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1364 lines
25 KiB
TeX

\documentclass[a4paper, 10pt]{article}
\usepackage[a4paper,left=1cm,right=1cm,top=1.5cm,bottom=1.5cm]{geometry}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{textgreek}
\usepackage{textcomp}
\begin{document}
\title{Formelsammlung Grundlagen der Elektrotechnik}
\author{Marc V\"olkers}
\date{November 2019}
\maketitle
\newpage
\tableofcontents
\newpage
\section{EUE04}
\subsection{Widerstand}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Temperaturabh\"angigkeit Widerstand (0 K = -273,15 \textcelsius )
&
{$\!\begin{aligned}
\alpha &= \text{Temp. Koeffizient} \\
\vartheta_0 &= \text{Betugstemp.}\\
\vartheta &= Temperatur\\
R_0 &= \text{Widerstand bei } \vartheta_0
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
R(\vartheta) &= R_0(1+\alpha\Delta\vartheta)\\
\Delta\vartheta &= \vartheta - \vartheta_0
\end{aligned}$}
\\
\hline
Elektrische Verlustleistung
&
{$\!\begin{aligned}
R_{TH} &= \text{thermischer Widerstand} \\
\vartheta_U &= \text{Umgebungstemp.}\\
\vartheta &= \text{Oberfl\"achentemp.}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
P_V = \frac{\vartheta - \vartheta_U}{R_{TH}}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gleichstromwiderstand arbeitspunktabh\"angig
&
&
{$\!\begin{aligned}
R_{AP} = \frac{U_{AP}}{I_{AP}}
\end{aligned}$}
\\
\hline
differentieller Widerstand (Wechselgr\"oßenwiderstand)
&
&
{$\!\begin{aligned}
r_{DAP} = \frac{\Delta U_{AP}}{\Delta I_{AP}}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Kondensator}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Kapazit\"at
&
{$\!\begin{aligned}
\varepsilon &= \text{Permitivit\"at} \\
A &= \text{Fl\"ache}\\
d &= \text{Fl\"achenabstand}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
C = \frac{\varepsilon\cdot A}{d}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Kapazit\"at
&
{$\!\begin{aligned}
Q &= \text{Ladung} \\
U &= \text{Spannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
C = \frac{Q}{U}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Verlustfaktor
&
{$\!\begin{aligned}
tan\delta &= \text{Verlustfaktor}\\
P &= \text{Wirkleistung} \\
Q &= \text{Blindleistung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
tan\delta = \frac{P}{Q}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}\\
\subsection{Spule}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Induktivit\"at
&
{$\!\begin{aligned}
\Psi(I) &= \text{magnetischer Fluss?} \\
I &= \text{Stomst\"arke}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
L(I) = \frac{\Psi(I)}{I}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Induktivit\"at
&
{$\!\begin{aligned}
\mu_0 &= \text{mag. Feldkonstante} \\
&= 4\pi*10^{-7} Vs/Am \\
\mu_R &= \text{Permeabilit\"atszahl} \\
A &= \text{durchsetzte Fl\"ache}\\
n &= \text{Anzahl Windungen}\\
l &= \text{mag. Wegl\"ange}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
L = \mu_0\cdot \mu_R\cdot \frac{A\cdot n^2}{l}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Verlustfaktor
&
{$\!\begin{aligned}
tan\delta &= \text{Verlustfaktor}\\
G &= \text{Spuleng\"ute} \\
P &= \text{Wirkleistung}\\
Q &= \text{Blindleistung}\\
R &= \text{Widerstand}\\
\omega &= \text{Winkelgeschwindigkeit}\\
&= 2*\pi*f\\
f &= \text{Frequenz}\\
L &= \text{Induktivit\"at}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
tan\delta = \frac{1}{G} = \frac{P}{Q} = \frac{R}{\omega\cdot L}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\newpage
\subsection{Diode}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Strom-Spannungs-Abh\"anigkeit
&
{$\!\begin{aligned}
I_D &= \text{Diostenstrom}\\
U_D &= \text{Diodenspannung}\\
I_S &= \text{Sperrstrom}\\
