Inhaltsverzeichnis. Vorwort...5

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1 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 1 Inhalt Vorwort Elektrische Antriebe im Überblick Geschichtlicher Abriss Aufbau moderner elektrischer Antriebe Systematik elektrischer Antriebe Drehzahlverstellbarkeit Motortyp und Art des Stellgerätes Technische Daten Darstellungsformen von Antriebskennlinien Übungen Mechanische Grundlagen Einleitung Kräfte und Drehmoment Leistung und Wirkungsgrad Verwendete Einheiten Größen und Gleichungen der Translation Größen und Gleichungen der Rotation Übungen... 4 Elektrotechnische Grundlagen Felder in der Antriebstechnik Das elektrische Feld Das magnetische Feld Entstehung des Drehmomentes Lorentzkraft Leiterschleife im Magnetfeld Spannungsinduktion Bauelemente der Elektrotechnik Lineare Elemente Nichtlineare Elemente Übungen Lösungen der Übungen Lösungen zu den Übungen Kapitel Lösungen zu den Übungen Kapitel Lösungen zu den Übungen Kapitel Prüfungsaufgaben...54

2 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 2 Inhalt 1 Gleichstromantriebe Einleitung Gleichstrommotor Funktionsprinzip Konstruktiver Aufbau und Anschlüsse Wartung des Gleichstrommotors Mathematische Beschreibung Regelbarkeit Fremderregter Gleichstrommotor Virtuelles Labor...21 Konstantantriebe mit Gleichstrommotor Aufbau und Anwendungsbereich Nebenschlussverhalten Reihenschlussverhalten Drehzahlveränderbare Antriebe mit Gleichstrommotor Aufbau und Anwendungsbereich Stromrichter Drehzahlgeber Regelungsstruktur Gesteuerter Stromrichterantrieb Virtuelles Labor Übungen Lösungen der Übungen Prüfungsaufgaben... 65

3 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief Inhalt 1 Antriebe mit Asynchronmotor Einleitung Der Asynchronmotor Funktionsprinzip Konstruktiver Aufbau und elektrische Anschlüsse Mathematische Beschreibung Regelbarkeit...22 Konstantantriebe mit Asynchronmotor Aufbau und Anwendungsbereich Anlauf des Asynchronmotors Bremsen des Asynchronmotors... 4 Drehzahlveränderliche Antrieb mit Asynchronmotor Aufbau und Anwendungsbereich Drehzahländerung mit Schützen Asynchronmotor Virtuelles Labor Asynchronmotor mit Frequenzumrichterbetrieb Einleitung Gleichrichter Zwischenkreis Wechselrichter Betrieb mit U/f-Steuerung Betrieb mit Vektorregelung Drehzahlgeber Frequenzumrichterbetrieb Virtuelles Labor Funktionen moderner Frequenzumrichter Einleitung Leistungsoptionen Elektronikoptionen Prozessschnittstelle Anwenderschnittstelle Regelungs- und Steuerungsfunktionen Übungen Lösungen der Übungen Prüfungsaufgaben...10

4 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 4 Inhalt 1 Servoantriebe Aufbau und Anwendungsbereich Systematik der Servoantriebe Regelfunktionen Motortyp, Art des Stellgerätes Technische Daten...16 Drehzahl- und Lagegeber für Servoantriebe Systematik und Kenndaten Kommuntierungsgeber Resolver Sin-Cos-Geber Absolutwertgeber Servoantriebe mit Gleichstrommotor Aufbau und Anwendungsbereich Gleichstrommaschinen für Servoantriebe Pulssteller für Servoantriebe mit Gleichstrommotor Regelungsstruktur Pulsstellerantrieb Virtuelles Labor Servoantriebe mit bürstenlosem Gleichstrommotor Aufbau und Anwendungsbereich Der bürstenlose Gleichstrommotor Frequenzumrichter für Servoantriebe mit bürstenlosem Gleichstrommotor Regelungsstruktur Servoantrieb mit Synchronmotor Aufbau und Anwendungsbereich Der Synchronmotor Frequenzumrichter für Servoantriebe mit Synchronmotor Regelungsstruktur Servoantriebe mit Asynchronmotor Direktantriebe Aufbau und Anwendungsbereich Linearmotor Torquemotor...67

5 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 4 Inhalt 9 Übungen Lösungen der Übungen Prüfungsaufgaben

