Inhalt
Allgemeine Grundlagen elektrischer Maschinen: Begriffe des Elektromaschinenbaus, natürliche Drehmoment-Drehzahlkennlinien und deren Klassifikation, typische Lastcharakteristiken, stationärer Arbeitspunkt, statische Stabilität, Übersicht über den konstruktiven Aufbau und den generellen Funktionsweisen unterschiedlicher elektrischer Maschinentypen (Gleichstrom-, Synchron-, Asynchron-, Reluktanz- und BLDC-Motor). Beschreibung, Berechnung und Simulation dynamischer Drehzahländerungen, Prinzip der Nutz- und Gegenstrombremsung.
Gleichstrommaschinen: Aufbau und Wirkungsweise, mathematische Modellierung und Simulation des elektrischen Teilsystems, Eigenschaften der fremderregten Maschine im Motor- und Generatorbetrieb. Berücksichtigung von Sättigungseffekten. Kompensation der Ankerrückwirkung. Drehzahlregelung, erforderliche leistungselektronische Stellglieder, Sensorik für geregelte Antriebe, Asynchronmaschine: Aufbau und Wirkungsweise, Ersatzschaltbild, Stromortskurve, Drehmoment-Drehzahlverhalten, Kloßsche Formel. Anlagentechnik: Hoch- und Mittelspannungsanlagen, Aufbau Schalt- und Verteileinrichtungen, Systemelemente (z.B. Trenn-, Lasttrenn- und Leistungsschalter). Niederspannungsanlagen: Netztypen von Niederspannungsanlagen (IT-, TT- und TN-Netz). Grundzüge und Grundbegriffe VDE 0100, Maßnahmen gegen direktes / indirektes Berühren, Maßnahmen zur Vermeidung einer gefährlichen Berührungsspannung (Schutzerdung, Nullung, RCD-Schutzschaltung). Auslegung von Überstromschutzorganen und Leitungsquerschnitten.
Lernergebnisse
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden:
Die Bezeichnungen des Elektromaschinenbaus für elektrische Maschinen und deren Komponenten benennen. Unterschiedliche Funktionsprinzipien der elektrischen Maschinen (z.B. Synchron-, Asynchronmaschinen) verstehen. Das Prinzip der elektrischen Energiewandlung in E-Maschinen verstehen und am Ersatzschaltbild interpretieren. Das Betriebsverhalten und die Ansteuerung von bürstenlosen Maschinen (z.B. BLDC-Motor) kennen. Schalter-Klassifikationen der Hoch- und Mittelspannungsebene Verschiedene Niederspannungsnetztypen nennen können. Grundzüge der VDE 0100 kennen und deren Schutzmaßnahmen anwenden können. Auslegungen von Überstromschutzorganen und Leitungsquerschnitten berechnen können.
Literatur
eigenes Skript zur Vorlesung.
R. Marenbach, D. Nelles, Ch. Tuttas. Elektrische Energietechnik. Springer, 2013.
K. Heuck, K. Dettmann, D. Schulz. Elektrische Energieversorgung. Springer, 2013.
J. A. Harrison. Elektrische Energieversorgung im Klartext. Pearson, 2004.
R. Fischer. Elektrische Maschinen. Hanser-Verlag, 2004.
G. McPherson, R.D. Laramore. An Introduction to Electrical Machines and Transformers. John Wiley & Sons, 2014.
H.-U. Giersch, H. Hartheus, N. Vogelsang. Elektrische Maschinen. Teubner Verlag, 2004.
R. Cickowski. Der rote Faden durch die Gruppe 700 der VDE 0100. VDE-Verlag, 2016.
