Elektrische Antriebe

In diesem Modul werden die Grundlagen des stationären Betriebs drehzahlvariabler Antriebe aus Last, elektrischer Maschine, Umrichter und analoger Regelung vermittelt. Weiterhin wird die Dynamik ausgewählter Antriebe mit Gleichstrommaschine und einfacher Mechanik behandelt.

Im Rahmen der Vorlesung und Übung werden folgende Inhalte gelehrt:

• Grundlagen der mechanischen Antriebstechnik 
• Aufbau von Antriebssträngen (Leistungselektronik, Elektromotor und Getriebe)
• stationäres Verhalten elektrischer Motoren bei variabler Spannung und Frequenz
• transientes Verhalten sowie Strom- und Drehzahlregelung von Gleichstrommaschinen
• Drehzahlregelung von Asynchronmotoren (U/f-Steuerung)
• Auslegung ausgewählter Antriebssysteme
• Aufbau regelungstechnischer Simulationsmodelle in MATLAB (Simulink)

Leistungselektronische Bauelemente sind elektrische Energiewandler zur Erzeugung von variabler Spannung und/oder Frequenz. So kann beispielsweise eine Drehstrommaschine, die zeitlich veränderlicher Spannungen benötigt, von einer Batterie versorgt werden. In dieser Veranstaltung kommen Gleichrichter, Gleichstromsteller, Wechselrichter sowie Frequenzumrichter mit konstanter Zwischenkreisspannung als Leistungselektronik zum Einsatz.

Im Rahmen des Praktikums wird die Regelung einer Gleichstrommaschine sowie die U/f-Steuerung einer Asynchronmaschine zunächst simulativ in MATLAB (Simulink) durchgeführt. Anschließend werden die erworbenen Kenntnisse am Prüfstand angewendet, um relevante Parameter (z.B. die Drehzahlverläufe) messtechnisch aufzunehmen. Im Anschluss werden die Messergebnisse mit den simulativen Ergebnissen verglichen und in Form eines Protokolls ausgewertet. Folgenden Fragen wird während des Praktikums nachgegangen:

• Wie ist ein Prüfstand aus Antriebs- und Abtriebsseite aufgebaut?
• Wie werden elektrische Antriebe an das Versorgungsnetz angebunden und geregelt?
• Wie werden die durchgeführten Tests wissenschaftlichen dokumentiert und ausgewertet?

Beide Praktika müssen bestanden werden, um die Klausurzulassung zu erhalten. Anmerkung: das Praktikum aus dem Modul "Elektrische Maschinen" ist nicht gleichwertig mit dem Praktikum in diesem Modul.

• Kenntnisse aus dem Modul Elektrische Energiesysteme
  • Wechselstromnetzwerke (Impedanzen, Zeigerdarstellung)
  • Drehstromsysteme
     
• wünschenswert: Kenntnisse aus dem Modul Elektrische Maschinen
   
• fehlende Grundlagen müssen selbständig nachgeholt werden