Wechselstromkreis mit Widerstand und Induktivität

In diesem Artikel geht es um einen Wechselstromkreis, indem sich sowohl ein ohmscher Widerstand als auch eine Induktivität befindet.

Diese beiden Bauteile sind in Reihe geschaltet. Reale Spulen bestehen nicht nur aus reinen Induktivitäten. Da der elektrische Strom ja irgendwie in Windungen geführt werden müssen, wird dafür ein leitender Draht genommen, der aus einem ohmschen Widerstand besteht.

Die Reihenschaltung aus Widerstand und Induktivität beschreibt daher sehr gut das Verhalten einer realen Spule, bzw. einem Elektromotor, der ja letztendlich aus Spulen besteht.

An diese Reihenschaltung wird nun eine Spannung gelegt.

Mit Hilfe der Simulationssoftware PSPICE betrachten wir nun die einzelnen Spannungen, den elektrischen Strom und die Leistung in der Schaltung.

Phasenverschiebung der Spannung

Im Gegensatz zu den Spannungs- und Stromverhältnissen bei einer reiner Induktivität, bei der die Phasenverschiebung 90° beträgt, bzw. an einem ohmschen Widerstand, bei dem die Phasenverschiebung 0° beträgt, erhalten wir bei der Reihenschaltung der beiden Bauelemente eine Phasenverschiebung, die zwischen 0° und 90° liegt.

Die Leistung an einer realen Spule

Bei einer idealen Spule, also einer Induktivität, beträgt der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung 90°. Für die Leistung bedeutet das, dass Leistung aufgenommen wird, um das Magnetfeld aufzubauen und anschließend beim Abbau des Magnetfeldes wieder abgegeben wird.

Im Mittel ist die Gesamtleitung 0, weil die aufgenommene Leistung genau so groß ist wie die abgegebene.

Bei einer realen Spule, also bei einer Induktivität und einem ohmschen Widerstand sieht das anders aus.

Die Induktivität erzeugt weiterhin nur Blindleistung, während der ohmsche Widerstand Wirkleistung umsetzt.

Die Gesamtleistung besteht also aus Wirk- und Blindleistung.

Im Mittel wird Wirkleistung aufgenommen, bzw. am ohmschen Widerstand in Wärme umgesetzt.

Das Video zur realen Spule im Wechselstromkreis

Im Video zeige ich die Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufe mit Hilfe von PSPICE.

Viel Spaß mit dem Video.



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