Elektrische Antriebe Grundlagen und Anwendungen. Übung 4: Getriebeauslegung

Ähnliche Dokumente
Konstruktion - Methoden und Getriebe -

Elektrische Antriebe Grundlagen und Anwendungen. Übung 2: Stationäres Betriebsverhalten der Gleichstrommaschine

Übung zur Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik I. Übung

Asynchronmaschine: Heylandkreis für

IPROM Meßsysteme für nichtelektrische Größen Übungen-11 Das Differential S.1 DAS DIFFERENTIAL

Übung zur Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik I. Übung

Leistungselektronik und Antriebstechnik Laborberichte. Christian Burri Tobias Plüss Pascal Schwarz

KERNLOSE DC-BÜRSTENMOTOREN TECHNISCHER LEITFADEN. von Simon Pata

Die neue Generation Hybrid-Antriebe von Mercedes-Benz

4.4 ASM: Stromverdrängungsläufer Seite 1

M1 Maxwellsches Rad. 1. Grundlagen

Experimentalphysik für ET. Aufgabensammlung

Übung zur Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik I. Übung

stehende Antriebe vertikal drive wheels

Versuch 4 - Trägheitsmoment und Drehimpuls

Leseprobe. Taschenbuch der Antriebstechnik. Herausgegeben von Horst Haberhauer, Manfred Kaczmarek. ISBN (Buch):

Physikalische Grundlagen der Technischen Informatik

Tutorium Physik 2. Rotation

Radnaher Hochleistungs-Elektroantrieb mit integriertem Planetengetriebe

Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 1 (GET1) Versuch 2

Besprechung am

Kurze Einführung in die Darrieus Windturbinen

Versuch P1-20 Pendel Vorbereitung

Klausur 12/1 Physik LK Elsenbruch Di (4h) Thema: elektrische und magnetische Felder Hilfsmittel: Taschenrechner, Formelsammlung

1 Einleitung. 2 Regelung. 2. Praktikum. Die Vorbereitungsaufgaben sind vor dem Praktikumstermin zu lösen! Maximal drei Personen in jeder Gruppe

Lehrstuhl für Maschinenelemente TU München Prof. Dr.-Ing. B.-R. Höhn. Prüfung Antriebssystemtechnik für Fahrzeuge SS 2010.

Datum: Ersatzschaltung und Gleichungen eines fremderregten Gleichstrommotors ( 1) ( 2) ( 3) ( 4) U F. i 2 A V

Versuch dp : Drehpendel

Vorlesung Bewegungssteuerung durch geregelte elektrische Antriebe. Regelung 1

Übung 2 Einschwingvorgänge 2 Diode Linearisierung

Naturwissenschaftliches Praktikum. Rotation. Versuch 1.1

Vordiplomsklausur in Physik Mittwoch, 23. Februar 2005, :00 Uhr für den Studiengang: Mb, Inft, Geol, Ciw

2. Praktikum. Die Abgabe der Vorbereitungsaufgaben erfolgt einzeln, im Praktikum kann dann wieder in 2er-Gruppen abgegeben werden.

Physik-Department. Ferienkurs zur Experimentalphysik 2 - Aufgaben

Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik. Aufgabensammlung zur. Regelungstechnik B. Prof. Dr. techn. F. Gausch Dipl.-Ing. C.

Elektromotoren und Getriebe Motors and Gearboxes

Widerstandskraft bzw. Widerstandsmoment

Schnittbild einer zweipoligen elektrisch erregten Gleichstrommaschine. Rotor der Gleichstrommaschine und eine Windung des Rotors

NewRide Händler Tag,

Übung Grundlagen der Elektrotechnik B

Blatt 1. Kinematik- Lösungsvorschlag

Physikalisches Praktikum I Bachelor Physikalische Technik: Lasertechnik, Biomedizintechnik Prof. Dr. H.-Ch. Mertins, MSc. M.

