diesbezüglich gerne eine an Für Ihre Unterstützung möchte ich mich bereits im Voraus bei Ihnen bedanken.

Transkript

1 6 Vorwort diesbezüglich gerne eine an Für Ihre Unterstützung möchte ich mich bereits im Voraus bei Ihnen bedanken. Formelsymbole Im gesamten Manuskript wurde versucht, durchgängige und eindeutige Formelsymbole zu verwenden. Bei der ersten Verwendung eines Formelsymbols werden dessen Bezeichnung auf Deutsch und Englisch, sowie die dazugehörige SI-Einheit und gegebenenfalls wichtige daraus abgeleitete Einheiten, angeben. MMo Motordrehmoment Motor torque Nm. ML Lastdrehmoment Load torque Nm MAc Beschleunigungsdrehmoment Acceieration torque Nm Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit werden an manchen Stellen diese Angaben wiederholt. Prof. Dr.-Ing. Rainer Hagl Januar 2013

2 Inhalt DEinführung Einsatzgebiete Aufgabenund Betriebszustände elektrischer Maschinen Bewegungsarten und Bewegungsgleichungen Antriebe mit fester oder variabler Drehzahl Antriebsprinzipien 24 EI Mechanische Übertragungselemente Einführung Leistungsbilanzund Wirkungsgrad Drehzahlanpassung und Antriebsoptimierung Wandlung einer Drehbewegungen in eine Linearbewegung Gewindetrieb Zahnriemen Zahnstange-Ritzel Wirkungsgrade Umrechnung auf einen Bezugspunkt Elektromechanische Linearachse mit starrer Kopplung Elektromechanische Drehachse mit starrer Kopplung Beschleunigungsvermögen und Gleichlaufverhalten Dynamisches Verhalten Grundlagen Linearachse mit elastischer Kopplung EI Grundlagen elektrischer Maschinen Einführung Analogien PhysikalischeEffektebei elektromagnetischen Maschinen Lorentzkraft Induktion und Lenzsehe Regel Selbstinduktion 51

3 8 Inhalt 3.4 Magnetfelderzeugung und magnetische Werkstoffe Leistungsverluste Belastungsprofile. Einschaltdauer und Betriebsarten Wärmeklassen Schutzarten Energieeffizienz Bauformen und Befestigung Bemessungsgrößen Gleichstrommotoren Einführung Drehmomenterzeugung und Drehmomentgleichung Spannungsinduktion und Spannungsgleichung Komponenten Klemmenbezeichnung Fremderregter Gleichstrommotor Elektrisches Ersatzschaltbild und beschreibende Gleichungen Statisches Verhalten Feldschwächung Selbsterregter Gleichstrommotor Permanenterregter Gleichstrommotor Bürstenloser Gleichstrommotor und EC-Motor 86 EI SChrittmotoren Einführung Aufbau und Eigenschaften Wechselpolschrittmotor Vollschrittbetrieb Schrittwinkelund Schrittzahl Halbschrittbetrieb Mikroschrittbetrieb Haltedrehmoment und Selbsthaltedrehmoment Dynamisches Verhalten Reluktanzschrittmotor Hybridschrittmotor Betriebsdiagramm l3 Schrittmotoren im geregelten Betrieb 103

4 Inhalt 9 EI Grundlagen Drehstromantriebe Einführung Drehspannung und Drehstrom : Anschluss von Drehstrommotoren Sternschaltung Dreieckschaltung VergleichStern- und Dreieckschaltung Magnetisches Drehfeld Umrichter Energiemanagement bei umrichterbetriebenen Antrieben 120 B Synchronmotoren Einführung Aufbau und Wirkungsweise Elektrisches Ersatzschaltbild Spannungsinduktion und Drehmomenterzeugung Drehmoment-Drehzahl-Diagramm Leistungsschild Komponenten eines Servoantriebes phasige Motoren 136 Im Asynchronmotoren Einführung Aufbau und Wirkungsweise Spannungsinduktion und Drehmomenterzeugung Motorkennlinie und Motorkenngrößen Normmotoren Anlaufstrombegrenzung DrehzahlvariableAntriebe Frequenzumrichter Zentrale und dezentrale Antriebstechnik Feldorientierte Regelung 154 EI Positionsmessgeräte Einführung Drehzahl- und Geschwindigkeitsberechnung Messsignale Unterscheidungsmerkmale

5 10 Inhalt 9.5 Einheiten bei der Winkelmessung Photoelektrische Messgeräte Magnetische Messgeräte Induktive Messgeräte Signalauswertung und Übertragung der Positionsinformation Messgenauigkeit 172 ImServoantriebe Einführung Anforderungen und Kenngrößen Kaskadierte Regelung Bewegungsprofile ModelIierung mechanischer übertragungselemente Mechanisch steife Antriebe Mechanisch elastische Antriebe Feldorientierte Regelung Lineare und rotatorisehe Direktantriebe 206 manhang 214 A.1 Weiterführende Informationen 214 A.1.1 Einführung 214 A.1.2 Grundlagen elektrische Maschinen 215 A.1.3 Gleichstrommotoren, 217 A.1.4 Grundlagen Drehstromantriebe 218 A.1.5 Synchronmotoren 221 A.2 Übungen 222 A.3 Lösungen der Übungen 238 A.4 Formelzeichen und Einheiten 247 A.5 Literatur 256 Index 257