0 Strukturelle Entwicklung der Antriebstechnik Zusammenwirken mechanischer und elektrischer Antriebselemente 21

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1 Inhalt 0 Strukturelle Entwicklung der Antriebstechnik Zusammenwirken mechanischer und elektrischer Antriebselemente Begrenzungsfragen Möglichkeiten der Rechnersteuerung 23 1 Antriebsmechanik Klassifikation der elektrischen Antriebe Antriebe für vorzugsweise elektrisch-mechanische Energiewandlung Antriebe mit einfachen, definierten Anforderungen Geregelte Antriebe Kenngrößen der Arbeitsmaschinen Definition des Begriffes Arbeitsmaschine Beharrungsmoment-Kennlinien Klassifikation der Arbeitsmaschinen Mechanisch-elektrische Analogiebeziehungen Vorteile und Grenzen der Analogiebetrachtungen Transformationsbasis Anwendungsbeispiele Berechnung der Antriebskenndaten bei starren mechanischen Übertragungsgliedern Vernachlässigung der Massenkräfte Arbeit Leistung Übertragungsverluste bei Reibungslast Beharrungslast Durchziehende Last Zuglast : Berücksichtigung der Massenkräfte Trägheitsmoment Kombinationsträgheitsmoment bei verlustlosen mechanischen Übertragungsgliedern Trägheitsmoment von Arbeitsmaschinen

2 Anlauf bei drehzahlabhängigem Beschleunigungsmoment Grafische Ermittlung des Hochlaufverhaltens Beschleunigungsverhalten bei verlustbehaftetem Getriebe Momentenausgleich durch Schwungmassen Motorentlastung durch Schwungmassen Bemessung der Schwungmasse bei einem Antrieb mit Aussetzbetrieb Drehzahlglättung bei periodisch schwankendem Antriebs- oder Lastmoment Einfluß von elastischen mechanischen Übertragungsgliedern auf die Antriebseigenschaften Antrieb einer elastisch gekuppelten Masse Nachbildung von mechanischen Antriebsanordnungen durch einen Schwinger Übergangsverhalten Einfluß der Belastung : Laststoß Zuordnung des mechanischen Schwingers zum Regelkreis Abhängigkeit des Schwingungsverhaltens vom Führungsgrößenverlauf Führungsgrößenverläufe Unterdrückung von Überschwingungen und Nachschwingungen Langsame Führungsgrößenänderung Optimierung des Führungsgrößenverlaufs bei vorgegebenem Stellweg Antrieb von zwei elastisch gekuppelten Massen Vereinfachungsgesichtspunkte Übergangsfunktion Einwirken eines Momentenblocks Regelkreis mit eingeschleiftem Doppelschwinger Frequenzgänge und Übergangsfunktionen Döppelschwinger mit drehzahlunabhängiger Belastung Doppelschwinger mit drehzahlproportionaler Belastung Maximale Torsionsbeanspruchung der Kuppelwelle Meßtechnische Ermittlung von Eigenfrequenz und Dämpfung Mechanische Übertragungsglieder Aufgabe der mechanischen Übertragungsglieder Wellen Durchmesser Torsionskonstante 95 6

3 2.3 Seile Seilaufbau Seilbemessung Dehnungskonstante Zahnradgetriebe Übertragungsleistung Betriebseigenschaften ' Trägheitsmoment Stellgetriebe Stellkennlinie Wirkungsweise Vergleich Stellgetriebe mit elektrischer Drehzahlstellung Kupplungen " Ausgleichskupplungen Torsionselastische Kupplungen Anwendungsbereiche Ausführungsformen Einfluß auf das Schwingungsverhalten Schlupfkupplungen Käfigläufer-Schlupfkupplung Wirbelstromläufer-Schlupfkupplung Einfluß auf das Antriebsverhalten Anfahren großer Schwungmassen über mechanische Zwischenspeicher Reibungskupplungen Anwendungsbereiche Ausführungsformen Reibungsenergie Fliehkraftkupplung Mechanische Bremsen Wechselstrommotoren Bemessungsgesichtspunkte Vergleiche der Antriebsmotoren Nennbetriebsarten Lastspiele Effektives Moment Effektiver Motorstrom 137 7

