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View File

@@ -419,6 +419,54 @@
]
*/
// Dual Wandlung
#bgBlock(fill: colorAllgemein)[
#subHeading(fill: colorAllgemein)[Dual Wandlung]
Stumpfe Ersetzung mit:
#table(
columns: (1fr, 1fr),
fill: (x, y) => if calc.rem(y, 2) == 0 { tableFillHigh } else { tableFillLow },
$ u --> R_d i^d $,
$ i --> u^d / R_d $,
$ Phi --> R_d q^d $,
$ q --> Phi / R_d $,
$ R --> G^d = R / R_d^2 $,
$ G --> R^d = R_d^2 G $,
$C --> L^d = R_d^2 C$,
$L --> C^d = L / R_d^2$,
$"KS" --> "LL"$, $"LL" -> "KS"$,
$"Parallel" --> "Seriell"$,
$"Seriell" --> "Parallel"$,
table.cell(colspan: 2)[
*Dualwandlung: Steurende & Ausgangs Größe*
$
"VCVS": u_"out" = mu dot u_"in" &--> i_"out" R_d = mu dot i_"in" R_d \
"VCCS": u_"out" = g dot i_"in" &--> \
"CCVS": u_"out" = r dot i_"in" &--> \
"CCCS": i_"out" = beta dot i_"in" &--> \
$
],
table.cell(colspan: 2)[
*Dualwandlung: Nur Ausgangs Größe*
$
"VCVS": u_"out" = mu dot u_"in" &--> \
"VCCS": u_"out" = g dot i_"in" &--> \
"CCVS": u_"out" = r dot i_"in" &--> \
"CCCS": i_"out" = beta dot i_"in" &--> \
$
],
table.cell(colspan: 2)[$ (u, i) in cal(F) --> (u_d, i_d) in cal(F) = (R_d i, 1/R_d u) $]
)
]
// Linearsierung
#bgBlock(fill: colorEineTore)[
@@ -517,8 +565,6 @@
*Klein-Signal* $quad u_"lin" = r_"lin" (i) = r'(i_"AP")i$
]
#colbreak()
// Graphen und Matrizen
#bgBlock(fill: colorAnalyseVerfahren)[
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Graphen und Matrizen]
@@ -594,6 +640,7 @@
#line(length: 100%, stroke: (thickness: 0.2mm))
#colbreak()
*KCL und KVL* \
KCL in Nullraum: $bold(A) bold(i_b) = bold(0)$ \
@@ -634,29 +681,82 @@
// Tablauematrix
#bgBlock(fill: colorAnalyseVerfahren)[
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Tablauematrix]
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Allgemeine Analyse Verfahren]
*Tableaugleichung*
Alle Element Gleichungen in Nullraum + KVLs/KCLs in eine Matrix
KCLs: $jMat(A) jVec(i) = jVec(0)$\
KVLs: $jMat(B) jVec(u) = jVec(0)$\
Elementgleichungen: $jMat(N) jVec(u) + jMat(M) jVec(i) = jVec(e)$
KCLs in Nullraum: $jMat(A) jVec(i)_b = jVec(0)$\
KVLs in Nullraum: $jMat(B) jVec(u)_b = jVec(0)$\
Elementgleichungen: $jMat(N) jVec(u)_b + jMat(M) jVec(i)_b = jVec(e)$
$ mat(
$ mannot.mark(mat(
jMat(B), jMat(0);
jMat(0), jMat(A);
jMat(M), jMat(N)
) vec(jVec(u), jVec(i)) = vec(jVec(0), jVec(0), jVec(e)) $
), tag: #<1>) vec(jVec(u)_b, jVec(i)_b) = vec(jVec(0), jVec(0), jVec(e))
]
// Machenstrom-/Knotenpotenzial-Analyse
#bgBlock(fill: colorAnalyseVerfahren)[
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Machenstrom-/Knotenpotenzial-Analyse]
#mannot.annot(<1>, text($b - (n-1) space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: -2.8mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($n-1 space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: 0mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($b space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: 2.8mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($2b$, rgb("#00318b")), pos: bottom, dy: -0.5mm)
