Leitfaden der Elektrotechnik – serie

Die nun vorliegende 3. Auflage wurde gründlich durchgesehen und alle bekannt gewordenen Druckfehler wurden beseitigt. Bis auf die Aktualisierung einiger Zahlenwerte und kleinerer redaktioneller Verbesserungen sind keine weiteren Änderungen vorgenommen worden. Dieses Lehrbuch beschränkt sich auf jenen Teilbereich der Hochspannungstechnik, der der Theorie und dem Hochspannungslaboratorium zugeordnet werden kann. Es wendet sich somit vorwiegend an Studenten von Universitäten und Hochschulen, wird aber auch für den in der Praxis stehenden Ingenieur eine wertvolle Arbeitshilfe sein. Zunächst werden Kenntnisse über das elektrische Feld mit einfachen mathematischen Mitteln angeboten und grafische wie auch numerische Methoden beschrieben und in Beispielen erläutert. Im weiteren werden Durchschlagsmechanismen in gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen sowie die Erzeugung und Messung hoher Spannungen behandelt. Die Hochspannungsprüfung unter Laborbedingungen und ein Kapitel über Überspannungen und Wanderwellen beschließen das Buch.

Die elektrische Nachrichtentechnik nimmt im Studium der Elektrotechnik ent­ sprechend ihrer stürmischen Entwicklung in den vergangenen Jahren einen immer breiter werdenden Raum ein. So kann der Studierende der Nachrichten­ technik heute schon vielfach spezielle Studienmodelle wählen, bei denen der Schwerpunkt der Ausbildung auf bestimmten Teilgebieten der Nachrichten­ technik liegt. Dieser Entwicklung entsprechend wird in der Lehrbuchreihe "Leitfaden der Elektrotechnik" das Gebiet der Nachrichtentechnik in mehreren Einzelbänden dargestellt. Diese Einzelbände umfassen jeweils ein in sich ge­ schlossenes Teilgebiet in einer für die Ausbildung an Fachhochschulen und Technischen Universitäten geeigneten knappen und übersichtlichen Form. Sie vermitteln durch Herausstellen grundlegender Erscheinungen und Zusammen­ hänge Grundlagenkenntnisse, deren Erarbeitung an vielen anwendungsbezoge­ nen Beispielen geübt wird. Es ist das Ziel der Darstellung, das ingenieurgemäße Denken zu schulen. Alle Einzelbände sind bei wissenschaftlich exakter Darstel­ lung leicht verständlich, zumal allgemein-physikalische und mathematische Vorkenntnisse nur in geringem Maß vorausgesetzt werden. Sie eignen sich daher auch zum Selbststudium und als Nachschlagewerk für bereits in der Praxis tätige Ingenieure. Der vorgelegte Band XI befaßt sich mit den Grundlagen der elektrischen Nach­ richtenübertragung. Die Themen der einzelnen Abschnitte sind so ausgewählt, daß nur solche Grundlagen behandelt werden, deren Kenntnis sowohl bei der analogen als auch bei der digitalen elektrischen Nachrichtenübertragung vor­ auszusetzen ist.

Die Elektronik hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten so stürmisch entwickelt wie wohl kaum ein anderer Bereich der Elektrotechnik. Dabei waren es vor allem die Fortschritte der Festkörper- und Halbleiterphysik, die diese Entwicklung vorantrieben. Während in den fünfziger Jahren die Schaltungstechnik in zunehmendem Maße den übergang von Röhren- zu Transistorschaltungen vollzog, wurde in den sechziger Jahren als weiterer Fortschritt der Einsatz von integrierten Schaltkreisen erreicht. Im Bereich der integrierten Schaltkreise ist jetzt eine Entwicklung zu beobachten, die - bedingt durch eine verbesserte Halbleitertechnologie - zur Herstellung immer komplexerer integrierter Halbleiter­ schaltungen führt. Dies hat eine weitgehende Verringerung des Raumbedarfs elektroni­ scher Schaltungen zur Folge und führt gleichzeitig zur Steigerung ihrer Leistungsfähig­ keit. Sowohl elektronische Großrechner als auch besonders kleine elektronische Tisch­ rechner zeugen vom hohen Stand dieser Schaltungstechnik. Neben dieser Entwicklung hochintegrierter Halbleiterschaltungen wurde in den letzten zehn Jahren eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit speziellen Eigenschaften ent­ wickelt, die es erst ermöglichten, für viele Schaltungsprobleme besonders einfache und deshalb effektive Lösungen zu finden. Obwohl sich einerseits bei der Entwicklung neuer Halbleiterbauelemente bereits eine gewisse Sättigung abzeichnet, sind jedoch anderer­ seits viele dieser Bauelemente noch nicht in die Lehrbücher der Technischen Universi­ täten und Fachhochschulen eingegangen. Ziel dieses Buches ist es deshalb, eine Übersicht über die derzeit zur Verfügung stehenden Halbleiterbauelemente zu geben und ihren physikalischen Aufbau, ihre Wirkungsweise und ihreAnwendungsmöglichkeiten darzustellen.