4 3.2 Schleifringläufermotoren Statisches Betriebsmodell Drehfeld Hauptreaktanz Streureaktanz Einphasige Ersatzschaltung Kenngrößen Berechnungsverfahren Rechnerprogramm? Zusammenfassung der Streureaktanzen Betriebskennlinien Momentenkennlinien Stromkennlinien Leistungsfaktor Steuerung von Schleifringläufermotoren Läuferwiderstandssteuerung Umschaltbare Festwiderstände Gegenstrombremsung Übersynchrone Bremsung Untersynchrone Bremsung Gepulster Läuferwiderstand Läuferwiderstand Speicherdrossel Schalterbeanspruchung Wirbelstrombremse \ Ständerspannungssteuerung Momentenkennlinie Strombelastung Läuferspannungssteuerung Wirkungsweise Steuerkennlinie Drosselbemessung Oberschwingungseinflüsse Blindstrom verhalten und Blindstromeinsparung Gleichstrombremsung Schaltung der Ständerwicklung Momentenkennlinie Berücksichtigung der Eisensättigung Elektrische Welle Elektrische Ausgleichswelle Elektrische Arbeitswelle 198 8

5 3.4 Käfigläufermotoren Käfigläufermotor ohne Stromverdrängung Rundstabläufer Betriebsverhalten Asynchronmotor mit Hochstabläufer Stromverdrängung beim Rechteckstab Keilstabkäfig Momentenkennlinie Asynchronmotor mit Doppelkäfigläufer Anordnung der Läuferstäbe Läuferimpedanz Programmablaufplan Momenten- und Stromkennlinien Betriebsverhalten bei gegossenen Läuferkäfigen Polumschaltbare Käfigläufermotoren Anlaufverhalten Dahlanderschaltung Bremsverhalten Einphasen-Asynchronmotoren Drehstrommotoren bei Einphasenbetrieb Selbstanlaufende einphasige Asynchronmotoren Anlaufbeanspruchung von Käfigläufermotoren Rückwirkung und Begrenzung des Anlaufstromes Zulässige Einschalthäufigkeit Dynamisches Verhalten des Käfigläufermotors Grenzen des stationären Betriebes Anlaufvorgang Reversiervorgang Kurzzeitausschaltung, Netzumschaltung Käfigläufermotoren bei Schlupfsteuerung Anwendungsbereiche Läuferbelastung bei Ständerspannungssteuerung Einfluß der Lastcharakteristik Betriebsverhalten des hoch belasteten Doppelstabläufers Einfluß des Drehstromstellers auf die Antriebseigenschaften Stellerkennlinien Oberschwingungs-Spannungsspektren Oberschwingungs-Stromspektren Oberschwingungsmomente Momentenkennlinien von Drehstromsteller-Antrieben Schaltung von Drehstromsteller-Antrieben Bemessung des Motors von Drehstromsteller-Antrieben Ständerverluste Läuferverluste 250 9

