, einfache eine Spannung anzuschleißen und den Strom zu messen.
     
  5. #4 Normanne, 08.09.2006
    Normanne

    Normanne Strippenzieher

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    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Hallo,

    dann wuerde ich auch eine Spannung anlegen und den Strom messen. Das ist sicher die einfachere Art und sehr zuverlaessig.
    Es ist auch einfacher so verschiedene Spannungen zu verwenden.
    Viel Spass bei den Forschungen, vielleicht reicht es ja auch zum Nobelpreis?:D

    Gruss Normanne
     
  6. #5 crutchy the clown, 14.10.2006
    crutchy the clown

    crutchy the clown Schlitzeklopfer

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    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Unter einer Spannungsquelle versteht man eine Quelle, die eine definierte Spannung abgibt, und dies auch unter Belastung. Im Extremfall würde dies bedeuten, daß die Spannung selbt im Kurzschlußfall noch unverändert ansteht und dafür ein unendlich hoher Kurzschlußstrom fließen würde. Relativ ideal erfüllt die Netzversorgung aus der Steckdose oder eine 12 Volt Autobatterie die Forderung einer Spannungsquelle. Eine Stromquelle dagegen ist eine Quelle, die einen definierten Strom erzwingt, gleichgültig, welche Spannung hierfür benötigt wird. Im Extremfall bedeutet das, daß der definierte Strom selbst bei einer Unterbrechung fließen würde und die Spannung auf Unendlich ansteigen würde. In der Praxis gibt es weder reine Spannungs- noch reine Stromquellen. Jede Quelle hat außer der "eingeprägten" Spannung noch einen Innenwiderstand, und so kann jede Quelle mathematisch wahlweise als Strom- oder Spannungsquelle betrachtet werden. Eine Photovoltaic-Zelle oder ein Schweißgerät würden wir eher als Stromquelle bezeichnen, doch können sie auch als Spannungsquelle betrachtet werden. Für die oben erwähnten Widerstandsmessungen ist es völlig unerheblich, ob mit einer Strom- oder einer Spannungsquelle gearbeitet wird. An das zu prüfende Objekt wird entweder eine Spannung angelegt und der dazugehörige Strom gemessen, oder es wird ein Strom angelegt und die sich einstellende Spannung gemessen. Da es, wie oben beschrieben, keine reinen Strom- oder Spannungsquellen gibt, bleibt nichts anderes übrig, als sowohl Spannung- u. Strom zu messen. Das beschriebene Problem dürfte daher eher sein, wie können Meßfehler durch den Eigenverbrauch der Meßgeräte vermieden werden. Über dieses Problem haben sich bereits Generationen von Physikern den Kopf zerbrochen. Ein Patentrezept gibt es leider nicht.
     
  7. #6 Energietechniker, 22.10.2006
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 22.10.2006
    Energietechniker

    Energietechniker Guest

    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Der Messaufbau:

    Du kaufst dir zuerst ein Folien-Dehnungsmesstreifen.
    Denn wenn der Stab mechanisch Belastet wird, wird er gestreckt oder gestaucht jenachdem wie du ihn Belasten willst, und es ändert sich der Widerstand (R+dR für gestreckt und R-dR für gestaucht).

    Dann baust du dir eine Brückenschaltung auf. Oben links in der Brückenschaltung
    kommt dein Stab mit dem Dehnungsmesstreifen. Die anderen 3 Widerstände der Brückenschaltung
    müssen gleich groß sein! Dann musst du die Brückenspannung Ub mit einem Feinmessgerät(Dreheisenmesswerk) bei einer Genauigkeitsklasse von min. 0.05% vom Messbereichsendwert messen.
    Den Stab kannst du jetzt mechanisch Belasten.

    (Die Widerstandsänderungen sind so gering, das man nichts vernachlässigen darf.
    Falls der Stab einen sehr hohen Widerstand hat musst du einen Operationsverstärker
    vorschalten, die OPV haben einen Eingangswiderstand der gegen unendlich geht, denn
    Spannungen werden hochohmig gemessen.)

    Die angezeigte Spannung Ub an deinem Feinmessgerät ist aber nicht die wirkliche
    Brückenspannung sondern die (Brückenspannung) + (Spannungsabfall
    am Innenwiderstand der Brückenschaltung).
    Du musst also den Spannungsabfall am Innenwiderstand der Brückenschaltung bestimmen
    und ihn von dem angezeigten Wert abziehen:

    Ub = Uangezeigt : ( 1- Ri:(Rm+Ri))

    Rm ist der Innenwiderstand deines Voltmeters steht auf der Rückseite
    Ri= (R*Rs):(R+Rs) + 1/2 Innenwiderstand der Brückenschaltung
    R ist der Widerstand von denen du 3 in der Brücke hast.
    Rs= l:(K+A) ist der Stabwiderstand im umbelasteten Zustand
    l=länge, A=Pi*d²:4(Fläche für Rundstab), K=Werkstoffkonstante(literatur)

    (wenn du einen OPV genommen hättest, wäre Ub = Uangezeigt denn Rm ist dann unendlich)
    Jetzt sind alle Schaltungsfehler behoben. Das Messgerät selbt verursacht einen
    relativen Fehler. Die Fehlerrechnung mit einzubeziehen dauert an dieser Stelle aber
    zu lange wegen Fehlerfortpflanzung).

    die Widerstandsänderung dR ist dann:

    dR = Ub*4*Rs:Usp
    Usp entspricht (Einspeisung)

    bei einer Belastung von:

    F = A*E*dl:l
    l= Länge des Dehnungsmesstreifens ohne Belastung (Messen)
    dl= Längenänderung bei Belastung (Messen)
    E= Elastizitätsmodul des Werkstoffes (literatur)

    Die Rechnung gilt für Belastung in Längsrichtung
    Viel spass damit..

    [edit Heimwerker: Smileys kann man deaktivieren, dazu unter dem Eingabefenster ein Häkchen bei "Grafische Smileys deaktivieren" machen.]
     
  8. #7 Energietechniker, 22.10.2006
    Energietechniker

    Energietechniker Guest

    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    der macht mir immer smilies

    ( 1- Ri: (Rm+Ri))
    Ri= (R*Rs) : (R+Rs) + 1/2
    Rs= l: (K+A)
     
  9. #8 Energietechniker, 22.10.2006
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 22.10.2006
    Energietechniker

    Energietechniker Guest

    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Ja es ist schon spät..die Uhr stimmt auch gar nicht wir haben schon 04.00 .

    Rs= l: (K*A)

    [edit Heimwerker: Uhr stimmt doch?! Zumindest bei mir...]
     
  10. bekey

    bekey Guest

    AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

    Hallo!

    Vielen Dank für die Hilfe, bin mit meinen Messungen gut voran gekommen.

    Mit den Erleuterungen konnte ich mich schnell mit der, für mich größtenteils neuen, Materie anfreunden.

    Sollte es wieder einmal Probleme geben, weiß ich nun ja, wo man gute Ratschläge bekommt.

    Desweiteren lernt man ja immer dazu und kann eventuell auch mal die ein oder andere Frage beantworten.

    Gruß, bekey
     
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Stromquelle vs. Spannungsquelle

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