Elek­tri­sche An­trie­be (141083)

Ziele

Die Stu­die­ren­den er­lan­gen ein ver­tief­tes fach­über­grei­fen­des Wis­sen und er­wei­ter­te me­tho­di­sche Fä­hig­kei­ten im Hin­blick auf die Be­rech­nung elek­tri­scher Ma­schi­nen. Wis­sen aus dem Be­reich der elek­tri­schen Ma­schi­nen, der ma­the­ma­ti­schen Mo­del­lie­rung elek­tri­scher Ma­schi­nen, der Me­cha­nik, der Mess- und Sen­sor­tech­nik sowie der Re­ge­lungs­tech­nik ist so struk­tu­riert, dass die Stu­die­ren­den unter Be­rück­sich­ti­gung teil­wei­se kon­trä­rer tech­ni­scher, wirt­schaft­li­cher und prak­ti­scher An­for­de­run­gen und Gren­zen Lö­sungs­an­sät­ze für eine be­stimm­te Auf­ga­be ent­wi­ckeln kön­nen. Prak­ti­sche As­pek­te, ins­be­son­de­re be­züg­lich der Kom­bi­na­ti­on von elek­tri­schen Ma­schi­nen und nicht-elek­tri­schen Last- oder An­triebs­ma­schi­nen, wer­den ver­mit­telt. Diese As­pek­te wer­den er­folg­reich ge­gen­ein­an­der ab­ge­wo­gen, um das op­ti­ma­le An­triebs­sys­tem aus­zu­wäh­len. In der For­schung und Vor­ent­wick­lung ste­hen­de Kon­zep­te wer­den mit Blick auf zu­künf­ti­ge An­wend­bar­keit si­cher ein­ge­ord­net, al­ter­na­ti­ve Ma­schi­nen­kon­zep­te auch an­hand der ma­the­ma­ti­schen Be­schrei­bung be­wer­tet. Die Stu­die­ren­den be­sit­zen alle Vor­aus­set­zun­gen, um sich in wei­ter­füh­ren­den Vor­le­sun­gen den Ent­wurf hoch­wer­ti­ger Re­ge­lungs­ver­fah­ren er­ar­bei­ten zu kön­nen.

In­halt

Die Vor­le­sung be­han­delt die für die Re­ge­lung und Pro­jek­tie­rung eines elek­tri­schen An­triebs we­sent­li­chen As­pek­te. Ein Kern­ziel ist dabei ist die phy­si­ka­lisch ori­en­tier­te, für Re­ge­lungs­ent­wurf und Sys­tem­be­trach­tun­gen an­ge­mes­se­ne, ma­the­ma­ti­sche Be­schrei­bung von elek­tri­schen Ma­schi­nen sowie ty­pi­schen zu­ge­hö­ri­gen leis­tungs­elek­tro­ni­schen Stell­glie­dern. Ein wei­te­res Kern­ziel ist die Er­ar­bei­tung von Rea­li­sie­rungs­as­pek­ten bei der In­te­gra­ti­on von elek­tri­schen Ma­schi­nen in An­tiebs­sys­te­me unter Ein­be­zie­hung der An­for­de­run­gen durch die an­ge­kop­pel­ten nicht-elek­tri­schen Ar­beits­ma­schi­nen. Zu die­sem Zweck wird zu­nächst die Raum­zei­ger­trans­for­ma­ti­on als ma­the­ma­ti­sches Hilfs­mit­tel zur Be­schrei­bung von Grö­ßen in dreis­trän­gi­gen elek­tri­schen Sys­te­men ein­ge­führt. Im nächs­ten Schritt wer­den Haupt-Bau­for­men von Sta­tor und Rotor elek­tri­scher Ma­schi­nen sowie das Grund­prin­zip der Drehmo­men­ter­zeu­gung vor­ge­stellt. Dar­aus lei­ten sich die we­sent­li­chen elek­tri­schen Ma­schi­nen und ihre Cha­rak­te­ris­ti­ka, vor allem Syn­chron-, In­duk­ti­ons- und Gleich­strom­ma­schi­ne, ab. Deren ma­the­ma­ti­sche Be­schrei­bung auf Basis von Dif­fe­ren­ti­al­glei­chungs­sys­te­men und zu­ge­hö­ri­gen Er­satz­schalt­bil­dern wird her­ge­lei­tet. Zur Re­ge­lung einer elek­tri­schen Ma­schi­ne ist auch eine Be­schrei­bung des ver­wen­de­ten Stell­glieds not­wen­dig – leis­tungs­elek­tro­ni­sche Stell­glie­der wer­den daher in an­ge­mes­se­ner Weise be­schrie­ben. In wei­ter­füh­ren­den Vor­le­sun­gen kann auf die­ser Basis die Re­ge­lung ver­schie­de­ner elek­tri­scher Ma­schi­nen her­ge­lei­tet wer­den. Zur Rea­li­sie­rung eines An­triebs­sys­tems ge­hört die ge­naue Be­trach­tung In­ter­ak­ti­on der elek­tri­schen Ma­schi­ne mit ihrer Um­ge­bung. Hier­zu wird die Pro­zes­sein­bin­dung von An­triebs­sys­te­men, die Mes­sung re­le­van­ter Grö­ßen, Er­wär­mung, Küh­lung, Be­triebs­ar­ten sowie Feh­ler­über­wa­chung und Schut vor­ge­stellt. Dabei spielt die an­ge­mes­se­ne Um­set­zung, eine Rolle – das Wech­sel­spiel zwi­schen Auf­wand und Nut­zen ist ein re­le­van­ter prak­ti­scher As­pekt. Nicht-elek­tri­sche Ar­beits­ma­schi­ne und elek­tri­sche Ma­schi­ne müs­sen zu­ein­an­der pas­sen – ein Ver­gleich der Kenn­li­ni­en ty­pi­scher Las­ten mit den Kenn­li­ni­en von elek­tri­schen Ma­schi­nen er­mög­licht eine sach­ge­rech­te Paa­rung.