6 Kurzzeitiger Betrieb mit Teildrehzahl Lastmoment, quadratisch proportional der Drehzahl Sanftanlauf Käfigläufermotoren bei Frequenzsteuerung Anwendungsbereiche Einphasige Ersatzschaltung Bemessungsgesichtspunkte Grundgleichungen Betrieb mit vorgegebenem Ständerstrom Betrieb mit vorgegebener Ständerspannung Bremsbetrieb ReversierVorgang Feldschwächbetrieb Oberschwingungseinflüsse Oberschwingungseinflüsse bei vorgegebener Ständerspannung Veränderliche Gleichstrom-Zwischenkreisspannung Pulsbreitensteuerung bei konstantem Pulsverhältnis Pulsbreitensteuerung nach dem, Unterschwingungsverfahren Oberschwingungs-Ständerverluste Oberschwingungs-Läuferverluste Pendelmomente Oberschwingungseinflüsse bei vorgegebenem Ständerstrom Zusatzverluste Pendelmomente Der Asynchronmotor als Regelkreisglied Synchronmotoren Vergleich mit Asynchronmotoren Betriebsverhalten des Synchronmotors mit Vollpolläufer Anlauf von Synchronmotoren Betriebsverhalten des Synchronmotors mit Schenkelpolläufer Sonderbauformen von Synchronmotoren Schleifringlose Synchronmotoren Permanenterregte Synchronmotoren Reluktanzmotoren Homopolarmotoren Schrittmotoren Anwendungsbereiche Wechselpol-Schrittmotoren Schrittarten Vollschrittsteuerung Halbschrittsteuerung Feinschrittsteuemng Drehmoment

7 Ständerstromverzögerung Reluktanz-Schrittmotor Bauart Überschwingen und Resonanz Hybrid-Schrittmotor Wirkungsweise Motormoment Schrittzahl/Umdrehung Synchronmotoren bei Frequenzsteuerung Selbstgeführter Synchronmotor - Stromrichtermotor Steuerprinzip Momentenpulsung Betriebsbedingungen des motorseitigen Stromrichters Anfahrschaltungen Wellenwinkel-Steuerung Ständerspannungswinkel-Steuerung Löschwinkel-Steuerung Vierquadrantenbetrieb des Stromrichtermotors Fremdgesteuerter Synchronmotor Fremdsteuerung über maschinenkommutierte Stromrichter Fremdsteuerung über selbstgeführten Umrichter Steuerung von Synchronmotoren über Direktumrichter Steuerprinzip Maschinengeführter Direktumrichter Netzbelastung Gleichstrommotoren Zeitliche Entwicklung Betriebseigenschaften Moment Ankerrückwirkung Kommutierung Fremderregter Gleichstrommotor Schaltungen Einstellung der Drehzahl Drehzahl-Momentenkennlinien Verlustleistung und Wirkungsgrad Kenngrößen Bezogener Ankerspannungsabfall Ankerinduktivität und Ankerkreiszeitkonstante

8 Trägheitsmoment und Anlaufzeitkonstante Feldsteuerung Betriebseigenschaften Anwendungsbereiche ' Feldzeitkonstante Abschaltüberspannung Feldstrom-Steuerung und -Regelung Ankerspannungsabhängige Feldschwächung Zulässiges Moment bei Unterbrechungsbetrieb Zulässiges Moment bei Kurzzeitbetrieb (S2) Zulässiges Moment bei Aussetzbetrieb (S3) Bemessung bei vorgegebenem Lastspiel Mehrmotorenantriebe mit Gleichstrommotoren Mehrmotorenantriebe mit Einzel-Ankerspeisung Mehrmotorenantriebe mit gemeinsamer Ankerspeisung Reihenschluß-Gleichstrommotor Dynamisches Verhalten des Gleichstrommotors Wirkschaltbild Führungsverhalten Lastverhalten Bremsung von Gleichstrommotoren Speisung des Gleichstrommotors über Leistungsstellglieder Zuordnung von Gleichstrommotor und netzgeführtem Stromrichter Geeignete Stromrichterschaltungen Wahl der Nennankerspannung Erhöhung der Stromwärmeverluste Welligkeit der Stromrichterspannung Welligkeit des Ankerstromes Leistungsreduzierung Speisung des Gleichstrommotors über einen Gleichspannungssteller Gleichstrom-Stellmotoren Unterschied zwischen Arbeitsmotor und Stellmotor Stellmotor mit schlanken genuteten Läufern Stellmotor mit schlanken glatten Läufern Stellmotor mit Scheibenläufern Literaturverzeichnis 411 Sachverzeichnis 417