Reale Stromquelle

Eine reale Stromquelle weist einen Ausgangsstrom auf, der abhängig von der Ausgangsspannung ist. Dies wird durch einen hochohmigen Widerstand modelliert, der parallel zu einer idealen inneren Stromquelle platziert wird. In diesen Widerstand fließt ein Teil des Quellenstroms, und zwar der Fehlerstrom IF.

An den Anschlussklemmen der realen Stromquelle ist nur ein reduzierter Ausgangsstrom verfügbar. Je höher die Ausgangsspannung ist, desto höher ist auch die Spannung am Innenwiderstand. Damit steigt der Fehlerstrom und es sinkt der Ausgangsstrom.

Die Parameter des Ersatzschaltbilds bestimmen wir wieder in Leerlauf und Kurzschluss. Eine Stromquelle kurzzuschließen ist kein Problem. Sie schiebt dann einfach den Ausgangsstrom durch einen idealen Kurzschluss-Leiter. Im Kurzschluss gilt:

Wir messen in diesem Arbeitspunkt den Kurzschluss-Strom. Der Kurzschluss-Strom entspricht dem Strom der inneren idealen Stromquelle. Im Leerlauf hängt keine Last an den Ausgangsklemmen. Es gilt:

Im Leerlauf messen wir die Ausgangsspannung. Aus Leerlaufspannung und Kurzschluss-Strom ermitteln wir erneut den Innenwiderstand der realen Stromquelle.

Betrachten wir ein Rechenbeispiel:

Die Abweichung in diesem Beispiel beträgt 1% des Sollstroms.

Die Idee einer Leistungsquelle

Es ist nicht möglich, an einer Quelle gleichzeitig Spannung und Strom vorzugeben. Einer der beiden Parameter kann fest sein, dann muss der andere flexibel sein. Sonst wäre es mathematisch nicht möglich, unterschiedliche Widerstände an der Quelle zu betreiben.

Aufgabe: Prüfen Sie, ob eine Quelle gleichzeitig Spannung und Strom vorgeben kann. Modellieren Sie dafür eine ideale kombinierte Spannungs- / Stromquelle mit gleichzeitig Vorgabe der Ausgangsspannung U = 5V und des Ausgangsstroms I = 1A, die mit einem Widerstand mit R = 1Ω als Last betrieben wird. Erkennen Sie, dass das nicht klappen kann?

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