Inhaltsverzeichnis. vii

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis A Grundlagen der Elektrotechnik... 1 A.1 Physikalische Grundgesetze und Definitionen... 1 A.1.1 Ladung... 1 A.1.2 Spannung... 2 A.1.3 Strom... 3 A.1.4 Ohm sches Gesetz... 4 A.1.5 Widerstand... 5 A.1.6 Arbeit und Leistung... 6 A.1.7 Kirchhoff sche Regeln... 7 A.2 Gleichstromkreise mit linearen Komponenten A.2.1 Zweipolquellen A.2.2 Reihenschaltung von Widerständen A.2.3 Parallelschaltung von Widerständen A.2.4 Gemischte Schaltungen A.2.5 Messung elektrischer Größen A.3 Elektrisches Feld A.3.1 Feldbegriff A.3.2 Kondensator A.3.3 Laden und Entladen von Kondensatoren A.3.4 Energieinhalt des elektrischen Feldes A.4 Magnetisches Feld A.4.1 Feldbegriff A.4.2 Kraftwirkungen im Magnetfeld A.4.3 Materie im Magnetfeld A.4.4 Magnetischer Kreis A.4.5 Elektromagnetische Induktion A.4.6 Selbstinduktion A.4.7 Gegeninduktion A.4.8 Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit Induktivitäten A.4.9 Energieinhalt des magnetischen Feldes vii

2 viii Inhaltsverzeichnis A.5 Wechselstromkreise A.5.1 Benennungen und Definitionen A.5.2 Sinusförmige Ströme und Spannungen A.5.3 Zeigerdiagramm A.5.4 Widerstand, Spule und Kondensator bei sinusförmigem A.5.5 Wechselstrom Wechselstromschaltungen von Widerstand, Spule und Kondensator A.5.6 Blindstromkompensation A.5.7 Schwingkreise A.5.8 Ortskurven A.5.9 Transformator A.6 Drehstrom A.6.1 Entstehung der Dreiphasenwechselspannung A.6.2 Sternschaltung A.6.3 Dreieckschaltung B Halbleitertechnik B.1 Bauelemente B.1.1 Leitungsmechanismen B.1.2 Dioden B.1.3 Transistoren B.1.4 Feldeffekttransistoren (FET) B.1.5 Thyristoren und Triacs B.1.6 Optoelektronik B.2 Analoge integrierte Schaltungen B.2.1 Operationsverstärker B.2.2 Weitere analoge integrierte Schaltungen B.2.3 DA- und AD-Wandler B.3 Digitale integrierte Schaltungen B.3.1 Logische Verknüpfungen und Schaltzeichen B.3.2 Logikfamilien C Leistungselektronik C.1 Bauelemente der Leistungselektronik C.1.1 Passive Bauelemente C.1.2 Aktive Bauelemente C.2 Leistungselektronik in der Praxis C.2.1 Anwendung passiver Bauelemente C.2.2 Aktorsteuerung C.2.3 Brückenschaltungen C.2.4 Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) C.2.5 Spannungswandler

3 Inhaltsverzeichnis ix D Elektrische Maschinen D.1 Wirkungsprinzipien elektromechanischer Energiewandler D.1.1 Elektrodynamisches Prinzip D.1.2 Kräfte auf Grenzflächen D.1.3 Prinzipieller Aufbau rotierender elektrischer Maschinen D.2 Leistungsbilanz D.3 Ausführungsvarianten D.4 Ausnutzung und Baugröße D.5 Gleichstrommotor D.5.1 Prinzipieller Aufbau D.5.2 Aufbau des Ankers D.5.3 Kommutierung D.5.4 Induzierte Spannung und Drehmoment D.5.5 Betriebsverhalten D.5.6 Reihenschlussmaschine/Universalmotor D.5.7 Drehzahlverstellung des Universalmotors D.5.8 Typische Daten von Gleichstrommaschinen D.6 Synchronmotor D.6.1 Synchronmotor als elektronisch kommutierter Gleichstrommotor D.6.2 Wechselfelder und Drehfelder D.6.3 Drehfeldwicklungen D.6.4 Ersatzschaltbild und Zeigerdiagramm D.6.5 Drehmoment der Vollpolmaschine D.6.6 Permanent erregter Synchronservomotor D.6.7 Synchronmotoren mit Zahnspulenwicklung D.6.8 Reluktanzmotor D.6.9 Schrittmotoren D.6.10 Klauenpolgenerator ( Lichtmaschine ) D.7 Asynchronmotor D.7.1 Bedeutung der Asynchronmaschine D.7.2 Aufbau und Ersatzschaltbild D.7.3 Stromortskurve der Asynchronmaschine D.7.4 Drehmoment und Kloss sche Formel D.7.5 Drehzahlverstellung der Asynchronmaschine D.7.6 Einphasen-Asynchronmotor E Antriebstechnik E.1 Prozessbeeinflussung durch elektrische Antriebe E.2 System Arbeitsmaschine Antriebsmaschine E.3 Betriebsarten E.4 Bauformen, Schutzarten, Kühlung, Isolation E.4.1 Bauformen E.4.2 Schutzarten E.4.3 Wärmeklassen und Kühlung

