3.4 Überlagerungssatz

Prinzip:

Der Überlagerungssatz ergibt sich aus der Linearitätsbedingung, die besagt, dass zwischen jedem Strom und jeder Spannung eine lineare Beziehung existiert.


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Abbildung 3.4.1: Netz mit zwei Spannungsquellen

Man lässt jede Quelle in Abb. 3.4.1 allein wirken, indem man alle anderen Quellen wirkungslos macht

3.4.1 Beispiel zum Überlagerungssatz

Folge:

Damit muss sich jeder Strom, also auch der gesuchte Strom IR3 als lineare Funktion der Quellenspannungen darstellen lassen

IR3 = f (Uq1, Uq2) = k1Uq1 + k2Uq2
(3.4.1)

Quelle 1:

Der Strom IR3 wird als Überlagerung der beiden Teilströme IR3 = f(Uq1) und I′′R3 = f(Uq2) berechnet. Dazu wird im Beispiel zuerst die Spannungsquelle 2 wirkungslos gemacht, also kurzgeschlossen, wie dies in Abb. 3.4.2 dargestellt ist .


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Abbildung 3.4.2: Auswirkung von Quelle 1 auf das Netzwerk

Strom:

Der Strom IR1 der Quelle 1 ist durch den Ersatzwiderstand R1 + R3||R2 bestimmt zu

                      U
I′R1 = f(Uq1)  =   ------q1-----
                  R1 + R3 ||R2
                  ----Uq1-----
              =   R  + -R2R3-
                   1   R2+R3
                  ----Uq1(R2-+-R3-)-----
              =   R1R2 +  R1R3 +  R2R3               (3.4.2)
Teiler:

Der Anteil durch R3 ergibt sich mit der Stromteiler-Regel zu

                    R
I′R3 = f(I′R1)  =   ----2---I′R1
                  R2 + R3
                  -Uq1R2--
              =   ∑ RiRj                        (3.4.3)
Quelle 2:

Zur Bestimmung des zweiten Teilstromes des Beispiels wird nun die Spannungsquelle 1 wirkungslos gemacht, also ebenfalls kurzgeschlossen, wie dies in Abb. 3.4.3 dargestellt ist .


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Abbildung 3.4.3: Auswirkung von Quelle 2 auf das Netzwerk

Strom:

Der Strom I′′R1 der Quelle 2 ist durch den Ersatzwiderstand R2 + R3||R1 bestimmt zu

I′′R =  f(Uq2)  =   ----Uq2-----
  2               R2 + R3 ||R1
                      Uq2
              =   ------R3R1--
                  R2 + R3+R1
                  ----Uq2(R3-+-R1-)-----
              =   R R  +  R R  +  R R                (3.4.4)
                   1  2    1  3    2  3
Teiler:

Der Anteil durch R3 ergibt sich mit der Stromteiler-Regel zu

 ′′       ′′         R1     ′′
IR3 = f(IR2)  =   --------IR2
                  R1 + R3
              =   ∑Uq2R1--                      (3.4.5)
                    RiRj
Superposition:

Der Gesamtstrom IR3 wird damit zu

IR3 = f(Uq1,Uq2 ) =   I′R3(Uq1) + I′′R3(Uq2)             (3.4.6)
Frage:

Stimmen alle bisherigen Ergebnisse überein?

Wenn man die Formeln mathematisch bis zu Ende rechnet sollte das so sein. Es könnte eine gute Übung für die Mathematik sein!

3.4.2 Bewertung des Überlagerungssatzes

Bewertung:

Anwenden des Überlagerungssatzes