U_T &= \text{Thermospannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
I_D = I_S(e^{\frac{U_D}{U_T}}-1)
\end{aligned}$}
\\
\hline
Thermospannung
&
{$\!\begin{aligned}
k &= \text{Bolzmannkonstnant}\\
&= 1,38066*10^{-23} Ws/K\\
e_0 &= \text{Elementarladung}\\
&= 1,602189*10^{-19} As\\
T &= \text{absolute Temperatur in K}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_T = \frac{k * T}{e_0}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Diodenspannung bei linearisiertem Verlauf
&
{$\!\begin{aligned}
U_F &= \text{Flussspannung}\\
r_D &= \text{Widerstand}\\
I_D &= \text{Diodenstrom}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_D = U_F+r_DI_D
\end{aligned}$}
\\
\hline
Verlustleistung
&
{$\!\begin{aligned}
U_F &= \text{Flussspannung}\\
r_D &= \text{Widerstand}\\
I_D &= \text{Diodenstrom}\\
T &= \text{Periodendauer}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
P_V &= \frac{1}{T}\int_{0}^{T}u_D(t)i_D(t)\\
&= U_F\frac{1}{T}\int_{0}^{T}i_D(t)dt+r_D\frac{1}{T}\int_{0}^{T}i_D^2(t)dt\\
&= U_F\bar{I}_D+r_DI^2_{DEFF}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Transistor}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Emitterstrom
&
{$\!\begin{aligned}
I_C &= \text{Kollektorstrom}\\
I_B &= \text{Basisstrom}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
I_E = I_C+I_B
\end{aligned}$}
\\
\hline
Kollektor-Emitter-Spannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{CB} &= \text{Kollektor-Bsis-Spannung}\\
U_{BE} &= \text{Basis-Emitter-Spannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_{CE} = U_{CB}+U_{BE}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Kollektor Widerstand
&
{$\!\begin{aligned}
U_B &= \text{Betriebsspannung}\\
U_{CEA} &= \text{Kollektor-Emitter}\\
&\text{Spannung Arbreitspunkt}\\
I_{CA} &= \text{Kollektorstrom}\\
&\text{Arbeitspunkt}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
R_{C} = \frac{U_B-U_{CEA}}{I_{CA}}
\end{aligned}$}
\\
\hline
4 Quadranten Kennlinienfeld Arberitspunkt in der Mitte
&
{$\!\begin{aligned}
U_{CEA} &= \text{Kollektor-Emitter-}\\&\text{Spannung Arbeitspunkt}\\
U_B &= \text{Betriebsspannung}\\
I_{CA} &= \text{Kollektorstrom}\\
&\text{Arbeitspunkt}\\
R_C &=Kollektor Widerstand\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_{CEA} &= \frac{U_B}{2}\\
I_{CA} &= \frac {U_B}{2R_C}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Verstärkung
&
{$\!\begin{aligned}
I_{C} &= \text{Kollektorstrom}\\
I_B &= \text{Basisstrom}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
B &= \frac{I_C}{I_B}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Arbeitspunkteinstellung \"uber Spannungsteiler
&
{$\!\begin{aligned}
I_{Q} &= \text{Querstrom}\\
I_B &= \text{Basisstrom}\\
R_{1/2} &= \text{Spannungsteiler}\\ & \text{Widerstände}\\
U_{BEA} &= \text{Basis-Emitter-}\\ & \text{Spannung Arbeitspunkt}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
I_Q &= 10\cdot I_B\\
R_1 &= \frac{U_B - U_{BEA}}{I_Q+I_B}\\
&= \frac{U_B-U_{BEA}}{11\cdot I_B}\\
R_2 &= \frac{U_{BEA}}{I_Q} = \frac{U_{BEA}}{10\cdot I_B}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\newpage
\subsection{Feld Effekt Transistor (FET)}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Drain-Source Abschn\"urgrenze Strom
&
{$\!\begin{aligned}
I_{DSS} &= \text{Maximaler Drain}\\ & \text{Strom}\\
U_{DSP} &= \text{Drain Source}\\ & \text{Abschn\"urspannung}\\
U_{DSS} &= \text{Maximale Drain-Source}\\ & \text{Spannung}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
I_{DSP} &= I_{DSS} \left( \frac{U_{DSP}}{U_{DSS}} \right) ^ 2
\end{aligned}$}
\\
\hline
Drain-Source Abschn\"urgrenze Spannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_P &= \text{Pinch-off-Spannung}\\
