Elektrische Maschinen und Antriebe

11B2001

Bachelor

Deutsch

5.0

nur Sommersemester

1 Semester

Im Modul "Elektrische Maschinen & Antriebe" lernen die Studierende wie elektrische Maschinen und Antriebe entwickelt und eingesetzt werden. 

Ziel des elektrischen Antriebes ist mechanischen Bewegungsenergie in elektrische Energie (Generator) sowie elektrische Energie in mechanische Energie (Motor) zu wandeln.

Der Elektrische Antriebe ist der klassische Kernbereich der Mechatronik. Zunächst bildet der Elektrische Motor, die ihn speisende Leistungselektronik sowie die Mess-, Regelungs- und Mikroprozessortechnologie die Hardware des Antriebs. Thermische und konstruktive Konzepte ergänzen dies. Die digitale Meßwertaufbereitung, -verarbeitung, Regelungsalgorithmen, Ansteuerverfahren und KI-Methoden bilden die Software des Antriebs. Somit besteht ein klassischer Antrieb aus Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik sprich Mechatronik. 

Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten in diesem Bereich weiten sich bedingt durch die Energiewende und die immer leistungsfähigeren Rechnersysteme immer weiter aus und sind eine der wichtigsten gesellschaftlichen Betätigungsfelder für Forscher und Ingenieure. Die meiste regenerative elektrische Energie wird durch elektrische Antriebe gewonnen. Etwa die Hälfte der elektrischen Energie wird in elektrischen Antrieben in mechanische Energie gewandelt. Daraus folgt das Energieeffizienz das große Zukunftsthema der Antriebstechnik ist.

Mithilfe neuer Technologien lassen sich elektrische Antriebssysteme heute etwa um den Faktor 50.000 mal schneller berechnen als noch vor wenigen Jahren damit wird es möglich diese Systeme in Echtzeit zu simulieren und die virtuelle mit der realen Entwicklungswelt bedingt durch die Echtzeitfähigkeit der Methoden zu koppeln. Neue Konzepte, sehr komplexe Optimierungen werden ermöglicht es entstehen hochinnovative neue Produkte, welche in einem breiten Bereich der Lastkollektive eine sehr hohe Effizienz bieten. Die Energiewende wird möglich.  

1. Elektromechanische Energiewandler
2. Gleichstrommotor
3. Asynchronmotor
4. Synchronmotor
5. Simulation elektrischer Maschinen
6. Zweistufige Stromrichter für Spannungszwischenkreis-Umrichter
7. Simulation zweistufiger Stromrichter
8. Regelkonzepte für elektrische Antriebe
9. Simulation elektrischer Antriebe

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• Hausarbeit oder
• Klausur

• experimentelle Arbeit

Benotete Prüfungsleistung:

Hausarbeit: ca. 15-25 Seiten, ggf. dazugehörige Erläuterung: ca. 15 Minuten

Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung

Unbenotete Prüfungsleistung:

Experimentelle Arbeit:  Experiment: insgesamt ca. 5 Versuche

Mathematische Grundlagen

Physikalische Grundlagen

Leistungselektronische Bauteile (Si-MOSFET, SI-IGBT, SiC-MOSFET, GaN)

Netzgeführte Stromrichter, Selbstgeführte Stromrichter

Messerfassungen für leistungselektronische Schaltungen

Ansteuerschaltungen für verschiedene Halbleiterschalter und leistungselektronische Topologien

Steuerverfahren für Stromrichter mit Spannungszwischenkreis

Drehzeigermodulation

Stromregelung

Die in den Grundlagenfächern des Studiengangs vermittelten Wissensfelder werden vertieft und darüber hinaus neue Wissensgebiete erschlossen.

Die Studierenden verstehen die physikalischen und logischen Zusammenhänge von elektrischen Maschinen, Leistungselektronik, Regelungstechnik, Modellierung und Simulation von Antriebssystemen.

Die Studierenden sind in der Lage einfache Antriebssysteme zu modellieren und zu simulieren. 

Die Studierenden kommunizieren und Kooperieren in Gruppen um eine gestellte antriebstechnische Aufgabe zu modellieren, simulieren und bewerten zu können.

• Pfisterer, Hans-Jürgen

• Pfisterer, Hans-Jürgen