$
#line(stroke: (thickness: 0.2mm), length: 100%)
*Knotenspannungs-Analyse*
KVL in Bildraum: $jVec(u)_b = jMat(A)^T jVec(u)_k$\
KCLs in Nullraum: $jMat(A) jVec(i)_b = jVec(0)$\
Elementgleichungen: $jMat(N) jVec(u)_b + jMat(M) jVec(i)_b = jVec(e)$
$
mannot.mark(mat(
-jMat(A)^T, jMat(1), jMat(0);
jMat(0), jMat(0), jMat(A);
jMat(0), jMat(M), jMat(N)
), tag: #<1>) vec(jVec(u)_k, jVec(u)_b, jVec(i)_b) = vec(jVec(0), jVec(0), jVec(e))
#mannot.annot(<1>, text($b space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: -2.8mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($n-1 space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: 0mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($b space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: 2.8mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($2b + (n-1)$, rgb("#00318b")), pos: bottom, dy: -0.5mm)
$
#line(stroke: (thickness: 0.2mm), length: 100%)
*Maschenstrom-Analyse*
Nur für Planare Schaltungen
KCL in Bildraum: $jVec(i)_b = jMat(B)^T jVec(i)_m$\
KCLs in Nullraum: $jMat(B) jVec(u)_b = jVec(0)$\
Elementgleichungen: $jMat(N) jVec(u)_b + jMat(M) jVec(i)_b = jVec(e)$
$
mannot.mark(mat(
jMat(B), jMat(0), jMat(0);
jMat(0), jMat(1), -jMat(B)^T;
jMat(M), jMat(N), jMat(0)
), tag: #<1>) vec(jVec(u)_b, jVec(i)_b, jVec(i)_m) = vec(jVec(0), jVec(0), jVec(e))
#mannot.annot(<1>, text($b - (n-1) space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: -2.8mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($b space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: 0mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($b space$, rgb("#00318b")), pos: left, dy: 2.8mm, dx: 1mm)
#mannot.annot(<1>, text($3b - (n-1)$, rgb("#00318b")), pos: bottom, dy: -0.5mm)
$
#line(stroke: (thickness: 0.2mm), length: 100%)
Nicht Lineare Gleichungen: $underline(f)'(jVec(u), jVec(i)) = 0$
]
// Reduziert Knotenpotenzial
// Netwon Rephson
#bgBlock(fill: colorAnalyseVerfahren)[
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Reduzierte Knotenpotenzial-Analyse]
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Netwen-Raphson]
]
// ZweiTor Beschreibungen
@@ -885,15 +985,11 @@
],
// Linearsierung (N-Tore)
#bgBlock(fill: colorZweiTore)[
#subHeading(fill: colorZweiTore)[Linearisierung (N-Tore)]
#bgBlock(fill: colorAnalyseVerfahren)[
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Linearisierung (N-Tore)]
1. Arbeitspunk bestimmen $vec(jVec(u)_"AP", jVec(i)_"AP") hat(=) vec(jVec(x)_"AP", jVec(y)_"AP")$
$f_1(x_1, x_2, ... x_n) &= y_1\
f_2(x_1, x_2, ... x_n) &= y_2\
&dots.v \
f_n (x_1, x_2, ... x_n) &= y_n$
1. Arbeitspunk bestimmen/schätzen/ist gegeben \
