Wicklungen in der Maschine Polwicklung - verteilte Wicklung

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1 Inhaltsverzeichnis V orw ort Einleitung Stand der elektrischen Antriebstechnik Besondere Eigenschaften Qual der Auswahl Komponenten Direkt und ohne Mechanik - «Mechatronik» Dezentral installiert Gleichstrom- oder Drehstromlösung? Kfz-(Hilfs-) A ntriebe Lebensdauerkosten Das moderne A ntriebspaket Bestimmungsgrößen bei der Auswahl Mikrorechner sorgen für Wirtschaftlichkeit Vorteile der veränderbaren D rehzahl Antriebsbeispiele Drehzahlveränderbare Antriebe im Vergleich Allgemeine Grundlagen der Antriebstechnik Grundsystem des Antriebs Physikalische Gesetze Antriebsmomente elektrischer Maschinen Grundtypen der Lastkennlinien (Arbeitsmaschinen) Stabiler Betriebspunkt (Arbeitspunkt des Antriebs) Erw ärm ung K ühlung Zeitkonstanten Betriebsarten Äquivalente Belastung (mittlere Belastung) Mechanische Übergangsvorgänge Energieumsatz Wachstumsgesetze Controller-Komponenten Versorgung am Netz oder über Stromrichter Ventile: elektronische Leistungsschalter Grundlagen der Halbleitertechnik Schutz von Halbleiterschaltern Signalelektronik Ausfallraten Elektrische Maschinen und A ktoren Allgemeine Grundlagen Erzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung Bauformen Schutzarten Leistungsschild Lager und Schmierung Permanentmagnete in elektrischen M aschinen Arbeitspunkt der Magnete Maschinenschutz Lüfter Magnetlager Wicklungen elektrischer Maschinen Gleichstrom Entstehung des Drehmoments Drehfeldmaschinen

2 Wicklungen in der Maschine Polwicklung - verteilte Wicklung Antriebspraxis mit Stromwendermaschinen Stromwendermaschinen Gleichstrommaschinen - fremderregt Aufbau Betriebsverhalten der fremderregten Gleichstrommaschine (fgm) Besonderheiten Kennlinien Betrieb der Gleichstrommaschine an konstanter Spannung Drehzahlvariabler Betrieb der PM- und fremderregten Gleichstrommaschine Drive Controller - Stromquellen für Maschinen mit Stromwendern Netzgeführte Stromrichter Stromquellen Schaltungen netzgeführter Stromrichter Ausgangsspannung mit ungesteuerten Ventilen Steuerung der Ausgangsspannung mit steuerbaren Ventilen Steuerkennlinie Kommutierung Betriebskennlinien Arbeitspunkt des Antriebs Glättungsmittel Netzrückwirkungen Regelung des netzgeführten Stromrichters Betrieb in den 4 Q uadranten Q-Diagramm Umsteuervorgang Umkehrstromrichter mit Kreisstrom und Brückenmodulation Stromrichterbetrieb im Feldschwächbereich Selbstgeführte Stromrichter - Gleichstromsteller (Chopper) Tiefsetzsteller - IQ-Betrieb Quadranten-Betrieb (Tiefsetzsteiler) Quadranten-Betrieb Umsetzung der Bremsenergie Regelung beim Steller Netzrückwirkungen Übersetzungsverhältnis beim Gleichstrom-Tiefsetzsteller Universalmotor (AG und DG) - Reihenschlussmotor Aufbau Betriebsverhalten Phasenanschnittsteuerung des Reihenschlussmotors Pulsbetrieb des Reihenschlussmotors Kleinmaschinen Antriebspraxis mit Drehfeldmaschinen Übersicht Entwicklung der AC-Antriebe AC-Bewegungsantriebe / Bearbeitungsantriebe AC-Kompaktantriebe als dezentrale Antriebe AC-Positionierantriebe / Servoantriebe Drehende und lineare AC-Direktantriebe Drehfeldmaschinen Aufbau der Drehstrommaschinen in der Übersicht Drehstrom-Asynchronmaschine Aufbau Allgemeiner Betrieb Hz-Betrieb Betrieb mit besonderen Läuferarten Betrieb am 50-Hz-Drehstromnetz Direktschalten (Direct on Line, DOL) Konventionelle Anlaufverfahren (Hochlauf) Bremsschaltungen

