Reaktanz berechnen bei Parallelschaltung von R und C

OP #7841879
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Hallo,

ich komme bei folgender Frage nicht weiter: Es geht um L-Transformation.

Gegeben ist eine Spannungsquelle mit 1k Ohm Innenwiderstand. Diese soll an eine 50 Ohm Last mittels L-Transformation angepasst werden. Dies soll mittels C parallel und längs mit L erfolgen.

Warum das funktioniert (ideal für eine bestimmte Frequenz) habe ich mittels Zeigerfiagramm verstanden. Wenn es jetzt mit komplexen Zahlen ans rechnen geht, versagt mein Können.

Wie ermittle ich Xc, wenn die 1k Ohm gegeben sind und die Parallelschaltung von R und Xc ein Zreal = von 50 Ohm haben.

Gerne nehme ich auch Hinweis auf einen online-Rechner der RLC Reihen- und Parallelschaltungen mit Zahlen berechnet.

Grüße Marco

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OP #7841911
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Danke für den Hinweis auf die Homepage des Afu-Funkers. Ist es tatsächlich so kompliziert die Reaktanz von einem schnöden RC Parallelkreis zu berechnen?

Im Anhang 5 Seitenauszüge aus einem Buch, wo ich mich jetzt frage, ob die angegebenen Werte in dem Beispiel falsch sind (konkret +229 und -228).

Grüße Marco

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#7844105
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Guten Tag Da ist zwischen dem Generator mit Innenwiderstand R_1 = 1kΩ und der Last R_2 = 50Ω {, den beiden explizit als reell, Wirk-Widerstände gegebenen Grössen} dies Anpass -Netzwerk mit zunächst links der Kapazität C parallel und dann rechts der Induktivität L seriell.

Das 08.03.2025 18:31 von Marco zitierte Bild 4, Abb. 2-5, Fall b) mit {den gesuchten, gerundeten} X_C = -229Ω und X_L = 218Ω entspricht dem betrachteten Fall. (Ausserdem ist da obendrein gar noch die Betriebs -Frequenz f = 1.5*10^6 Hz angegeben, wodurch danach gar C und L selbst beziffert werden könnten.)

Es ist bereits gut zu wissen, dass {für die gegebene Frage} R_1 > R_2.

Auch die Ketten -Darstellung der 4-Pol-Theorie könnte eine Herleitung ermöglichen:

$$\begin{bmatrix}\underline{U}_1 \\ \underbrace{\underline{I}_1}_{\frac{\underline{U}_1}{R_1}} \end{bmatrix} \ = \ \overbrace{\begin{bmatrix}1 & 0\Omega \\ \mathrm{j}\cdot\omega\cdot C & 1 \end{bmatrix} \ \cdot \ \begin{bmatrix}1 & \mathrm{j}\cdot\omega\cdot L \\ 0 \mathrm{S} & 1 \end{bmatrix} }^{\begin{bmatrix}\overbrace{1}^{a_{11}} & \overbrace{\mathrm{j}\cdot \omega \cdot L}^{a_{12}} \\ \underbrace{\mathrm{j}\cdot \omega \cdot C}_{a_{21}} & \underbrace{1 - \omega^2 \cdot L \cdot C}_{a_{22}} \end{bmatrix}} \ \cdot \ \begin{bmatrix}\underline{U}_2 \\ \underbrace{\underline{I}_2}_{\frac{\underline{U}_2}{R_2}} \end{bmatrix}.$$

Wer die beiden darin enthaltenen komplexen Gleichungen dividiert {wodurch die ohnehin nicht bekannten Spannungen rausfallen}, erhält die {ebenso komplexe} Gleichung

$$R_1 \ = \ \frac{R_2 + \mathrm{j}\cdot\omega \cdot L}{1-\omega^2\cdot L \cdot C \ +\mathrm{j}\cdot\omega\cdot R_2 \cdot C},$$

deren Imgainär -Teil nach der Suszeptanz

$$\underbrace{\overbrace{\omega \cdot C}^{-\frac{1}{X_C}}}_{B_C} \ = \ \frac{\overbrace{\omega \cdot L}^{X_L}}{R_2^2 \ + (\underbrace{\omega \cdot L}_{X_L})^2}$$

umstellbar.

