Übung ET2-08.05 – Glättungsdrossel im Schweißgleichrichter

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2026-05-18)

Bezug zu ET2-08 Induktivität und Reale Spule

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Aufgabe

In einer industriellen Schweißanlage wird der Schweißstrom durch einen Gleichrichter aus dem 50-Hz-Netz gewonnen. Damit der gleichgerichtete Strom möglichst gleichmäßig fließt, sitzt zwischen Gleichrichter und Lichtbogen eine Glättungsdrossel mit Eisenkern. Bei der Auslegung der Anlage soll die Impedanz dieser Drossel bei Netzfrequenz bestimmt und geprüft werden, ob das vereinfachte Spulenmodell (ohne $C_P$) gerechtfertigt ist.

• Induktivität der Glättungsdrossel: $L=200\mathrm{mH}$
• Kupferwiderstand der Wicklung: $R_{\mathrm{Cu}}=20\mathrm{\Omega }$
• parasitäre Wicklungskapazität: $C_P=50\mathrm{pF}$
• Betriebsfrequenz (Netzfrequenz): $f=50\mathrm{Hz}$

Der Eisenverlustwiderstand $R_{\mathrm{Fe}}$ darf in dieser Aufgabe vernachlässigt werden ($R_{\mathrm{Fe}}\gg X_L$).

a) Berechnen Sie die Kreisfrequenz $\omega$ und den induktiven Blindwiderstand $X_L$ bei Netzfrequenz.
b) Berechnen Sie den Betrag $|\underline{Z}|$ der Spulenimpedanz im vereinfachten Modell (ohne $C_P$).
c) Berechnen Sie die Eigenresonanzfrequenz $f_{\mathrm{res}}$ der Drossel.
d) Beurteilen Sie, ob die Vernachlässigung von $C_P$ bei Netzfrequenz gerechtfertigt ist.

Lösung

a) $\omega =314{\mathrm{s}}^{-1}$, $X_L=62,8\mathrm{\Omega }$
b) $|\underline{Z}|=65,9\mathrm{\Omega }$
c) $f_{\mathrm{res}}\approx 50,3\mathrm{kHz}$
d) $f\ll f_{\mathrm{res}}$ (Faktor $\approx 1000$) — Vernachlässigung von $C_P$ ist klar gerechtfertigt.

▶️ Vollständiger Lösungsweg