Koffer Getriebe- und Antriebsmodelle Best.- Nr. MD02709

Die elektrische Maschine als Aktor

Hydrostatisches Antriebssystem für Dekanterzentrifugen

Rotation. Versuch: Inhaltsverzeichnis. Fachrichtung Physik. Erstellt: U. Escher A. Schwab Aktualisiert: am Physikalisches Grundpraktikum

Übung 4.1: Dynamische Systeme

Ohmscher Spannungsteiler

Mein besonderer Dank gilt meinem Betreuer, Herrn Prof. Dr. -Ing. P. Tenberge, da durch seine Anregung und Unterstützung diese Arbeit möglich wurde.

Transportwiderstand versus Hebelarm Rollreibung

Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen

Wie man sieht ist der Luftwiderstand -abgesehen von der Fahrgeschwindigkeit- nur von Werten abhängig, die sich während der Messung nicht ändern.

Die Gleichstrommaschine. Versuch GM

Fachhochschule Bielefeld 26. Juni 1997 Fachbereich Elektrotechnik

PS III - Rechentest

PN1 Einführung in die Physik für Chemiker 1 Prof. J. Lipfert

Energieverbrauch von Nebenaggregaten

Inhaltsverzeichnis. 1 Getriebeauslegung Übersetzung Zähnezahlen Zahnradgeometrie Abtriebswelle 5.

Tutorium Physik 2. Rotation

Willkommen. Welcome. Bienvenue. Energietechnik Erneuerbare Physik der Windenergie. Prof. Dr.-Ing. Christoph Kaup.

Abschlussprüfung an Fachoberschulen im Schuljahr 2004/2005

Klausur Physik 1 (GPH1) am

Übung zur Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik II. Übung

Die technischen Daten des A-Klasse Coupés.

IE4 Super-Premium-Wirkungsgrad Norm-Motoren Synchron Technologie. Serie MPM 1,1kW bis 30,0kW

Protokoll zum Versuch: Atwood'sche Fallmaschine

Inhalt. Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe. Universität Stuttgart

Berechnungsdokumentation. 1 Allgemeine Hinweise. 2 Applikation Drehtisch 2.1 Applikationsdaten. Die Berechnung wurde durchgeführt von:

Lineare Gleichungssysteme: Ein Beispiel aus der Elektrotechnik

Automatisierungstechnik 1

Die technischen Daten des A-Klasse Coupés.

Ferienkurs - Experimentalphysik 2 - Übungsblatt - Lösungen

1. Laborpraktikum. Abbildung 1: Gleichstrommotor Quanser QET

Analyse einer Bewegung mit Beschleunigung

Kinematik & Dynamik. Über Bewegungen und deren Ursache Die Newton schen Gesetze. Physik, Modul Mechanik, 2./3. OG

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente. Prof. Dr.-Ing. H. Ryssel. vhb-kurs Halbleiterbauelemente

Vertikaler Linearantrieb mit Zahnriemen und integrierter Kugelumlaufführung Baureihe OSP-E..BV

Blockbetrieb. Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme und Leistungselektronik. Arcisstraße 21 D München

zu 2.1 / I. Wiederholungsaufgaben zur beschleunigten Bewegung

Bewertung: Jede Aufgabe wird mit 4 Punkten bewertet.

Funktion und Wirkung. 1. Funktion. 2. Wie schalten?

4.6 ASM: Steuerung Seite 1. Aus der Grundgleichung (4.2-3) für die Drehzahl f p ergeben sich drei Möglichkeiten zur Drehzahlsteuerung einer ASM:

Elbtalwerk GmbH. Universität Karlsruhe Elektrotechnisches Institut. Geschalteter Reluktanzmotor. Drehmomentstarker Elektromotor mit kleinem Bauvolumen

1. Bewegungsgleichung

Fachpraktikum Hochdynamische Antriebssysteme. Theoretische Grundlagen Gleichstrommaschine

87 Hz Kennlinenbetrieb für Baureihe 650V / 650

Übung zu Mechanik 3 Seite 36

2 Grundlagen. 2.2 Gegenüberstellung Induktivität und Kapazität. 2.1 Gegenüberstellung der Grössen Translation > Rotation

Umgang mit Diagrammen Was kann ich?