U_{GS} &= \text{Gate-Source Spannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_{DSP} &= U_{GS} - U_P
\end{aligned}$}
\\
\hline
Abschn\"urgrenze Strom anhand von Pinch-off-Spannung
&
{$\!\begin{aligned}
I_{DSP} &= \text{Drain-Source}\\ & \text{Abschn\"urstrom}\\
U_P &= \text{Pinch-off-Spannung}\\
U_{GS} &= \text{Gate-Source Spannung}\\
I_{DSS} &= \text{Maximaler Drain-Source}\\ & \text{Strom}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
I_{DSP} &= I_{DSS} \left( \frac{U_{GS}}{U_{p}}-1 \right) ^ 2
\end{aligned}$}
\\
\hline
Steilheit (A/V)
&
{$\!\begin{aligned}
U_P &= \text{Pinch-off-Spannung}\\
U_{GS} &= \text{Gate-Source Spannung}\\
I_{DSS} &= \text{Maximaler Drain-Source}\\ & \text{Strom}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
S &= \frac{dI_{DSP}}{dU_{GS}} = \frac{2I_{DSS}}{U_P} \left( \frac{U_GS}{U_P}-1 \right)
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Operationsverst\"arker}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
Gegengekoppelt Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
\nu_D &= \text{Differenzverst\"arkung}\\
U_D &= \text{Differenzspannung}\\
U_{P} &= \text{Spannung Eingang}\\
U_{N} &= \text{Spannung invert. Eingang}\\
U_E &= \text{Eingangsspannung}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_A &= \nu_D*U_D =\nu_d(U_P-U_N) \\
&= \nu_D(U_E-k_RU_A)\\
&= \frac{\nu_D}{(1+\nu_D\cdot k_R)}\cdot U_E\\
& \sim \frac{1}{k_r}*U_E
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\newpage
\section{ EUE05}
\subsection{Grundlagen digitale Schaltungstechnik}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Spannungspegel
&
{$\!\begin{aligned}
U_{AHMIN} &=\text{Ausgang} \\ & \text{Spannung High Min}\\
U_{EHMIN} &= \text{Eingang} \\ & \text{Spannung High Min}\\
U_{AHMAX} &=\text{Ausgang} \\ & \text{Spannung Low Max}\\
U_{EHMAX} &= \text{Eingang} \\ & \text{Spannung Low Max}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_{AHMIN} &> U_{EHMIN}\\
U_{ALMAX} &< U_{ElMAX}
\end{aligned}$}
\\
\hline
St\"orabst\"ande / St\"orschwellen
&
{$\!\begin{aligned}
\Delta U_{LS} &=\text{St\"orabstand Low}\\
\Delta U_{HS} &=\text{St\"orabstand High}\\
\text{...} &\text{\ (siehe Spannungspegel)}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\Delta U_{LS} &= U_{ELMAX} - U_{ALMAX} > 0\\
\Delta U_{HS} &= U_{AHMIN} - U_{EHMIN} > 0\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Eingangslastfaktor (FAN-IN)
&
{$\!\begin{aligned}
I_E &=\text{Eingangsstrom Bauteil}\\
I_{ES} &=\text{Eingangsstrom} \\ & \text{Standardeingang} \\ & \text{gleiche Schaltkeisfamilie}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\eta_E &= \frac{I_E}{I_{ES}}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Ausgangslastfaktor (FAN-OUT)
&
{$\!\begin{aligned}
I_A &=\text{Ausgangsstroml}\\
I_{ES} &=\text{Eingangsstrom} \\ & \text{Standardeingang} \\ & \text{gleiche Schaltkeisfamilie}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\eta_A &= \frac{I_A}{I_{ES}}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Delay Eingangs-/Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
t_{DLH} &=\text{Zeitdifferenz Low High}\\
t_{DHL} &=\text{Zeitdifferenz High Low}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
t_D = \frac{1}{2}(t_{DLH} + t_{DHL})
\end{aligned}$}
\\
\hline
Speed-Power-Produkt
&
{$\!\begin{aligned}
P_{v} &=\text{Mittlere Verlustleistung}\\ & \text{Umschaltvorgang} \\
t_{DHL} &=\text{Zeitdifferenz High Low}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
W = P_V\cdot t_D
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Analog-Digital- / Digital-Analog Umsetzer}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Eingangsgr\"oße (Meist Spannung)
