Kombination von Java-Applets und realen Laborversuchen im Praktikum Leistungselektronik

Transkript

1 Kombination von Java-Applets und realen Laborversuchen im Praktikum Leistungselektronik! Hintergrund! Probleme in Vorlesung und Labor! Konzeptidee! Umsetzung an der FH GIessen! Zusammenfassung 1

2 Hintergrund! Diplomstudiengang! Leistungselektronik 4V + 2L! Jahresbetrieb! ca. 24 Studierende, Tendenz steigend! Bachelor ab 2007! Leistungselektronik 6SWS / 7CrP! Jahresbetrieb! Entwicklung der Hörerzahl: s.o.! Inhalte! netzgeführte SR (Gleichstromantriebe)! Gleichstromsteller (Schaltnetzteile, Gleichstromantriebe)! selbstgeführte WR (Wechselstromantriebe)! Zwischenkreisumrichter (Drehstromantriebe)! (primärgetaktete Schaltnetzteile) 2

3 Problem: zeitvariante Leitzustände! Leitende Zweige abhängig vom Schaltzustand! schlecht a.d. Tafel / Folie darstellbar! komplexe Zeitverläufe f. Strom und Spannung! schwierig a.d. Tafel / Folie entwickelbar! Einfluss von Parameterveränderungen! a.d. Tafel / Folie nicht zu verdeutlichen! Simplorer, pspice: Lizenzen(?), Einarbeitung, Parametervielfalt 3

4 Problem: Begreifbare Laboraufbauten! 300V - 500V Zusatzaufwand wg. elektrischer Sicherheit! kompakte Industriegeräte sind nicht labortauglich! begrenzte Zahl an Aufbauten möglich! Stromrichtergeräte + passende Belastungen! besondere Messausrüstungen (Tastköpfe, Stromzangen)! Folgerungen! 24 Studierende = 12 Laborgruppen! Versuchsdauer 1,5-3h 1 Nachmittag! => zeitliche Streckung über viele Wochen "! => Versuche ohne Vorlesungsstoff " 4

5 Konzeptidee (ETH, Prof. Kolar)! Simulieren mit Applets! nur Java VM und Browser! keine Lizenzen! jederzeit verfügbar! keine numerischen Probleme! Konzentration auf das Wesentliche! FH-Lehrinhalte auf FH-Niveau! Darstellung der leitenden Zweige! Zeitverläufe der Ausgangsgrößen! Betriebskennlinien / Arbeitspunkte +! Kombination mit Laborversuchen 5

6 Laborkonzept FG ±DC sin / cos 3~ sin PWM Endstufe DC Stepper pmsm Messpins Sicherheit => Kleinspannung max. 48V Standardtastköpfe => sichere Messpins Durchgängigkeit => 1:1 Umsetzung der Applets Wirkungsgrad => 1 Aufbau f. 3 Versuche => Stückzahl 10 6

7 Applet und Laborversuche Applet VB als Gleichstromsteller VB als Wechselrichter 3~ U-Wechselrichter B6-Thyristorbrücke Laborversuch VB als Stellglied für Gleichstrommotor Zwei VB als Stellglied für 2~ Schrittmotor Spannungszwischenkreisumrichter für pmsm netzgeführte B6-GR für Gleichstrommotor (in Arbeit) angedacht: Schaltverhalten, TSE Halbleitermessplatz 7

8 Applet und Laborversuche Ü Beispielrechnungen "Verstehen" der Funktionsweise Java Applets Erläuterung grundlegender Funktionsweise Vor-/ Nachbereitung d. Laborversuche V L 8

9 Zusammenfassung! Applets leisten "sichere Simulation" vorgegebener Schaltungen! leitende Schaltungsteile! zugehörige Zeitverläufe! Bindeglied! Vorlesung $ Übung $ Labor! Korrespondierende Laborversuche! kostengünstiger, platzsparender Aufbau! Stückzahl 10! punktgenauer Einsatz möglich! wird von Studierenden gut angenommen 9