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Inhalt von Band 1/7: Die Grundlagen der Simulation und Elektrizität1VON DER REALITÄT ZUR SIMULATION. 161.1 BAUPLAN UND STRUKTUR . 171.1.1Analogien . 191.2 SCHNELLEINSTIEG IN SIMAPP. 201.2.1Das Zeichnungs-Fenster. 211.2.2Signal-Wandler . 251.2.3Eine Struktur zeichnen . 281.2.4Fehlerquellen . 331.2.5Simulationen im Zeit-Bereich. 351.2.6Parameter-Variation . 391.2.7Simulationen im Frequenz-Bereich . 391.2.8Block-Bildung . 451.3 FORMELN BERECHNEN . 501.3.1Gleichungen und Funktionen . 501.3.2Gleichung mit zwei Unbekannten . 531.3.3Schiefer Turm von Pisa (Winkelfunktion) . 541.3.4Zinseszins (Potenz-Funktion) . 551.3.5Die Integration. 571.3.6Die Quadratische Gleichung . 661.3.7Mittelwerte. 671.3.8Die Sinus-Schwingung . 681.3.9Effektiv-Werte . 711.4 NETZGERÄTE . 751.4.1Aufbau und Funktion eines analogen Netzteils . 761.4.2Die Diode als Gleichrichter . 801.4.3Gleichrichter-Schaltungen . 831.5 SERIEN UND PARALLELSCHALTUNGEN . 891.5.1Serien-Schaltungen . 891.5.2Parallel-Schaltungen . 911.5.3Mit- und Gegenkopplung. 931.5.3.1 Die Berechnung von Rückkopplungen . 951.5.4Verlegen von Verzweigungs- und Summierstellen (Entflechtung). 972ELEKTRIZITÄT . 1022.1 ZWEI- UND VIERPOLE . 1042.1.1Lineare und Nicht-Lineare Systeme . 1052.1.2Spannungs- und Stromquellen . 1062.1.3Der Schmitt-Trigger . 1082.1.4Ein Rechteck-Oszillator . 1102.1.5Vierpole . 1112.1.6Der Spannungs-Teiler als Vierpol. 1132.1.7Das Überlagerungs-Prinzip . 1162.1.8Der Operations-Verstärker . 1182.2 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE FELDER . 1222.2.1Die elektrischen Bauelemente R, C und L . 1232.2.2Die elektro-magnetische Übersichts-Struktur . 1262.3 DAS ELEKTRISCHE STRÖMUNGSFELD . 1282.3.1Elektrische Widerstände . 1282.3.2Feldstärke E und Stromdichte J. 1312.3.3Temperatur-abhängige Widerstände . 135
2.4 DAS ELEKTROSTATISCHE FELD . 1382.4.1Das Feld zweier Punktladungen . 1382.4.2Kondensatoren . 1412.4.3Die Kapazität C . 1422.4.4Die Berechnung eines idealen Kondensators . 1452.4.5Die elektrostatische Zeitkonstante . 1462.4.6Der Kondensator als Ladungs-Speicher . 1482.4.7Der Kondensator bei Wechselstrom . 1542.4.7.1 Frequenzgang und Ersatzschaltung eines Kondensators . 1552.4.8Der Kondensator als Energie-Speicher . 1612.4.8.1 Abstands-Variationen . 1662.4.9Elektro-Filter (Staubabscheider) . 1692.4.10 Zusammenfassung ‚Kondensator‘ . 1772.5 EINFÜHRUNG IN DIE REGELUNGSTECHNIK . 1782.5.1Kompensation und Regelung. 1782.5.2Drehzahl-Steuerung . 1842.5.3Der ideale Motor und Generator . 1852.5.4Tacho-Generatoren . 1862.5.5Der reale Elektro-Motor und -Generator . 1902.5.6Drehzahl-Steuerung . 1962.5.7Die technischen Daten eines Gleichstrom-Motors . 2012.5.8Drehzahl-Regelung . 2052.5.9Statische Berechnung von Regelkreisen . 2062.5.10 Die Optimierung eines P-Reglers . 210Inhalt von Band 2/7: Dynamik3ELEKTRISCHE DYNAMIK . 43.43.4.13.4.23.4.33.4.4Dynamische Systeme im Zeit-Bereich . 12Testsignale. 15Rechenoperationen im Zeit-Bereich . 21Die Differenzierung im Zeit-Bereich . 26Die Integration im Zeit-Bereich . 31Elektrische Differenzierung und Integration . 43Elektronische Integratoren . 48Der elektronische Differenzierer . 55Steuerbare Zeitkonstanten . 63Umkehrfunktionen im Zeit-Bereich. 66Dynamische Systeme im Frequenz-Bereich . 71Vom Zeit- zum Frequenz-Bereich . 73Fourier-Analyse und -Synthese . 75Frequenzgänge . 79Die Frequenzgänge der Basis-Systeme P-I-D . 83Das Bode-Diagramm . 88Komplexe Rechnung . 94Der normalisierte Frequenzgang . 97Automatische Frequenzgang-Messung . 104Die Laplace-Transformation . 107Eine einfache Ersatz-Transformation . 112Elektrische Filter (Vierpole) . 113Passive Tief- und Hochpässe 1. Ordnung . 114Vorhalt kompensiert Verzögerung (Tastkopf für Oszilloscop) . 122Aktive Filter-Schaltungen . 125Bandpass und Bandsperre . 130