&
{$\!\begin{aligned}
z &=\text{bin\"ar kodierte Zahl} \\ & \text{am Ausgang}\\
Q &= \text{Quatisierungseinheit} \\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_E = z\cdot Q
\end{aligned}$}
\\
\hline
Maximale Anzahl der Quantisierungsstufen
&
{$\!\begin{aligned}
N &=\text{Bitzahl}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
Z_{MAX} = 2^N
\end{aligned}$}
\\
\hline
Tastverh\"altnis DA Z\"ahlverfahren
&
{$\!\begin{aligned}
z &=\text{Eingangszahlenwert}\\
n &=\text{Aufl\"osung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
TAST = \frac{z}{2^n} = \frac{z}{z_{MAX}+1}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Mittelwert der Impulsfolge DA Z\"ahlverfahren
&
{$\!\begin{aligned}
TAST &=\text{Tastverh\"altnis}\\
U_{REF} &=\text{Eingangsspannung}\\
z &=\text{digitaler Zahlenwert}\\
Q &=\text{Quantisierungseinheit}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\bar{U}_A = TAST\cdot U_{REF} = zQ
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\newpage
\section{LEL01}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Arithmetischer Mittelwert&
&
{$\!\begin{aligned}
\bar{u} = \frac{1}{T}\cdot \int_{0}^{T}i(t)dt
\end{aligned}$}
\\
\hline
Effektivwert
&
&
{$\!\begin{aligned}
\\
U_{eff} = \sqrt{\frac{1}{T}\cdot \int_{0}^{T}u^2(t)dt)}\\
I_{eff} = \sqrt{\frac{1}{T}\cdot \int_{0}^{T}i^2(t)dt)}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Mischgr\"oße aus Gleich und Wechselanteil
&
{$\!\begin{aligned}
\bar{x} = \text{Gleichgr\oßenanteil}\\
x_{\sim}(t) = \text{Wechselgr\"oßenanteil}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u(t) = \bar{u} + u_{\sim}(t)\\
i(t) = \bar{i} + i_{\sim}(t)\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Mischgr\"oße Wechselanteil
&
{$\!\begin{aligned}
x_{\sim}(t) = \text{Wechselgr\"oßenanteil}\\
\hat{x} = \text{Scheitelwert}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u_{\sim}(t) = \sum_{v=1}^{\infty}\hat{u}_v\cdot sin(v\omega t + \varphi_v)\\
i_{\sim}(t) = \sum_{v=1}^{\infty}\hat{i}_v\cdot sin(v\omega t + \varphi_v)
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gesamteffektivwert Mischgr\"oße
&
{$\!\begin{aligned}
X_{d} &= \text{Gleichgr\"oßen-}\\ & \text{effektivwert}\\
X_{eff\sim} &= \text{Wechselgr\"oßen-}\\ & \text{effektivwert}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_{eff} &= \sqrt{U_d^2 + U_{eff\sim}^2}\\
I_{eff} &= \sqrt{I_d^2 + I_{eff\sim}^2}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Welligkeit ( w=0 -\textgreater reine Gleichgr\"oße; w -\textgreater $\infty$ reine Wechselgr\"oße)
&
{$\!\begin{aligned}
X_{eff} &= \text{Gesamteffektivwert}\\
X_{d} &= \text{Gleichgr\"oßen-}\\ & \text{effektivwert}\\
X_{eff\sim} &= \text{Wechselgr\"oßen-}\\ & \text{effektivwert}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
w_u &= \frac{U_{eff\sim}}{U_d} = \sqrt{ \left( \frac{U_{eff}}{U_d} \right)^2-1}\\
w_i &= \frac{I_{eff\sim}}{I_d} = \sqrt{ \left( \frac{I_{eff}}{I_d} \right)^2-1}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Klirrfaktor (Qualit\"at der erzeugten Wechselspannung k=0 -\textgreater rein Sinusf\"ormig)
&
{$\!\begin{aligned}
X_{eff} &= \text{Gesamteffektivwert}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\\
k_u &= \frac {\sqrt{\sum_{v=2}^{\infty} U_{eff,v}^2}} {U_{eff}}\\
k_i &= \frac {\sqrt{\sum_{v=2}^{\infty} I_{eff,v}^2}} {I_{eff}}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Berechung einfacher Kurvenverl\"aufe (diskrete Werte)
&
{$\!\begin{aligned}
D &= \frac{t_1}{T} \text{Tastverh\"altnis}\\
U_D &=\text{diskrete Spannung}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\\
\bar{u} = U_d\cdot D\\