"Nanu, das ist aber garnicht, was wir wollten! Da is doch noch die andere Unbekannte drin!", wird der Kunde entrüstet scheltend, aber zu Recht bemängeln. Nagut, dann setzt man dies nochmals {gerne auch in den Real-Teil der zuvor erwähnten, durch Division erhaltenen Gleichung} ein & erhält {aber ohne Mitternachts -Formel}

$$R_1 \ = \ \frac{R_2^1 \ + (\omega \cdot L)^2}{R_2} \ \ \Rightarrow \ \overbrace{\omega \cdot L}^{X_L} \ = \ \sqrt{R_2 \cdot (R_1-R_2)},$$

endlich wenigstens eine der beiden gesuchten Reaktanzen. Dies wiederum kann rückwärts eingepflanzt werden, um auch noch den geschlossenen Ausdruck für {die Suszeptanz}

$$\underbrace{\overbrace{\omega \cdot C}^{-\frac{1}{X_C}}}_{B_C} \ = \ \sqrt{\frac{1}{R_2}\cdot (\frac{1}{R_2}-\frac{1}{R_1})}$$

zu finden.

Wer da die gegebenen Werte für R_1 und R_2 {in die Ausdrücke} einsetzt & numerisch auswertet, erhält X_L = 217.944...Ω und sinngemäss X_C = -229.415...Ω; konsistent mit was zuvor gepostet wurde.

Das "Prinzip" bei "Aufgaben" solcherlei Art {mit 2 reellen Unbekannten} ist, so scheint mir bekannt, eine komplexe Gleichung zu finden & diese in Real -& Imaginär -Teil zu zerlegen. Dann hat man 1 Gleichungs -System mit 2 {reellen} Gleichungen und ebensovielen Unbekannten, also ein Lösungs -Paar. Da kommt nicht beim ersten Schritt eine geschlossene Lösung raus.

#7844257
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Zitate:

° Meyer, I., DK3RED: Berechnungen von L-Gliedern. FUNKAMATEUR 60 (2011) H. 8, S. 851

° Graubner, N., DL1SNG: Transformation mit LC-Gliedern – Funktion von Antennenkopplern. FUNKAMATEUR 57 (2008) H. 3, S. 273-276.] (S. 273)

DL1SNGs Satz sitzt: „Das quer liegende Element liegt stets an der hochohmigeren Seite – das in Reihe liegende zeigt zur niederohmigen Seite.“ <- trifft beim hier betrachteten Fall auch zu

#7844271
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Korrektur zu 12.03.2025 18:17: Es müsste

$$\omega \cdot C \ = \ \sqrt{\frac{1}{R_\underline{1}} \cdot (\frac{1}{R_2} -\frac{1}{R_1})}$$

und nicht

$$\omega \cdot C \ = \ \sqrt{\frac{1}{R_2} \cdot (\frac{1}{R_2} -\frac{1}{R_1})}$$

heissen (der erste R-Index in der Wurzel war "2" anstelle "1").

(Wie erwähnt,

$$\omega \cdot L \ = \ \sqrt{R_2 \cdot (R_1 - R_2)}$$

eingesetzt bei

$$\omega \cdot C \ = \ \frac{\overbrace{\omega \cdot L}^{\sqrt{R_1 \cdot R_2 \ - R_2^2}}}{R_2^2 \ + \underbrace{(\omega \cdot L)^2}_{R_1 \cdot R_2 \ - R_2^2}}$$

zuvor.)

(Der Rest stimmt dann wieder.) Da sieht man mal, welcherlei Unfug eine derart "schnöde" Schaltung (zusammen mit 1 Tipp-Feher) zur Folge haben kann...

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