Dynamik und Regelung elektrischer Antriebe (DRA) - M.Sc.
Achtung: Im Rahmen der neuen Prüfungsordnung EIT an der UniBwM ab 2024 wurde die Vorlesung ARA (Antriebsregelung und Aktorik) in DRA (Dynamik und Regelung elektrischer Maschinen) umbenannt. Die Inhalte sind identisch geblieben, die Kürzel ARA und DRA werden z.T. noch synonym verwendet.
Teil 1: "Dynamik und Regelung elektrischer Antriebe I"
Modul-Nr. 4132-1 (WT - 1. Trimester - 2 TWS / 1V+1Ü - 2 ECTS-Punkte)
Teil 2: "Dynamik und Regelung elektrischer Antriebe II"
Modul-Nr. 4132-2 (FT - 2. Trimester - 4 TWS / 2V+2Ü - 4 ECTS-Punkte)
(ab Jahrgang 2007 / aktualisiert ab Jahrgang 2021)
Mit der (coronabedingten) Umstellung auf die virtuelle Lehre ab Mitte 2020 wurde ein Kurs (DRA1 im Wintertrimester und DRA2 im Frühjahrstrimester) in ILIAS eingerichtet (ähnlich zu den EMA-Kursen), zu denen sich insbesondere die Studiengänge EIT und ME sowie auch gerne weitere Interessenten (UniBwM-Angehörige) einschreiben können:
In diesem Kurs werden umfangreiche Unterlagen zur obigen Veranstaltung bereitgestellt: Vorlesungs-Skripte, Übungsaufgaben, Altklausuren sowie ein Forum für Diskussionen. Falls noch Fragen zum Stoff von DRA1 und DRA2 bestehen, sollten diese am besten in das Forum gestellt werden, da dort die Kommilitonen auch davon profitieren. Zusätzlich werden auch noch weitere aktuelle Informationen - u.a. zu den Vorlesungsterminen - bereitgestellt.
Dann wünschen wir mal gutes Gelingen und viel Spaß ...
Die Unterlagen zur Vorlesung sind hier verfügbar:
Vorlesung DRA als PDF-Datei (Version 2022-01 - mit altem Namen "ARA")
Kurzbeschreibung
Auf der Grundlage der Vorlesung EMA (B.Sc.) werden hier dann die Elektrischen Antriebe betrachtet, die als drehzahlvariable Systeme in automatisierten Produktionsanlagen, Verkehrs- und Transporteinrichtungen und in Handhabungsgeräten eingesetzt werden. Diese Elektrischen Antriebe bestehen üblicherweise aus der Elektrischen Maschine, dem Stellglied (Stromrichter) und der Signalverarbeitung / Regelung (Mikrorechner). Der Schwerpunkt der Betrachtungen liegt hier auf dem dynamischen Verhalten der verschiedenen Elektrischen Maschinen und auf ihrer Regelung.
Diese Vorlesungsreihe mit Übungen wird im Master-Studiengang (M.Sc.) angeboten.
Inhalt
Grundlagen:
Dynamisches Grundgesetz, Bewegungsgleichung; Massenträgheitsmomente; einfache Getriebe; Leistung und Energie bei Drehbewegungen; langsame Drehzahländerungen; Wärmemengen beim Anfahren und Bremsen
Dynamisches Verhalten der Gleichstrommaschine:
Gleichungssystem für den dynamischen Betrieb (Zeitkonstanten, Strukturbild); fremderregte Gleichstrommaschine (allgemeine Struktur, Führungsverhalten, Störverhalten, aperiodischer Grenzfall); Gleichstromnebenschlussmaschine (dynamischer Hochlauf); Kaskadenregelung einer Gleichstrommaschine (PI-Regler, Blockschaltbild und Übertragungsfunktion, Drehzahlregelkreis und Stromregelkreis, dynamischer Hochlauf und Reversieren); Einstellregeln für PI-Regler
Raumzeigertheorie für Drehfeldmaschinen:
Methoden zur Feldberechnung; Voraussetzungen für die Anwendung der Raumzeigertheorie; Definition des komplexen Raumzeigers; Spannungsgleichung in Raumzeigerdarstellung; Interpretation der Raumzeigerdarstellung; gekoppelte Systeme; Leistung in Raumzeigerdarstellung; Ersatzschaltbildelemente; Drehmoment in Raumzeigerdarstellung; besondere Koordinatensysteme; Zusammenhang zwischen Raumzeigertheorie und Zweiachsentheorie; Zusammenhang zwischen Raumzeigern und Zeitzeigern
Dynamisches Verhalten der Asynchronmaschine:
Stationärer Betrieb der Asynchronmaschine in Raumzeigerdarstellung; schneller Hochlauf und Laststoß; feldorientiertes Koordinatensystem für die Asynchronmaschine; feldorientierte Regelung der Asynchronmaschine mit eingeprägten Statorströmen; feldorientierte Regelung der Asynchronmaschine mit eingeprägten Statorspannungen; feldorientierte Regelung der Asynchronmaschine ohne mechanischen Sensor; Direct Torque Control
Dynamisches Verhalten der Synchronmaschine
Schwingungen der Synchronmaschine, Dämpferwicklung; stationärer Betrieb der Vollpol-Synchronmaschine in Raumzeigerdarstellung; Stoßkurzschluss der Vollpol-Synchronmaschine; stationärer Betrieb der Schenkelpol-Synchronmaschine in Raumzeigerdarstellung; Stoßkurzschluss der Schenkelpol-Synchronmaschine; transienter Betrieb der Schenkelpol-Synchronmaschine
Dynamisches Verhalten der permanentmagneterregten Synchronmaschine mit Polradlagegeber
Prinzipielle Wirkungsweise; Gleichungssystem für den dynamischen Betrieb; stationärer Betrieb und Drehmomentregelung
Elektromechanische Aktoren
Allgemeines; Aktor mit geradliniger Bewegung; Aktor mit rotierender Bewegung
Leistungselektronische Stellglieder
Leistungselektronische Stellglieder für Gleichstrommaschinen; leistungselektronische Stellglieder für Asynchronmaschinen; leistungselektronische Stellglieder für Synchronmaschinen
Anhang
Drehmomentberechnung aus Kreuzprodukt von Flussverkettung und Strom; Drehmomentberechnung aus Strombelag und Flussdichte; Inversion der Induktivitätsmatrix