3 Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen Betrieb am 50-Hz-Wechselstromnetz Betrieb mit variabler Speisefrequenz Asynchron-Servomaschinen Asynchron-Linearantrieb Drehstrom-Synchronmaschine Aufbau Betrieb mit variabler Frequenz Synchron-Linearantriebe Bürstenlose Gleichstrommaschinen - Elektronisch kommutierte Maschine (EKM, AC-Servo) Aufbau Betrieb mit variabler Drehzahl EK-Servomaschinen EK-Linearantriebe Reluktanzmaschine Aufbau und Betrieb mit 50 H z Synchron-Reluktanzmaschine Linear-Aktoren und Linear-Motoren Piezo-Aktoren Elastomer-Aktoren Linearantrieb Transversalflussmotor Geschaltete Reluktanzmaschine (grm) Aufbau und Betrieb Einsatz Schrittmotoren - reiner Positionierantrieb Aufbau Positionierbetrieb Umrichter mit 17- und J-Zwischenkreis Übersicht: Maschinen und U m richter Elektronische Drehspannungserzeugung Umrichterarten Aufbau der Zwischenkreisumrichter Umrichter mit Spannungszwischenkreis (17-Umrichter) Wechselspannungs-Wechselrichter (1-phasig) Drehspannungserzeugung (Sinus) Drehspannungen (Block) Spannungsraumzeiger Drehfeld Realisierung der L7//-Kennlinie beim LZ-Umrichter Umrichter mit Stromzwischenkreis (/-Umrichter) Drehfelderzeugung beim /-Umrichter Strompulsen L///-Kennlinie beim /-Umrichter Vorteile der «Sinus»-Pulsung Modulationsverfahren bei U-Umrichtem Allgemeines Z ie l Anforderungen an die Ventilsteuerung Blockbetrieb-Grundfrequenztaktung Unterschwingungsverfahren (PWM, Sinus-A-Modulation) Verwandte Modulationsverfahren (Voltage-Vector-Control, Überlagerungsverfahren) Pulserzeugung in der Steuerung Raum-Zeiger-Modulation (RZM, SZM) Hysterese-Strom-Modulation (HSM, Pulsen mit Stromvorgabe, Toleranzbandregelung) Steuerbausteine und G renzen Steuerteil und Software der Umrichter Software Schnittstellen, Parameter und Funktionen Wichtige Parameter und ihre Auswirkungen Drehzahl- und Drehmomentregelung (Verfahren) Allgemeines L///-Kennliniensteuerung bzw. Frequenzregelung Mehrmaschinenantriebe