6 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 5 Inhalt 1 Regelung von Servoantrieben Auffrischung von regelungstechnischen Begriffen Allgemeine Gütekriterien eines Regelkreises im Zeitbereich Zusätzliche Gütekriterien für Servoantriebe im Zeitbereich Zusätzliche Gütekriterien für Servoantriebe im Frequenzbereich Optimierung von Servoantrieben Optimierung des Stromregelkreises Optimierung des Drehzahlregelkreises Optimierung des Laderegelkreises Geregelter Pulsstellerantrieb Virtuelles Labor...26 Funktion moderner Servosteller....1 Allgemeines....2 Leistungsoptionen.... Elektronikoptionen....4 Prozessschnittstelle Anwenderschnittstelle Regelungs- und Steuerungsfunktionen Schrittantriebe Einführung Aufbau und Anwendungsbereich Systematik der Schrittmotorantriebe nach Motortyp Technische Daten Der Schrittmotor Allgemeines Permanentmagnetschrittmotor Hybridschrittmotor Ansteuergeräte für Schrittmotoren Impulsverteiler Endstufe Regelverhalten von Schrittantrieben Übungen Lösungen der Übungen Prüfungsaufgaben...71

7 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 6 Inhalt 1 Elektrische Antriebssystem im Überblick Vom Antrieb zum Antriebssystem Systematik elektrischer Antriebssysteme Komponenten in Antriebssystemen Funktionalität von Antriebssystemen Informationsfluss in Antriebssystemen Energiefluss zwischen Antrieben Elektromagnetische Beeinflussungen Auslegung von elektrischen Antrieben als Systemaufgabe Übungen Feldbusse für elektrische Antriebe Veranlassung und Funktionsweise Übersicht gebräuchlicher Feldbusse AS-Interface Übersicht Topologie, Verkabelung, Physik Zugriffsverfahren CAN Übersicht Topologie, Verkabelung, Physik Zugriffsverfahren Projektierung Profibus-DP Übersicht Topologie, Verkabelung, Physik Zugriffsverfahren Profibus-DP V Projektierung Profinet-I/O Übersicht Topologie, Verkabelung, Physik Zugriffsverfahren Gerätebeschreibungen zur Projektierung Übungen...50

8 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 6 Inhalt Prozessregelung mit elektrischen Antrieben Begriffsdefinition Prozessregelung mit Einzelantriebssystemen Komponenten Füllstandsregelung mit Konstantantrieb Druckregelung Aufzugsantrieb Prozessregelung mit Mehrantriebssystemen Komponenten Fahrwerksantrieb mit mechanisch gekoppelten Antrieben Beschichtungsanlage mit Zug- und Wickelantrieben Antriebe mit integrierten Technologiefunktionen Übungen Lösungen der Übungen Lösungen der Übungen Kapitel Lösungen der Übungen Kapitel Lösungen der Übungen Kapitel Prüfungsaufgaben

9 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 7 Inhalt 1 Motion Control Begriffsdefinition und Funktionen Darstellung und Verarbeitung von Lageinformationen Positionieren Anwendungen und Grundlagen Positioniersteuerung Maschinendaten Lageerfassung, Lageaufbereitung und Referenzieren...22 Gleichlauf (Synchronisieren) Grundlagen und Anwendungen Gleichlaufsteuerung Maschinendaten Motion Control mit PLCopen Sicherheitsfunktionen in elektrischen Antrieben Anwendungen und Grundlagen Funktion Sichere Impulssperre Sichere Bewegungsfunktionen Sichere Feldbusse Übungen Lösungen der Übungen Prüfungsaufgaben...71

10 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 8 Inhalt 1 Einführung in die EMV Grundlagen Veranlassung und Begriffsdefinition EMV-Beeinflussungsmodell Koppelmechanismen Mathematische Beschreibung Elektrische Antriebe als Störquelle (Emission) Galvanische Störungen bei Gleichstromantrieben mit Stromrichter Gegenmaßnahmen Galvanische Störungen bei Umrichtern mit Gleichspannungszwischen kreis Gegenmaßnahmen Galvanische Störungen durch Wechselrichter Gegenmaßnahmen Feldgebundene Störungen durch den Wechselrichter Gegenmaßnahmen Feldgebundene Störungen durch digitale Antriebe Gegenmaßnahmen... Elektrische Antriebe als Störsenke (Immission) Allgemeines Galvanische Störungen Gegenmaßnahmen Kapazitive Störungen, Gegenmaßnahmen Induktive Störungen Gegenmaßnahmen EMV-Regeln Antriebsauslegung Vorgehensweise Auswahl des Antriebssystems Mechanische Schnittstelle Elektrische Schnittstelle Auslegungsbeispiele Motorauswahl nach mechanischen Kenngrößen Thermische Motorauslegung Konstruktive Motorauslegung Antriebsauslegung Virtuelles Labor Auswahl des Motorgebers...80

11 Elektrische Antriebstechnik Lehrbrief 8 Inhalt 4.6 Auswahl des Motorstellgerätes Elektrische Auslegung des Stellgerätes Thermische Auslegung des Stellgerätes Thermische Auslegung der Netzeinspeisung Auslegung der Netzeinspeisung bezüglich der Zwischenkreiskapazität Auslegung des Bremschoppers und des Bremswiderstandes Auswahl der Leistungsoptionen Elektronikoptionen, Zubehör, Verbindungstechnik Überprüfung der Wirtschaftlichkeit Übungen Lösungen der Übungen Prüfungsaufgaben