U_{eff} = U_d\cdot \sqrt{D}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Kondensator Strom-Spannungs-Beziehung
&
{$\!\begin{aligned}
i_C &= \text{Kondensatorstorm}\\
u_C &= \text{Kondensatorspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
i_C &= C\cdot \frac{du_C}{dt}\\
u_C &= \frac{1}{C}\cdot \int_{0}^{t}i_C(\tau)d\tau+i_C (t=0)
\end{aligned}$}
\\
\hline
Spule Strom-Spannungs-Beziehung
&
{$\!\begin{aligned}
i_L &= \text{Spulenstrom}\\
u_L &= \text{Spulenspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u_L &= L\cdot \frac{di_L}{d_t}\\
i_L &= \frac{1}{L}\cdot \int_{0}^{t}u_L(\tau)d\tau + u_L (t=0)
\end{aligned}$}
\\
\hline
Scheinleistung
&
{$\!\begin{aligned}
P &= \text{Wirkleistung}\\
Q &= \text{Blindleistung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
S &= \sqrt{P^2+Q^2}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Verschiebungsfaktor
&
{$\!\begin{aligned}
P &= \text{Wirkleistung}\\
S_1 &= \text{Spulenspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\lambda = \frac{P}{S} = \frac{I_1}{I}\cdot cos\varphi_1
\end{aligned}$}
\\
\hline
W\"armestr\"omungsfeld Temperaturdifferenz
&
{$\!\begin{aligned}
R_{th} &= \text{W\"armewiderstand } ( \frac{K}{W} )\\
P_v &= \text{Verlustleistung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\Delta\vartheta &= R_{th}\cdot P_V\\
\vartheta_j - \vartheta_a &= (R_{thjc} + R_{thcs} + R_{thsa})\cdot P_V
\end{aligned}$}
\\
\hline
transienter W\"armewiderstand
&
{$\!\begin{aligned}
P\Delta\vartheta(t) &= \text{Temperaturdifferenz}\\
P_v &= \text{Verlustleistung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
Z_{th} = \frac{\Delta\vartheta(t)}{P_V}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\newpage
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Stromrichter M1U Diodenspannung
&
{$\!\begin{aligned}
u_S &= \text{Eingangsspanmnung}\\
u_d &= \text{Ausgangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u_D = u_S-u_d = u_S - i_d\cdot R\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gleichrichter M1U Mittelwert Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{eff} &= \text{Effektivwert}\\ & \text{Eingansspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_d = \frac{\sqrt{2}U_{eff}}{\pi}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gleichrichter M2U Mittelwert Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{eff1} &= \text{Effektivwert}\\ & \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_d = \frac{2\sqrt{2}U_{eff1}}{\pi}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gleichrichter M3U Mittelwert Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{eff1} &= \text{Effektivwert}\\ & \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_d = \frac{3\sqrt{3}\sqrt{2}U_{eff1}}{2\pi}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gleichrichter B2U Mittelwert Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{eff1} &= \text{Effektivwert}\\ & \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_d = \frac{4\sqrt{2}U_{eff1}}{\pi}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Gleichrichter B6U Mittelwert Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{eff1} &= \text{Effektivwert}\\ & \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_d = \frac{3\sqrt{3}\sqrt{2}U_{eff1}}{\pi}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Tiefsetzsteller Einschaltzeit
&
{$\!\begin{aligned}
U_{Steuer} &= \text{Steuerspannung}\\
\hat{U}_{SZ} &= \text{S\"agezahnspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
t_{ein} = \frac{U_{Steuer}}{\hat{U}_{SZ}}\cdot T_s\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Tiefsetzsteller Mittelwert Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_{d} &= \text{Eingangsspannung}\\
t_{ein} &= \text{Einschaltzeit}\\