$vec(jVec(u)_"AP", jVec(i)_"AP") hat(=) vec(jVec(x)_"AP", jVec(y)_"AP")$
$bold(f)(jVec(x))=jVec(y)$
@@ -922,10 +1018,29 @@
// Netwen-Raphson N-Tore
#bgBlock(fill: colorZweiTore)[
#subHeading(fill: colorZweiTore)[Newton-Raphson (N-Tore)]
Nicht lineare Beschreibung in Nullraum/Impliziter Darstellung:
$f(jVec(x)) = jVec(0)$\
Nicht lineare Beschreibung in Nullraum/Implizit Darstellung:
$jVec(f)'(jVec(x)) = jVec(0)$\
$jVec(x)_(n+1) = jVec(x)_n - (jMat(J)|_(jVec(x)_"AP"))^(-1) f(jVec(x))$
0. Jakobi Matrix $jMat(J)(x^((k)))$ aufstellen (ableiten)
Schrit $n+1$ Berechnen:
1. Jacobi Matrix $jMat(J)(x^((n)))$ ausrechnen
2. Linearisiertes Gleichungs System aufstellen: \
$M_"lin"^((n)) jVec(u)^((n)) + N_"lin"^((n)) jVec(i)^((n))$ aus $jMat(J)(x^((n)))$ rauslesen
$jVec(e)_"lin" = jMat(J)(x^((n))) dot x^((n)) - jVec(f)(x^((n)))$
$n$te-Linearisierte Elementgleichungen: \
$M_"lin"^((n)) jVec(u)^((n)) + N_"lin"^((n)) jVec(i)^((n)) = jVec(e)^((n))_"lin"$
Tablaue: $jMat(T)^((n)) jVec(x)^((n + 1)) = jVec(e)^((n))$ \
3. Gleichungsystem lösen: $jVec(x)^((n+1))$
4. Fehler $epsilon$ berechnen
]
// Reaktive Elemeten
@@ -940,12 +1055,16 @@
row-gutter: 10mm,
column-gutter: 2mm,
[
*Kapazitiv*
$[i(t)] = unit("A")$\
$[q(t)] = unit("A s") = unit("C")$\
],
grid.vline(stroke: 0.75pt),
[],
[
*Induktiv*
$[u(t)] = unit("V")$ \
$[Phi(t)] = unit("V s") = unit("W b")$ \
],
@@ -965,7 +1084,11 @@
],
)
$W(t_1, t_2) = integral_(t_1)^(t_2) P(tau) d tau = integral_(t_1)^(t_2) u(tau) i(tau) d tau$
#linebreak()
$P(t) = u(t) i(t)$
$W(t_1, t_2) = integral_(t_1)^(t_2) P(tau) d tau$
$W(t_1, t_2) > 0$: Nimmt Energie auf\
$W(t_1, t_2) = 0$: Verlustlos\
@@ -981,13 +1104,17 @@
[*Kapazitiv*],
grid.vline(stroke: 0.75pt),
[],
[*Induktivität*],
[*Induktiv*],
[
$q = c(u) \ u = chi(q)$\
$W(t_1, t_2), integral_(q_1 = q(t_1))^(q_2 = q(t_2)) chi(q) d q$
],
[],
[
$Phi = l(i) \ i = lambda(Phi)$
$Phi = l(i) \ i = lambda(Phi)$ \
$W(t_1, t_2), integral_(Phi_1 = Phi(t_1))^(Phi_2 = Phi(t_2)) lambda(Phi) d Phi$
],
[$u,q$ stetig und beschränkt],
@@ -1080,7 +1207,7 @@
#subHeading(fill: colorComplexAC)[Komplex Wechselstrom Rechnnung]
Im Eingeschwungenem Zustand
$u(t) =U_m "Re"{e^(j omega t + phi)}$
$u(t) = "Re"{U_m e^(j omega t + phi)}$
$u(t) = U_m cos(omega t + alpha)$ \
$i(t) = I_m cos(omega t + beta)$
@@ -1239,7 +1366,16 @@
#ComplexNumbersSection(i: $j$)
*Trigonometire*
#grid(
columns: (auto, auto),
column-gutter: 2mm,
row-gutter: 3mm,
$cos(x) = cos(-x)$, $sin(-x) = -sin(x)$, $cos(x)^2 + sin(x)^2 = 1$, $cos(x) = sin(x + pi/2)$, $sin(x) = cos(x - pi/2)$, $$,
grid.cell(colspan: 2, $cos(x + y) = cos(x)cos(y) - sin(x)sin(y)$),
grid.cell(colspan: 2, $sin(x + y) = sin(x)cos(y) + cos(x)sin(y)$)
)
]
// SinTable
@@ -1260,11 +1396,40 @@
#columns(2)[
#bgBlock(fill: colorAnalyseVerfahren)[
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Knotenpotenzial-Analyse Komponetent]