4 x Inhaltsverzeichnis E.5 Wirkungsgradklassen E.6 Optimale Getriebeübersetzung E.6.1 Optimale Getriebeübersetzung ohne Drehzahl-Begrenzung E.6.2 Optimale Getriebeübersetzung mit begrenzter Lastdrehzahl E.6.3 Optimale Getriebeübersetzung mit begrenzter Motordrehzahl E.7 Servoantriebe E.7.1 Struktur und Komponenten eines Servoantriebs E.7.2 Anforderungen E.7.3 Sensoren E.8 Aktorsysteme für Massenströme (Stellantriebe) E.9 Generatorkonzepte für Windkraftanlagen E.9.1 Grundlagen E.9.2 Polumschaltbare Asynchrongeneratoren E.9.3 Doppelt-gespeister Asynchrongenerator E.9.4 Synchrongenerator F Elektrische Energieversorgung F.1 Energieerzeugung F.1.1 Primärenergie F.1.2 Belastungskurven F.1.3 Kraftwerke F.2 Energieübertragung F.2.1 Übertragungssysteme F.2.2 Drehstromnetze F.2.3 Netzstrukturen F.2.4 Verbundbetrieb F.3 Schutzmaßnahmen F.4 Niederspannungsschaltanlagen G Sensoren und Aktoren G.1 Sensoren G.1.1 Grundlagen G.1.2 Weg- und Positions-Sensoren G.2 Aktoren G.2.1 Hydraulische Aktoren G.2.2 Pneumatische Aktoren G.2.3 Piezo-Steller G.3 Anschlusstechnik G.3.1 Aktorstecker G.3.2 Sensorstecker G.3.3 Standardisierung der Steckerbelegung und die Vorteile

5 Inhaltsverzeichnis xi H Feldbusse H.1 Grundlagen zu Feldbussen H.1.1 Topologie von Feldbussen H.1.2 Allgemeine Anforderungen an Feldbussysteme H.2 Standard-Feldbusse H.2.1 Profibus H.2.2 CAN-Bus/DeviceNet H.2.3 AS-Interface H.2.4 Interbus-S H.2.5 CC-Link H.3 Ethernet basierende Feldbusse H.3.1 Grundlegendes zur Ethernet-Kommunikation H.3.2 TCP/IP H.3.3 ProfiNet H.3.4 Ethernet/IP H.4 IO-Link I Elektrische Messtechnik I.1 Grundlagen I.1.1 Definitionen und Begriffe I.1.2 Einteilung elektrischer Messgeräte I.1.3 Übersicht über die Darstellung der Messwerte I.1.4 Messfehler, Genauigkeit und Empfindlichkeit I.2 Messung von Spannung und Strom I.2.1 Gleichstromkreis I.2.2 Wechselstromkreis I.2.3 Zeitlich veränderliche Spannungen I.3 Messung von Widerständen I.3.1 Messung Ohm scher Widerstände im Gleichstromkreis I.3.2 Messung von Blind- und Scheinwiderständen im Wechselstromkreis I.4 Arbeitsmessung I.5 Leistungsmessung I.6 Zeit- und Frequenzmessung I.6.1 Elektronischer Zähler I.6.2 Zeit- und Frequenzmessung Lösungen der Übungsaufgaben Sachverzeichnis

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