T_S &= \text{Schaltperiode}\\
D &= \text{Tastgrad}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_{0} = \frac{t_{ein}}{T_S}\cdot U_d = D\cdot U_d\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
LC Tiefpassfilter Spannungsteiler
&
{$\!\begin{aligned}
U_{0} &= \text{Mittelwert}\\ & \text{Ausgangsspannung}\\
u_{0F} &= \text{Filtereingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\frac{U_{0}}{u_{0F}(t)} = \frac{1}{1-\omega ^2 LC}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
LC Tiefpassfilter Eckfrequenz
&
{$\!\begin{aligned}
f_E &= \text{Eckfrequenz}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\omega_E = 2\pi\cdot f_E = \frac{1}{\sqrt{LC}}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
LC Tiefpassfilter Oberschwingungen unterdr\"ucken
&
{$\!\begin{aligned}
f_E &= \text{Eckfrequenz}\\
f_S &= \text{Schaltfrequenz}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
f_E= \frac{1}{2\pi\cdot \sqrt{LC}} \text{ mit } \frac{f_E}{f_S} = 0,01\\
L = \frac{1}{C(2\pi\cdot 0,01\cdot f_S)^2}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Hochsetzsteller Zusammenhang Eingansspannung und Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_0 &= \text{Ausgangsspannung}\\
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
D &= \text{Tastverh\"altnis}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\frac{U_0}{U_d} = \frac{T_S}{T_S-t_{ein}} = \frac{1}{1-D} \\
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\section{LEL02}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Wechselrichter mit Halbbr\"ucke Scheitelwert Ausgangswechselspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\hat{U}_{0,1} = \frac{2}{\pi}\cdot U_d \\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Wechselrichter mit Vollbr\"ucke Scheitelwert Ausgangswechselspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\hat{U}_{0,1} = \frac{4}{\pi}\cdot U_d \\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Sinusf\"ormige Pulsweitenmodulation Ausgangsspannung
&
{$\!\begin{aligned}
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
u_{Steuer} &= \text{Steuerspannung}\\
\hat{U}_\Delta &= \text{Amplitude} \\ & \text{Dreiecksspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
U_0 = U_d\cdot \frac{u_{Steuer}}{\hat{U}_\Delta}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Sinusf\"ormige Pulsweitenmodulation Aussteuergrad
&
{$\!\begin{aligned}
\hat{U}_{Steuer} &= \text{Amplitude} \\ & \text{Steuerspannung}\\
\hat{U}_\Delta &= \text{Amplitude} \\ & \text{Dreiecksspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
m_a = \frac{\hat{U}_{Steuer}}{\hat{U}_\Delta}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Sinusf\"ormige Pulsweitenmodulation Verh\"altnis von Schaltfrequenz zu Grundschwingfrequenz (muss gr\"oßer als 10 sein)
&
{$\!\begin{aligned}
f_S &= \text{Schaltfrequenz}\\
f_1 &= \text{Grundschwingfrequenz}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
m_f = \frac{f_S}{f_1}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Dreiphasiger Wechselrichter Ausgangsspannung erster Schalter geschlossen
&
{$\!\begin{aligned}
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u_{a0}(t) = \frac{U_d}{2}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Dreiphasiger Wechselrichter Ausgangsspannung erster unterer Schalter ge\"offnet
&
{$\!\begin{aligned}
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u_{a0}(t) = -\frac{U_d}{2}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Dreiphasiger Wechselrichter Ausgangsspannung erster unterer Schalter ge\"offnet
&
{$\!\begin{aligned}
U_d &= \text{Eingangsspannung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