3.4.53.4.63.4.73.4.84Elektrische Systeme 2.Ordnung . 136Frequenzgang und Sprungantwort von Systemen 2.Ordnung . 143Dämpfung und Überschwingen . 145Trägheitsnavigation . 151MECHANISCHE DYNAMIK . Dynamische Grundbegriffe . 167Mechanische Bauelemente . 174Massen und Federn (Speicher) . 174Dämpfer (Energie-Verbraucher) . 175Haftreibung . 176Material-Konstanten . 181Analyse mechanischer Systeme . 182Freie und erzwungene Schwingungen . 182Feder mit Dämpfer (statischer Speicher) . 184Dämpfer mit Masse (dynamische Speicher) . 187Mechanischer Oszillator . 189Rotation . 192Das Massenträgheitsmoment . 194Kreisel . 198Der Kreiselspin H. 199Der freie Kreisel . 201Der Wendekreisel . 204Möglichkeiten der Kreisel-Aufstellung . 208Regelkreis für inertiale Winkel-Geschwindigkeiten . 208Die Frequenzgänge des Wendekreisels . 213Der Kurskreisel (Kreiselkompass) . 219WIE GEHT ES WEITER? . 224Inhalt von Band 3/7: MagnetismusTeil 1 von 2: Grundlagen und Induktion5Magnetismus . 115.1 MAGNETISCHE MESSGRÖßEN . 125.1.1Anwendungen des Elektro-Magnetismus . 125.1.2Der magnetische Fluss . 185.1.3Dia-, Para- und Ferro-Magnetismus . 205.1.4Magnetische Influenz . 265.1.5Die magnetische Durchflutung . 285.1.6Magnetische Feldstärke H und Flussdichte B . 305.1.7Die Permeabilität . 305.1.8Ferrite . 345.1.9Der Skin-Effekt . 365.2 MAGNETISCHE GRUNDLAGEN . 395.2.1Die Elektro-magnetische Übersichts-Struktur . 405.2.2Das Ohm‘sche Gesetz des Magnetismus . 445.2.3Das Durchflutungs-Gesetz . 485.2.3.1 Die Spule eines Kernspin-Tomographen (Luft-Spule). 515.2.4Berechnung ferro-magnetischer Kerne . 565.2.4.1 Die magnetischen Leitwerte von Trafo-Kernen . 585.2.5Simulation von Magnetisierungs-Kennlinien . 645.2.5.1 Simulation der Magnetisierung mittels einer Excel-Tabelle . 665.2.5.2 Die Magnetisierungs-Kennlinie als Funktion B(H) . 70
5.2.5.3 Die inverse Magnetisierungs-Kennlinie H(B) . 745.2.6Magnetische Energie und Leistung . 755.2.6.1 Magnetische Energiedichte . 775.2.7Die magnetische Hysterese . 805.2.7.1 Simulation einer Hysterese-Kurve . 835.2.7.2 Die Energie der magnetischen Hysterese . 845.2.7.3 Induktions-Heizung . 865.2.8Zusammenfassung: Magnetische Grundlagen . 905.3 INDUKTION. 905.3.1Induktion von Gleich-Spannungen. 965.3.2Messung des magnetischen Flusses . 975.3.3Die Induktivität L . 995.3.3.1 Berechnung von Induktivitäten . 1005.3.4Die Spulen-Zeitkonstante T.L . 1045.3.4.1 Spulen Ein- und Ausschalten . 1065.3.5DC-DC-Wandler . 1095.3.5.1 Spannungen, Ströme und Leistungen bei DC-Wandlern . 1135.3.5.2 Wandler-Dimensionierung . 1145.3.5.3 Dynamische Berechnung von DC-Wandlern . 1175.3.5.4 Der Abwärts-Wandler. 1215.3.5.5 Der Aufwärts-Wandler . 1275.3.5.6 Der induktive Inverter . 1315.3.5.7 Zusammenfassung DC-Wandler . 1345.4 WECHSELSTROM . 1355.6.1Wirk-, Blind- und Schein-Widerstände. 1365.6.2Die Serien-Schaltung von L, C und R . 1395.6.2.1 Der Frequenzgang einer Serien-Schaltung aus L, C und R . 1415.6.2.2 Funkenlöschung . 1495.6.3Die Parallel-Schaltung von L, C und R . 1525.6.3.1 Blindstrom-Kompensation . 1535.6.3.2 Der Frequenzgang einer Parallel-Schaltung von L, C und R . 1595.6.3.3 Spule mit Wicklungs-Kapazität . 1625.6.4Drossel-Spulen . 1635.6.4.1 Induktion bei Vormagnetisierung . 1655.6.4.2 Vorschalt-Drossel für Leuchtstoff-Röhren . 1685.6.5Magnetisch entkoppelte Spulen . 1715.6.5.1 Reihen- und Parallel-Schaltung von Induktivitäten . 1715.6.5.2 Der induktive Spannungs-Teiler . 1725.6.5.3 Audio-Frequenz-Weiche . 1735.6.6Magnetisch gekoppelte Spulen . 1765.6.6.1 Der Strom-Wandler . 1765.6.6.2 Der Spar-Transformator . 1785.6.7Der Quarz-Oszillator . 1805.6.7.1 Die elektro-mechanische Quarz-Analogie . 1855.6.7.2 Die Material-Eigenschaften von Quarz-Kristallen . 1865.6.7.3 Die Berechnung der Quarz-Parameter . 1885.6.7.4 Die ersten Resonanz-Frequenzen eines Quarzes . 1965.6.7.5 Der Uhren-Quarz . 1985.6.8Zusammenfassung: Spulen bei Wechselstrom . 200Teil 2 von 2 Drehmomente und Spulen5.5 MAGNETISCHE KRÄFTE . 2015.5.1Permanent-Magnete . 2045.5.2Ein schwebender Magnet .
Inhalt von Band 1/7: Die Grundlagen der Simulation und . . 201 –
