Elektrische Antriebssysteme

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 12.0 vom 19.02.2020

11M1080

Electrical Drive Sytems

• Elektrotechnik (Master) (M.Sc.)
• Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
• Informatik - Verteilte und Mobile Anwendungen (M.Sc.)

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Ohne Elektrische Antriebssysteme wäre heutige industrielle Produktion, Warenwirtschaft und Fortbewegung nicht denkbar.

Die Umwandlung elektrischer Energie in Bewegungsenergie ist die Grundlage heutiger industrieller Prozesse. Diese Aufgabe wird von Elektrischen Antriebsystemen übernommen, in denen deren Hauptkomponente, die Elektrische Maschine mit geeigneter Hardware zur Anbindung an das Versorgungsnetz (z.Bsp. über Frequenz- oder Servoumrichter) und nachgeschalteter Sensorik sowie mechanischen Wandlern zu einem System zusammengeführt wird.

Im Modul Elektrische Antriebssysteme wird das Systemverhalten und das Zusammenspiel solcher Antriebssysteme gegenüber den Einzelkomponenten in den Vordergrund gestellt.

Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten typischer elektrischer Antriebssysteme. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang insbesondere gesteuerte Frequenzumrichterantriebe und Antriebe mit geschlossenem Regelkreis zur Absolvierung gezielter Bewegungsprofile, sogenannte Servo-Antriebe. Sie sind sensibilisiert für die gegenseitige Abhängigkeit der Systemkomponenten und betrachten Antriebssysteme in Ihrer Wirkung als Ganzes.

Darüber hinaus werden die Studierenden in die Lage versetzt, eine konkrete Bewegungsaufgabe hinsichtlich der für die Zusammenstellung des Antriebssystems wichtigen Parameter zu analysieren und die wichtigsten Systemkomponenten, insbesondere die Elektrische Maschine, korrekt auszuwählen.

Sie gewinnen damit einen fundierten technologischen Überblick über die Gesamtheit Elektrischer Antriebssysteme und entwickeln ein antriebstechnisches Systemverständnis.

1. Grundlagen der Bewegungsanalyse und Antriebsdimensionierung
2. Gesteuerte und geregelte Antriebssysteme
3. Komponenten von Antriebssystemen und Ihr Betriebsverhalten bei Einbettung in das System.
4. Betriebskennlinien von Antriebssystemen
5. Geregelte Antriebssysteme und Bewegungssensoren
6. Schnittstellenherausforderungen in elektrischen Antriebssystemen
7. Praktikum mit Projektarbeit zur Zusammenstellung eines Antriebssystems für eine konkrete Bewegungsaufgabe und Versuchen zum Betriebsverhalten von elektrischen Antriebssystemen.

Wissensverbreiterung
Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden

• die Regeln und Werkzeuge zur Analyse einer Bewegungsaufgabe zwecks Zusammenstellung eines dafür geeigneten Antriebssystems,
• die Architektur und das spezifische Betriebsverhalten der wichtigsten elektrischen Antriebssysteme,
• die wichtigsten Komponenten elektrischer Antriebssysteme und deren Aufgabe im System,
• besondere Ausführungsformen Elektrischer Maschinen für den Einsatz in gesteuerten und geregelten Antriebssystemen,
• die Besonderheiten von Antriebssystemen im geschlossenen Regelkreis (Servo-Antriebe).


Wissensvertiefung
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 typischer elektrischer Antriebssysteme eine Auswahl zu treffen,
• Betriebskennlinien von vollständigen Antriebssystemen zu verstehen und zur Auswahl geeigneter Antriebssysteme einzusetzen,
• wichtige Schnittstellenherausforderungen in elektrischen Antriebssystemen zu erkennen und geeignete Lösungsstrategien zu entwickeln.


Können - instrumentale Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls besitzen die Studierenden,

• einen Grundwerkzeugkasten zur selbständigen Zusammenstellung und Bewertung der wichtigsten elektrischen Antriebssysteme,
• die Fähigkeit, Betriebskennlinien elektrischer Antriebssystem zu lesen und für die korrekte Antriebsdimensionierung und Zusammenstellung zu nutzen.


Können - kommunikative Kompetenz

Können - systemische Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls besitzen die Studierenden die Fähigkeit, Elektrische Maschinen nicht mehr nur als alleinstehende Komponente zu betrachten, sondern die Gesamtkomplexität elektrischer Antriebsysteme zu erfassen sowie die wichtigsten Schnittstellen zu definieren und systematische Abhängigkeiten zu erkennen.

Vorlesung mit Übungen, Praktikumsversuche mit Kolloquium,Gruppenprojektarbeit mit Abschlusspräsentation

Elektrische Maschinen Grundlagen Leistungselektronik Grundlagen der Elektrotechnik 1-3

Physik: Grundlagen der Mechanik

Heimbrock, Andreas

Heimbrock, Andreas

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• Brosch, Peter: Praxis der Drehstromantriebe, Vogel Verlag, 2002
• Budig, P.-K.: Stromrichtergespeiste Drehstromantriebe, VDE Verlag, 2001
• Budig, P.-K.: Stromrichtergespeiste Synchronmaschine, VDE Verlag, 2003
• Fischer, R.: Elektrische Maschinen, Hanser Verlag, Auflage: 16, 2013
• Hagel, R.: Elektrische Antirebstechnik, Hanser Verlag, Auflage:2, 2015
• Mansius, R.: Praxishandbuch Antriuebsauslegung, Vogel Fachbuch, 2011
• Riefenstahl, U., Vieweg, Auflage:2, 2010
• Schröder, D., Elektrische Antriebe - Grundlagen, Springer Vieweg, Auflage: 5, 2013
• Vogel, J., Elektrische Antriebstechnik, Hüthig, Auflage: 6, 1998

• Klausur 2-stündig
• Mündliche Prüfung

• Experimentelle Arbeit
• Projektbericht, schriftlich

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

Unbenotete Prüfungsleistung: Experimentelle Arbeit oder Projektbericht, schriftlich nach Wahl des Lehrenden.

1 Semester

Wintersemester und Sommersemester

Deutsch