Die Automatisierungstechnik befaßt sich mit der Aufgabe, technische Prozesse derart zu beeinflussen, daß sie ohne den dauernden Eingriff des Menschen in einer gewünschten Weise ablaufen. Teilaufgaben der Automatisierung sind das Messen der relevanten Prozeßgrößen, das Steuern der Prozesse mittels Ablauf­ steuerungen und das Regeln der Prozeßgrößen in geschlossenen Wirkungskrei­ sen; mit dem letzten Aspekt befaßt sich der vorliegende Band. Für die moderne Volkswirtschaft ist die Automatisierungstechnik eine Schlüs­ seltechnologie. Sie ermöglicht eine rationelle Fertigung bei geringstmöglichem Energie- und Materialeinsatz und gewährleistet eine gleichbleibend hohe Qua­ lität der Produkte, indem sie die Fertigungstoleranzen zu verringern gestattet und menschliche Irrtümer vermeiden hilft. Durch Entlasten des Menschen von ermüdenden, gesundheitsschädlichen oder gar gefährlichen Tätigkeiten trägt sie entscheidend zu einer Humanisierung der Arbeitswelt bei. Die Automatisierungstechnik ist weltweit in einem schnellen Wandel begriffen, der gekennzeichnet ist durch den Übergang von der analogen zur digitalen Si­ gnalverarbeitung, dem Vordringen dezentraler, hierarchisch aufgebauter Auto­ matisierungsstrukturen und dem Trend zu selbstanpassenden und lernenden Systemen. Die Lehre auf dem Gebiet der Regelungstechnik an den Hochschu­ len muß sich diesen Entwicklungen anpassen. Gerade der schnelle technische Wandel gebietet allerdings eine Betonung der mathematischen, physikalischen und technischen Grundlagen: Da der Ingenieur während seines Berufslebens eine Vielzahl von unterschiedlichen Prozessen antreffen wird, muß er insbe­ sondere befähigt werden, mathematische Modelle auch für komplexe Systeme aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten zuerstellen und ihre Eigen­ schaften zu analysieren.

und 15 dargestellt. Bussysteme, Schnittstellen, Pegelumsetzung und mikropro­ grammierbare Steuerungen werden in Abschn. 14 und 16 behandelt. Den Ab­ schluß bilden Abschn. 17 und 18 mit Digital-Analog- sowie Analog-Digital­ Umsetzern. Die häufig vorgenommene Unterteilung der Baugruppen in Schaltnetze bzw. kombinatorische Schaltungen und Schaltwerke bzw. sequentielle Schaltungen wird bewußt unterlassen, weil dabei eine praxisbezogene Unterteilung nach Funktionen nicht möglich ist. Der Praxisbezug steht jedoch im Vordergrund, da das Buch primär als Lehrbuch für Studiengänge an Fachhochschulen und Gesamthochschulen gedacht ist. Es vermittelt aber auch die Grundkenntnisse für ein Universitätsstudium. Gegenüber der ersten Auflage wurde das Buch um die Abschnitte 2.4, 5.2.5, 5.3, 8, 10.6, 14, 16 und 18.2 erweitert. Diese Erweiterung erschien teils aus di­ daktischen Gründen (Absehn. 8), teils wegen der allgemeinen Bedeutung der Themen geboten. Im Zusammenhang mit der Einfügung von Abschn. 8 mußte Abschn. 9 neugefaßt werden. Eine Neufassung erhielten auch die Abschnitte 6, 7 und 15, Abschn. 7 wiederum aus didaktischen Gründen, Abschn, 6 und 15, um die technischen Neuerungen besser einordnen zu können. Darüber hinaus wurden an zahlreichen Stellen Ergänzungen zur Abrundung der Darstellung vorgenommen. Danken möchten wir Herrn Professor Dr.-Ing. Hans Fricke für die kritische Durchsicht des Manuskripts sowie die vielen wertvollen Hinweise und Rat­ schläge, die zum Gelingen der zweiten Auflage dieses Buches beigetragen ha­ ben. Unser Dank gilt ferner dem Verlag für die gute Zusammenarbeit, die sorg­ fältige Herstellung und die gute Ausstattung des Buches.

Dieses Lehrbuch zur Signal- und Systemtheorie vermittelt die analytischen Grundlagen und mathematischen Methoden, wie sie zum Verstehen der Mess- und Regelungstechnik als auch der Nachrichten- und Kommunikationstechnik unentbehrlich sind. Während die Verfahren der Mess- und Regelungstechnik vor allem auf den Zeitbereichsbeschreibungen wie den Differentialgleichungen, der Sprung- und Impulsantwort sowie der Laplace-Transformation aufbauen, werden in der Nachrichtentechnik die Frequenzbereichsmethoden, insbesondere die Fouriertransformation benötigt. Inhaltliche Schwerpunkte sind die linearen zeitinvarianten Systeme mit ihren Zeitbereichsbeschreibungen, die Fourier-Analyse und -Transformation sowie die Laplace-Transformation. Hinzu kommen zeitdiskrete Signale und Systeme als Grundlage der digitalen Signalverarbeitung, stochastische Signale sowie die Reaktionen linear-zeitinvartianter Systeme. Das Buch enthält ausführlich kommentierte Herleitungen und Darstellungen sowie zahlreiche Beispiele.

