Geregelte Elektrische Antriebe

11M2004

Master

Deutsch

5.0

nur Wintersemester

1 Semester

Bewegungsvorgänge mit definierten Drehzahl-/Drehmomentprofilen können mit geregelten elektrischen Antrieben sehr präzise, mit herausstechender Dynamik und gleichzeitig ressourcenschonend realisiert werden. Wann immer etwas möglichst genau positioniert, schnell beschleunigt und gebremst oder ein definiertes Geschwindigkeitsprofil eingehalten werden soll, sind diese Eigenschaften besonders wertvoll.

Beispiele dafür sind industrielle Produktionsprozesse, Warenlogistik, Transport und Fortbewegung.

Geregelte Antriebe sind also die Basis vieler Schlüsselprozesse unserer heutigen Technologiewelt. Sie ermöglichen die gezielte Umsetzung elektrischer Energie in Bewegung und sind ein unverzichtbarer Baustein der angewandten Automatisierungstechnik. Ohne geregelte elektrische Antriebe sind industrielle Produktionsprozesse, wie wir sie kennen, Warenlogistik, Transport und Fortbewegung nicht mehr denkbar.

Das Modul Geregelte elektrische Antriebe beschäftigt sich mit der Architektur und dem Zusammenspiel der Schlüsselkomponenten geregelter elektrischer Antriebssysteme und ermöglicht einen fundierten Einstieg in die wichtigsten Regelungsverfahren der elektrischen Antriebstechnik. Zudem werden Verfahren zur Auslegung und dem technologischen Design geregelter elektrischer Antriebe vorgestellt sowie die Grundprinzipien der Dimensionierung der Hauptkomponenten besprochen.

1. Unterschiede zwischen gesteuerten und geregelten elektrischen Antrieben
2. Grundlagen der Bewegungsanalyse und Antriebsdimensionierung
3. Hauptkomponenten geregelter elektrischer Antriebe und Ihr Betriebsverhalten bei Einbettung in das System.
4. Betriebskennlinien von Antriebssystemen
5. Bewegungssensoren
6. Nachhaltiger Umgang mit Energie in geregelten elektrischen Antrieben
7. Praktikum mit Projektarbeit zur Zusammenstellung eines Antriebssystems für eine konkrete Bewegungsaufgabe und Versuchen zum Betriebsverhalten von elektrischen Antriebssystemen.

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

• Klausur oder
• mündliche Prüfung

• experimentelle Arbeit oder
• Projektbericht (schriftlich)

Prüfungsleistung: Klausur 2-stündig oder mündliche Prüfung 30 Minuten nach Wahl des Lehrenden

Unbenotete Prüfungsleistung: Experimentelle Arbeit mit 2 Versuchen oder Projektbericht, schriftlich auf ca. 10-20 Seiten und 15-20 Minuten Präsentation, nach Wahl des Lehrenden. 

Benotete Prüfungsleistung:

• Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung
• Mündliche Prüfung: siehe Allgemeiner Teil der Prüfungsordnung

Unbenotete Prüfungsleistung:

• Experimentelle Arbeit: Experiment: insgesamt ca. 2 Versuche
• Projektbericht, schriftlich: ca. 10-20 Seiten, dazugehörige Erläuterung: ca. 15-20 Minuten

In dem Modul werden grundlegende Kenntnisse über Elektrische Maschinen und die wichtigsten leistungselektronischen Grundschaltungen der Abtriebstechnik vorausgesetzt.

Der Umgang mit Regelungsmodellen in MATLAB/Simulink sollte bekannt sein.

Nach Abschluss des Moduls

• kennen die Studierenden die Regeln und Werkzeuge zur Analyse einer Bewegungsaufgabe mit dem Ziel der Zusammenstellung eines dafür geeigneten Antriebssystems und
• die grundsätzliche Architektur und das spezifische Betriebsverhalten geregelter elektrischer Antriebssysteme.
• Sie können die die wichtigsten Komponenten geregelter elektrischer Antriebe benennen und verstehen deren Zusammenspiel im System.
• Sie haben besondere Ausführungsformen Elektrischer Maschinen für den Einsatz in geregelten Antriebssystemen kennengelernt, insbesondere permanentmagenterregte Maschinentypen.
• Und können die Grundzusammenhäge der wichtigsten Regelungsverfahren für elektrische Antriebe erläutern.

Darüber hinaus haben die Studierenden nach Abschluss des Moduls die Befähigung erworben,

• eine Bewegungsaufgabe hinsichtlich Ihrer für die Auswahl eines dafür geeigneten Antriebssystems wichtigen Parameter zu betrachten und rechnerisch zu analysieren,
• hinsichtlich der wichtigsten Komponenten geregelter elektrischer Antriebe eine geeignete Auswahl zu treffen und diese zu begründen,
• Betriebskennlinien von vollständigen Antriebssystemen zu verstehen und zur Auswahl geeigneter geregelter Antriebe einzusetzen,
• und neben der Hauptkomponente Elektrische Masachine weitere benötigte Bestandteile geregelter elektrischer Antriebe zur Erfüllung einer definierten Bewegungsaufgabe zu bestimmen und in ein Gesamtsystem zu integrieren.

Die Studierenden, die das Modul Geregelte Elektrische Antribe abgeschlossen haben, können konkrete , definierte Bewegunsaufgaben anaylsieren und  verschiedene Konzepte geregelter Antriebssysteme hinsichtlich ihrer Eignung für die Aufgabe gegenüberstellen um so zu schlussfolgeren, welche Konzepte für die Aufgabe besonders geeignet sind.

Darüber hinaus haben sie bekannte Verfahren der allgemeinen Regelungstechnik auf Antriebsaufgaben übertragen und einzuschätzen gelernt, welche besonderen Fallstricke dabei in der Antriebstechnik zu überwinden sind. Geeignete Lösungsstrategien wurde angewendet und verifiziert.

Die Studierenden können nach Abschluss des Moduls bekannte sowie neu erworbene technische Zusammenhänge aus dem Gebiet der Elektrischen Maschinen, der Leistungselektronik und der Regelungstechnik miteinander kombinieren und daraus durch Entwurf eines geeigneten Antriebsystems und dessen Regelung eine Lösung für ein konkretes antriebstechnisches Problem kreieren.

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, durch Erkennen von Potenzialen in verfügbaren geregelten antriebstechnischen Systemen Forschungsfragen zu formulieren und Forschungsfelder in verschiedenen elektrotechnischen und materialwissenschaftlichen Teilgebieten zu erkennen, die einen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger geregelter Antriebskonzepte liefern können.

Die Studierenden können nach Abschluss des Moduls selbstentwickelte Lösungen für antriebstechnische Probleme präsentieren, die Vorteile gefundener Lösungen veranschaulichen und argumentatitv verteidigen.

• Heimbrock, Andreas

• Heimbrock, Andreas