4 Entwicklung der Drehmomentregelung Feldorientierte Regelung (FOR, «Vektor»-Regelung) Direkte Drehmomentregelung - Direct Torque Control (DTC) FOR-Regelung beim /-Umrichter Gegenüberstellung der Regelverfahren Sonderfragen bei Umrichterantrieben Erwärmung bei Umrichterbetrieb Netzrückwirkungen Allgemeiner Vergleich der Stromrichter U-Umrichter /-Umrichter Bremsbetrieb Allgemeines U-Umrichter /-Umrichter - nur Nutzbremsen Pendelmomente Geräusche Vergleich U-Umrichter gegen /-Umrichter Besonderer Betrieb von Umrichterantrieben IE/IES-Effizienzklassen - Wirkungsgrade^..._ Effizienzklassen von M otoren Effizienzklassen von Controllern Effizienzklassen von Antriebssystemen (Motorsysteme) Antriebsüberwachung Sonolyzer - einfache Leistungsmessung Intelligente Zustandsüberwachung mit Sensor-Tag Energieeinsparung N etze Asynchron-Servomaschinen Umrichter und elektronisch kommutierte Maschine Entwicklung und Einsatz Arbeitsweise der EK-Maschine Blockstrom Arbeitsweise Sinus-Bestromung Vergleich: Blockbetrieb und Sinus-Bestromung Gebersysteme Stromrichtereinheit und Regelung Umrichter und «geschaltete Reluktanzmaschine» (grm) Umrichter und Linearantriebe Piezo-Aktor Elastomer-Aktoren Tauchspulaktor (DC-Aktor) Linear-Motoren Motortypen Software Solenoide Linearantriebe - Einsatz Controller (Drehstromsteller) und Drehstrom-Asynchronmaschine Arbeitsweise und Einsatzmöglichkeiten Steller als Sanftanlaufgerät Steller als Sanftawslaufgerät Elektronische KUSA-Schaltung Betrieb mit variabler Drehzahl Gesteuerter Betrieb Grenzen des Betriebs Verluste bei Belastung Argumente für den E insatz Energiesparfunktion Drehstromsteller mit Unterschwingungen Drehzahlstarter (Eaton) Aufbau Betrieb Param eter Auswahl

5 7.11 Stromrichterantriebe mit Schleifringläufem Stromrichterkaskade Untersynchroner Betrieb Bemessung Übersynchroner Betrieb Doppeltgespeister Schleifringläufer Controller und Schrittmotoren Positionieren mit Schrittmotoren Betrieb und Ansteuerung Blockbestromung Sinusbestromung Kennlinien Steuerung Besondere AC-Antriebe Getriebemotoren Integral- und Kompaktantriebe Stromrichter-AC-Direktantriebe Maschine und Mechanik Elektroniksteuerung Direkte Linearantriebe Aufbau Typische Einsatzgebiete Direkte Drehantriebe Aufbau Typische Einsatzgebiete Antriebe im Vergleich Bewegungsantriebe Servoantriebe - Positionierantriebe Dezentrale Antriebe (Module) Dezentrale Intelligenz (Submodule) Subsysteme Motion Control und Mechatronik Motion-Funktionen Digitalisierung und Antriebsvernetzung, Industrie 4.0, dezentrale Module und Sicherheitsfunktionen Digitalisierung und Industrie Digitalisierung und Vernetzung Bussystem-Nutzergruppen Vorteile der Vernetzung Dezentrale Installation Sicherheitsfunktionen elektrischer Antriebe Antriebsintegrierte Sicherheit Auswahl und Bemessung festdrehzahl- und drehzahlvariabler Stromrichter-Antriebe 9.1 Allgemeine Hinweise Netzdrosseln, Netztransformatoren und Filter Drosseln Netztransformatoren Filter Checklisten zur Festlegung der Antriebsdaten Netzgeführter Stromrichter und Gleichstrommaschine Ü-Umrichter und Drehstrom-Asynchronmaschine Positionierantriebe - Motion Control Maschinendaten Fallbeispiele Maschinen Mechanik Gleichstrom Drehstrom EK-Motor (Positionierantrieb) Schrittmotor (Positionierantrieb) Klemmkennzeichnung Normen und Vorschriften Auslegungsprogramme

6 10 Messungen an Antrieben Messungen allgemein Besonderheiten Aliasing-Effekt Geräteanzeige Elektrische Messungen am Antrieb Netzgeführte Stromrichter Umrichter und Drehstromsteller Vorbemerkung Messungen am Umrichter Mechanische Messungen am Antrieb Drehzahl und Drehmoment Lager Lagerschwingungen Lagerströme Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Erwärmungsmessungen Erwärmung Infrarot-Thermografie Simulation Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Gesetz zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) Störungen Ursache und Ausbreitung der Störungen bei Frequenzumrichtem Störfestigkeit und Entstörung Leitungsgebundene Störungen Nicht leitungsgebundene Störungen Neubeschaffung Messungen Anschlusshinweise A n h an g Formelzeichen (Auswahl) Abkürzungen und Begriffe (Auswahl) Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis 489