Quellen Zusammenschalten

[Markus (Gast)]

Hallo,
es ist ja unzulässig, zwei Spannungsquellen parallel zu schalten, wenn 
U1!=U2 bzw. 2 Stromquellen in Reihe, wenn I1!=I2. Aber wie sieht es in 
der Kombination von beiden aus. Darf ich jede Stromquelle mit einer 
Spannungsquelle parallel bzw. in Reihe schalten?

[Paul B. (paul_baumann)]

Nein, das geht auch nicht so einfach. Jede Stromquelle ist gleichzeitig
auch eine Spannungsquelle, denn nur eine vorhandene Spannung läßt auch
einen Strom fließen.

MfG Paul

[Markus (Gast)]

Ja das ist klar. Man kann die Stromquelle ja durch eine Ersatzschaltung 
ersetzen. Aber wann wäre denn eine solche Zusammenschaltung überhaupt 
zulässig?

U=Spannungsquelle
I=Stromquelle
R=Widerstand
+Reihe, || parallel

U+I+R

U||I

I||I

I||I||R

[Stephan (Gast)]

Kommt drauf an.

Spannungsquelle mit 10V und Stromquelle mit 1A parallel an nem 5Ohm 
Widerstand geht: Spannungsquelle wird ebenfalls mit 1A belastet und es 
stellen sich 10V über dem Widerstand ein

Geht die Spannungsquelle bei 500mA in die Strombegrenzung funktionierts 
auch noch: 7,5V am Widerstand bei 1,5A

Nimmst du den Widerstand weg versucht die Stromquelle den Strom 
rückwärts durch die Spannungsquelle zu pumpen. Da fängts dann evtl. an 
zu rauchen...

Problemlos ists eigentlich nur solange beide Quellen zu jedem Zeitpunkt 
belastet sind (auch keine Nanosekunde Strom/Spannung in Gegenrichtung).
Oder aber deine Quellen können auch als Last in den relevanten 
Quadranten fungieren.

[Markus (Gast)]

Gut also geht eine gemischte Zusammenschaltung generell nur bei Last. 
Nochmal zu speziellen Fällen:

U+I+R. Geht das? Eigentlich nicht. Denn die Stromquelle bestimmt ja den 
Strom.

U||I. geht das, wenn die Stromrichtungen übereinstimmen?

I||I||R. Das sollte eigentlich funktionieren.

[HildeK (Gast)]

IMHO geht die Zusammenschaltung von Strom- und Spannungsquelle 
grundsätzlich schon.

In der Praxis mag es allerdings manche Einschränkung geben. Z.B. eine 
theoretische Spannungsquelle kann auch Strom aufnehmen, ein praktische 
eher selten (ein Längsregler nicht, aber manche Schaltreglervarianten 
sehr wohl).
Aber ein einfaches Beispiel zeigt, dass eine Spannungsquelle ja auch mit 
einer Stromsenke (=umgepolte Stromquelle) ein ganz normales Bild liefert 
- die Senke bestimmt einfach den entnommenen Strom und die 
Spannungsquelle hat keinen Anlass, was anderes als einen Widerstand zu 
vermuten und liefert den Strom.

Auch die Reihenschaltung ist möglich. Nimm eine Stromquelle an einer 
Last R. Es wird die Spannung U=R*I entstehen. Setzt du jetzt noch eine 
Spannungsquelle in Reihe, so wird sich eben die 'Klemmspannung' an der 
Stromquelle um die der Spannungsquelle verringern - so dass an dem 
Widerstand wieder dieselbe Spannung anliegt und so der von der 
Stromquelle gewollte Strom auch fließen kann. Ich würde sogar soweit 
gehen zu sagen: Bei der Stromquelle wird der eingestellte Strom fließen, 
selbst wenn dazu die auftretende Klemmspannung an ihr negativ werden 
müsste (weil im Beispiel die Serienspannungsquelle zu hoch eingestellt 
sei). Man kann sicherlich auch eine solche bauen.

Auch hier wird es in der Praxis wieder zu vielen Einschränkungen kommen 
- es wird aber in Grenzen möglich sein.

[Michael L. (Gast)]

Hallo Markus,

> es ist ja unzulässig, zwei Spannungsquellen parallel zu schalten, wenn
> U1!=U2 bzw. 2 Stromquellen in Reihe, wenn I1!=I2. Aber wie sieht es in
> der Kombination von beiden aus. Darf ich jede Stromquelle mit einer
> Spannungsquelle parallel bzw. in Reihe schalten?

Deine Frage hört sich sehr nach einer Übungsaufgabe für Elektrotechnik 
(1. Semester) an.

Du kannst grundsätzlich eine (ideale) Spannungsquellen und eine (ideale) 
Stromquelle beliebig zusammenschalten.

Aufpassen mußt Du grundsätzlich, wenn sich irgendwo ein Widerspruch 
gegen die Maschen- oder Knotenpunktregel, oder gegen 
Bauelementebeziehungen ergibt. Zwei Beispiele hast Du ja schon benannt. 
Ein weiteres Beispiel ist der Betrieb einer Stromquelle in Serie mit 
einer idealen Diode in Sperrichtung.

In der Praxis gelten jedoch zusätzliche Randbedingungen: So gibt es 
beispielsweise Spannungsquellen, die nur positive Ströme vertragen und 
Stromquellen, die nur positive Spannungen erzeugen können. Das sollte 
aber (noch) nicht Deine Sorge sein.

Typisches Beispiel:
Das typische Beispiel, bei dem Du eine Stromquelle und Spannungsquelle 
gemeinsam betreibst, ist das Laden eines Akkus (bzw. das Entladen des 
Akkus mit einem Verbraucher, der einen konstanten Strom fordert).


Gruß,
  Michael