Energiewandler

Aus SystemPhysik
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Ein Energiewandler ist ein Gerät, das Energie von einem Energieträger auf einen zweiten umlädt. Energie kann in einem Prozess oder einem Speicher umgeladen werden.

Prozesskopplung

Wird die Energie in einem Prozess von einem Strom auf den andern umgeladen, spricht man von einer Prozesskopplung. Damit die Energie erhalten bleibt, muss gelten

[math]P_1+P_2=\Delta\varphi_1I_{M_1}+\Delta\varphi_2I_{M_2}=0[/math]

M bezeichnet eine der sieben Primärgrössen. Sind mehr als zwei Ströme an einem Prozess beteiligt, ist diese Beziehung sinngemäss zu erweitern.

Beispiele:

  • Transformator lädt Energie von einem elektrischen Stromkreis auf einen zweiten um
  • Transmission lädt Energie von einem Impulsstromkreis auf einen zweiten um
  • Getriebe lädt Energie von einem Drehimpulsstromkreis auf einen zweiten um
  • Elektromotor lädt Energie vom elektrischen Stromkreis auf Drehimpulsstromkreis um
  • Stirlingmotor lädt Energie von einem thermischen Stromkreis auf einen Drehimpulsstromkreis um

Speicherkopplung

Wird die Energie in einem Speicher umgeladen, gilt die Energiebilanz

[math]\sum_i I_{W_i}=\sum_i(\varphi_i I_{M_i})=\dot W[/math]

Liegt eine vollständige Beschreibung eines homogenen Systems vor, kann für jede Menge eine eigene Bilanz formuliert werden

[math]\sum_i I_{M_i}=\dot M[/math]

Setzt man die einzelnen Bilanzgleichungen in die Energiebilanz, folgt die Gibbssche Fundamentalform

[math]\dot W=\sum_i(\varphi_i \dot M_i)[/math]

oder statisch formuliert (multipliziert mit dem Zeitschritt dt)

[math]dW=\sum_i(\varphi_i dM_i)[/math]

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