#subHeading(fill: colorAnalyseVerfahren)[Reduzierte Knotenpotenzial-Analyse Komponetent]
#import mannot: *
#let ImageHeight = 2.5cm
Reduzierte Knotenpotenzial-Analyse: $jMat(G_k) = jVec(u)_k = jVec(i)_q$
*Cramersche Regel:* $u_(k i) = (det jMat(G)_(k i))/(det jMat(G)_k)$ ($jMat(G)_(k i)$ entshet aus $G_k$ durch ersetzen der $i$-ten Splate mit $jVec(i)_q$)
#table(
grid(
columns: 3,
zap.circuit({
import zap : *
vsource("V", (0,0), (0,1.5), scale: 0.4, fill: none)
joham.voltage((-0.3,1), (-0.3,0), $U_0$)
resistor("G", (0,1.5), (1,1.5), scale: 0.4, fill: none)
wire("V.in", (1,0))
}),
align(center+horizon, $==>$),
zap.circuit({
import zap : *
isource("V", (0,0), (0,1.5), scale: 0.4, fill: none, i: (content: $G U_0 space $, invert: false, distance: 0.2, anchor: "east"))
resistor("G", (0,1.5), (1,1.5), scale: 0.4, fill: none)
wire("V.in", (1,0))
})
),
)
#table(
columns: (1fr, 1fr),
fill: (x, y) => if calc.rem(y, 2) == 0 { tableFillHigh } else { tableFillLow },
@@ -1725,7 +1890,7 @@
// Zwei-Tor Tabelle
#grid(columns: (2fr, 1fr))[
#grid(columns: (1fr))[
#bgBlock(fill: colorZweiTore, width: 100%)[
#subHeading(fill: colorZweiTore)[Zwei-Tor-Übersichts]
@@ -1748,7 +1913,7 @@
joham.voltage((to: "Op.plus", rel: (-0.25, 0)), (to: "Op.minus", rel: (-0.25, 0)), $u_"in"$)
joham.voltage((to: "Op.out", rel: (0.25, 0)), (to: "Op.out", rel: (0.25, -0.7)), $u_"out"$, anchor: "west")
joham.voltage((to: "Op.out", rel: (0.25, 0)), (to: "Op.out", rel: (0.25, -0.7)), $u_"out"$, anchor: "west")
})
#table(
@@ -1914,7 +2079,25 @@
$ i_2 &= - ü i_1 &quad i_1 &= - 1/ü i_2 \
u_2 &= 1/ü u_1 &quad u_1 &= ü u_2
$
], [],
], [
#align(horizon+center, zap.circuit({
import zap : *
import cetz.draw : line, rect, mark, content
joham.gyrator("G1", (0,0), scale: 0.4, constant: $G_d$)
joham.gyrator("G2", (1.6,0), scale: 0.4, constant: $ü G_d$)
joham.ground("G", (0.8, -0.67))
node("N1", "G1.12", fill: false, label: (content: $beta$, distance: 0.1))
node("N1", "G1.11", fill: false, label: (content: $alpha$, distance: 0.1))
node("N1", "G2.22", fill: false, label: (content: $delta$, distance: 0.1))
node("N1", "G2.21", fill: false, label: (content: $gamma$, distance: 0.1))
node("N1", (0.8, 0.67), label: (content: $epsilon$, distance: 0.1))
node("N1", (0.8, -0.67))
}))
],
[
- Verlustlos
- Reziprok
@@ -1948,8 +2131,11 @@
content((-0.7, -0.8), text([Output $cal(F)^d$], fill: rgb("#8b2000")))
content((0.8, -0.8), text([Input $cal(F)$], fill: rgb("#00318b")))
})],
})
$ u_1 = - R_d i_2 &quad i_1 = 1/R_d u_2 \
u_2 = R_d i_1 &quad u_2 = - 1/R_d u_1
$
],
[],
[
- Verlustlos
@@ -1958,14 +2144,77 @@
Der Pfeil zeigt AUF die NORMAL Eintor
],
[$ R = mat(0, -R_d; R_d, 0) &quad G = mat(0, G_d; -G_d, 0) \ A = mat(0, R_d; 1/R_d, 0) &quad A' = mat(0, -R_d; -1/R_d, 0)
[$ R = mat(0, -R_d; R_d, 0) &quad G = mat(0, G_d; -G_d, 0) \
A = mat(0, R_d; 1/R_d, 0) &quad A' = mat(0, -R_d; -1/R_d, 0) \
R_d = 1/G_d
$],