u_{a0}(t) = -\frac{U_d}{2}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Frequenzumrichter in der Antriebstechnik}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Kraft
&
{$\!\begin{aligned}
m &= \text{Masse}\\
a &= \text{Beschleunigung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
F = m\cdot a = m\cdot \frac{dv}{dt} \Rightarrow \frac{dv}{dt} = \frac{F}{m}\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Geschwindigkeit / Weg
&
{$\!\begin{aligned}
\omega &= \text{Winkelgeschwindigkeit}\\
r &= \text{Radius}\\
\varphi &= \text{Winkel}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
v &= \omega\cdot r \Rightarrow dv = r\cdot d\omega \\
s &= r\cdot \varphi \Rightarrow ds = r\cdot d\varphi\\
\end{aligned}$}
\\
\hline
Kraft mit Drehmoment
&
{$\!\begin{aligned}
r &= \text{Radius}\\
m &= \text{Masse}\\
v &= \text{Geschwindigkeit}\\
t &= \text{Zeit}\\
F &= \text{Kraft}\\
M &= \text{Drehmoment}\\
J &= \text{Tr\"agheitsmoment}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
F\cdot r &= M \Rightarrow F = \frac{M}{r} \\
\frac{dv}{dt} &= \frac{F}{M} = \frac{M}{r\cdot m} \Rightarrow \frac{1}{r}\cdot \frac{M}{r\cdot m} = \frac{M}{r^2+m}\\
J &= r^2\cdot m
\end{aligned}$}
\\
\hline
Bewegungsgleichung f\"ur rotierende K\"orper
&
{$\!\begin{aligned}
\omega &= \text{Winkelgeschwindigkeit}\\
r &= \text{Radius}\\
m &= \text{Masse}\\
t &= \text{Zeit}\\
M &= \text{Drehmoment}\\
J &= \text{Tr\"agheitsmoment}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\frac{d\omega}{dt} = \frac{M}{r^2\cdot m} = \frac{M}{J}
\end{aligned}$}
\\
\hline
Tr\"agheitsmoment eines Volumens
&
{$\!\begin{aligned}
r &= \text{Radius}\\
m &= \text{Masse}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
J = \int_{V}r^2 dm
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\newpage
\subsection{Erl\"auterung Drehmomentbildung Synchronmaschine}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Lorenzkraft
&
{$\!\begin{aligned}
B &= \text{Magnetisches Feld}\\
I &= \text{Stromst\"arke}\\
l &= \text{Leiterl\"ange Wicklung}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
F_L = B\cdot I \cdot l
\end{aligned}$}
\\
\hline
Elektrisches Drehmoment
&
{$\!\begin{aligned}
B &= \text{Magnetisches Feld}\\
I &= \text{Stromst\"arke}\\
l &= \text{Leiterl\"ange Wicklung}\\
r &= \text{Rotorradius}\\
i_a &= \text{Wicklungsstrom}\\
F_L &= \text{Lorenzkraft}
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
M_{el} = F_L\cdot r = B\cdot I \cdot l \cdot r= B\cdot i_a \cdot l \cdot r
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Asynchronmaschine}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Statordrehfeld synchrone Drehzahl
&
{$\!\begin{aligned}
f_1 &= \text{Frequenz}\\
n_p &= \text{Kurzschlussl\"aufer}\\ & \text{Polzahl}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
n_s = \frac{f_1}{n_p}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\hline
Schlupf
&
{$\!\begin{aligned}
n_s &= \text{Synchrondrehzahl}\\
n_p &= \text{Mechanische Drehzahl}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
s = \frac{n_s - n_m}{n_s}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\subsection{Schaltnetzteile}
\begin{tabular}{|p{6cm}|p{5cm}|p{6.5cm}|}
\textbf{Beschreibung}&\textbf{Variablen}&\textbf{Formel}\\
\hline
Transformator Zusammenh\"ange
&
{$\!\begin{aligned}
u_1 &= \text{Eingangsspannnung}\\
u_2 &= \text{Ausgangsspannung}\\
N_1 &= \text{Windungsanzahl Eingang}\\
N_2 &= \text{Windungsanzahl Ausgang}\\
i_2 &= \text{Stromst\"arke Ausgang}\\
i_1 &= \text{Stromst\"arke Eingang}\\
\end{aligned}$}
&
{$\!\begin{aligned}
\frac{u_1}{u_2} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{i_2}{i_1}
\end{aligned}$}
\\
\hline
\end{tabular}
\end{document}