Die nun vorliegende 3. Auflage wurde gründlich durchgesehen und alle bekannt gewordenen Druckfehler wurden beseitigt. Bis auf die Aktualisierung einiger Zahlenwerte und kleinerer redaktioneller Verbesserungen sind keine weiteren Änderungen vorgenommen worden. Dieses Lehrbuch beschränkt sich auf jenen Teilbereich der Hochspannungstechnik, der der Theorie und dem Hochspannungslaboratorium zugeordnet werden kann. Es wendet sich somit vorwiegend an Studenten von Universitäten und Hochschulen, wird aber auch für den in der Praxis stehenden Ingenieur eine wertvolle Arbeitshilfe sein. Zunächst werden Kenntnisse über das elektrische Feld mit einfachen mathematischen Mitteln angeboten und grafische wie auch numerische Methoden beschrieben und in Beispielen erläutert. Im weiteren werden Durchschlagsmechanismen in gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen sowie die Erzeugung und Messung hoher Spannungen behandelt. Die Hochspannungsprüfung unter Laborbedingungen und ein Kapitel über Überspannungen und Wanderwellen beschließen das Buch.

Die "Elektrische Energieverteilung" ist ein Lehrbuch aus der anerkannten Teubner-Reihe "Leitfaden der Elektrotechnik". Es vermittelt den Studierenden, Leitungen und Netze hinsichtlich Spannungsabfall, thermischer Belastbarkeit und Kurzschlussfestigkeit zu dimensionieren. Auf die Bauarten und die Bemessung von Freileitungen und Kabelanlagen einschließlich der Hochleistungskabel wird eingegangen, und zur Schadensbegrenzung bei elektrischen Fehlern werden die erforderlichen und notwendigen Schutzeinrichtungen vorgestellt. Der Abschnitt über Schaltanlagen gibt einen Einblick in die Struktur der Gerätetechnik zur Versorgung mit elektrischer Energie. Die Kraftwerke als Quelle der elektrischen Energieversorgung werden im Überblick besprochen. Schließlich werden Grundbegriffe der Elektrizitätswirtschaft, die jeder Ingenieur der Elektrotechnik kennen sollte, erläutert. Die 9. Auflage enthält zahlreiche Korrekturen sowie wichtige Aktualisierungen bei Angaben im Bereich der Normung. Dieses Buch ist als Lehrbuch konzipiert, jedoch auch gut als Nachschlagewerk verwendbar.

Ein vollständiger, kompakter und verständlicher Überblick über das gesamte Gebiet der Nachrichtentechnik, angefangen von der Informationstheorie, der Theorie der Signale und Systeme über Netzwerke, Hochfrequenzleitungen, Antennen, Lichtwellenleiter, optische Sende- und Empfangselemente hin zur analogen und digitalen Nachrichtenübertragung, Codierung und Vermittlungstechnik.

Die elektrische Energietechnik ist ein sehr breites Wissensgebiet, das sich mit der Erzeugung, Übertragung und Anwendung der Elektroenergie befaßt. Die ein­ zelnen Teilaspekte werden eingehend in der Literatur behandelt. Das vorliegen­ de Buch bringt eine zusammenhängende Darstellung der energietechnischen Grundlagen und geht auf die wichtigsten Betriebsmittel, ihren konstruktiven Aufbau, aber vor allem ihr Klemmenverhalten ein. Dabei soll dem Leser -sei er Anlagenplaner oder Automatisierungstechniker -das Verständnis für das Zu­ sammenwirken der verschiedenen Komponenten nahe gebracht werden. Das Buch eignet sich im Grundstudium der Elektrotechnik als Einführung in die Energietechnik. Im Hauptstudium der Energie-und Automatisierungstechnik stellt es die Verbindung zwischen den Teilgebieten her. Daneben sind Studierende mit anderen Schwerpunkten angesprochen, die sich über die grundlegenden Zusam­ menhänge der elektrischen Energietechnik informieren wollen. Es werden lediglich elektrotechnische Grundkenntnisse vorausgesetzt. Theoretisch anspruchsvollere Passagen sind so gestaltet, daß der übrige Inhalt auch ohne deren Verständnis zu erarbeiten ist. Die einzelnen, in sich verständlichen Kapitel erlauben es insbesondere Ingenieuren der Praxis, die sie interessierenden Sachverhalte gezielt nachzulesen, ohne das Buch von Anfang an durchzuarbeiten.