[NIK],
[#zap.circuit({
joham.zweitor("NIK", (0,0), label: "NIK")
})],
[],
[#grid(
columns: (auto, auto),
column-gutter: -3mm,
align(center+horizon, scale(75%, zap.circuit({
import zap : *
import cetz.draw : line, rect, mark, content
node("A", (-2, 0), fill: false)
node("B", (2, 0), fill: false)
node("C", (-2, 1.5), fill: false)
node("D", (2, 1.5), fill: false)
wire("A", "B")
joham.norator("Q1", (-1.5, 2), (1.5, 2), scale: 0.5)
node("N1", (-1.5,1.5))
node("N2", (0,1.5))
node("N3", (1.5,1.5))
resistor("R1", "N1", "N2", scale: 0.5, fill: none, label: (content: $R$, anchor: "south", distance: 1mm))
resistor("R2", "N2", "N3", scale: 0.5, fill: none, label: (content: $R$, anchor: "south", distance: 1mm))
wire("N1", "Q1.in")
wire("N3", "Q1.out")
wire("N1", "C", i: (content: $i_1$, invert: true))
wire("N3", "D", i: (content: $i_2$, invert: true))
joham.nullator("Q0", "N2", n:"*-*", (0,0), scale: 0.5)
joham.voltage("C", "A", $u_1$)
joham.voltage("D", "B", $u_2$)
content((0,-0.4), $k = +1$, anchor: "south")
}))),
align(center+horizon, scale(75%, zap.circuit({
import zap : *
import cetz.draw : line, rect, mark, content
node("A", (-2, 0), fill: false)
node("B", (2, 0), fill: false)
node("C", (-2, 1.5), fill: false)
node("D", (2, 1.5), fill: false)
wire("A", "B")
joham.nullator("Q1", (-1.5, 2), (1.5, 2), scale: 0.5)
node("N1", (-1.5,1.5))
node("N2", (0,1.5))
node("N3", (1.5,1.5))
resistor("R1", "N1", "N2", scale: 0.5, fill: none, label: (content: $R$, anchor: "south", distance: 1mm))
resistor("R2", "N2", "N3", scale: 0.5, fill: none, label: (content: $R$, anchor: "south", distance: 1mm))
wire("N1", "Q1.in")
wire("N3", "Q1.out")
wire("N1", "C", i: (content: $i_1$, invert: true))
wire("N3", "D", i: (content: $i_2$, invert: true))
joham.norator("Q0", "N2", n:"*-*", (0,0), scale: 0.5)
joham.voltage("C", "A", $u_1$)
joham.voltage("D", "B", $u_2$)
content((0,-0.4), $k = -1$, anchor: "south")
}))))
],
[
- Aktiv
- Antireziprok
@@ -1973,7 +2222,7 @@
],
[$ H = mat(0, -k; -k, 0) quad H' = mat(0, -1/k; -1/k, 0) \ A = mat(-k, 0; 0, 1/k) quad A'= mat(-1/k, 0; 0, k) $]
)
]
]
]
// Knoten Spannungs Analyse
@@ -2005,12 +2254,17 @@
Kennline nur $u\/i$-Achsen
],
[$forall vec(jVec(u), jVec(v)) in cal(F) : jVec(u)^T jVec(i) = 0$],
grid(columns: (auto, auto),
column-gutter: 5mm,
[
$u\/q$-Plot: Wenn keine Schleifen \
$i\/Phi$-Plot: Wenn keine Schleifen \
$i\/Phi$-Plot: Wenn keine Schleifen
], [
$u\/i$-Plot: Wenn Auf Achse \
$Phi\/q$-Plot: Wenn auf Achse \
],
], [
]),
[*linear*],
[Kennline ist Gerade],

View File

@@ -69,7 +69,11 @@
$z^* = a - #i b = r e^(-#i phi)$
Konjungiert Erweitern:\
$(a + b #i)/(c + d #i) = ((a + b #i)(c - d #i))/(c^2 + d² )$
#grid(columns: (1fr, 1fr),
$(a + b #i)/(c + d #i) = ((a + b #i)(c - d #i))/(c^2 + d² )$,
$1/(a + j b) = (a - j b)/(a^2 + b^2)$
)
$r = abs(z) quad phi = cases(
+ arccos(a/r) space : space a >= 0,