Elektrifizierter Radnabenantrieb im Traktor

Abschlussprüfung an Fachoberschulen im Schuljahr 2002/2003

Klausur 12/1 Physik LK Elsenbruch Di (4h) Thema: elektrische und magnetische Felder Hilfsmittel: Taschenrechner, Formelsammlung

Physik Klausur

Grundlagen der Elektrotechnik für Maschinenbauer

Theory Austrian German (Austria) Lies, bitte, bevor du mit der Aufgabe beginnst die allgemeinen Anweisungen im separaten Briefumschlag.

Massenträgheitsmomente homogener Körper

Technische Universität Berlin AG KONSTRUKTION. Fakultät V Verkehrs- und Maschinensysteme

Gleichstrommotor. Vorbemerkungen Siehe auch Vorlesungsskript Grundlagen elektrischer Maschinen" ( Grundlagen der Elektrotechnik

E000 Ohmscher Widerstand

Transkript:

Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme und Leistungselektronik Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Technische Universität ünchen Elektrische Antriebe Grundlagen und Anwendungen Übung 4: Getriebeauslegung 1

1 Theorie 1.1 Constant Speed Drives Abb. 1.1 stellt die Kennlinie eines otors und einer linearen dar. ω P N ω L,max Abbildung 1.1: otorkennlinie (rot) und kennlinie (grün). Wenn der otor in seinem Nennbetriebspunkt arbeitet, ist das Drehmoment der auf und die Drehzahl auf ω L,max begrenzt. Um die Leistung der zu erhöhen wird der otor um ein Getriebe erweitert. Wird das Übertragungsverhältnis z g verringert, verschiebt sich der Nennleistungspunkt P N = auf eine Hyperbel. Somit wird die leistung größer (Abb. 1.). ω P N z g zg Abbildung 1.: Erhöhung der leistung durch ein Getriebe. Gleichung (1.1) beschreibt die Kennlinie einer linearen ω = k L L. (1.1) Die Gleichungen (1.) und (1.3) beschreiben den Zusammenhang zwischen otor- und drehzahl und zwischen otor- und moment wenn die von einem otor mit Getriebe z g betrieben wird ω = z g ω (1.) L = 1 z g. (1.3)

Einsetzen von (1.) und (1.3) in (1.1) ergibt z g ω = k L 1 z g. (1.4) Das optimale Übertragungsverhältnis im Nennbetriebspunkt (, ) ist somit 1. Acceleration Drives z g,opt = kl. (1.5) Die Beschleunigung der assenträgheiten kann auch (wie bei der Drehzahl-Optimierung) durch ein Getriebe optimiert werden. Die Beschleunigung des otors der eine L antreibt ist wobei das Trägheitsmoment des Rotors ist. = 1 ( L ), (1.6) Unter Annahme, dass kein Stör-Drehmoment vorhanden ist, ist die Beschleunigung der L = 1 J L L. (1.7) Abb. 1.3 stellt die Charakteristik der Beschleunigung des otors und der ohne Getriebe dar, wenn das Nennmoment des otors nicht überschritten werden darf. L,max Abbildung 1.3: Kennlinie der otorbeschleunigung (rot) und beschleunigung (grün). In der Drehzahl-Kennlinie ist der Punkt maximaler Leistung P max = ω L K (ohne Berücksichtigung des maximalen Stroms i max ). Bei der Beschleunigung spricht man von der Power Rate Q = und von der maximalen Power Rate Q max = max max. Die maximale Beschleunigung (Abb. 1.3 und (1.6)) ist max = (1.8) und das maximale Drehmoment ist =. (1.9) 3

Die maximale Power-Rate Q ist somit Q max = max max = N = N 4. (1.10) Hieraus ergibt sich Gleichung (1.7) (das Trägheitsmoment des Getriebes wurde vernachlässigt) z g = Die maximale Power Rate, Q max, liegt am Punkt ( N ). J L z g. (1.11) Q max Abbildung 1.4: aximum Power Rate des otors. Aus Gl. (1.11) = J L z g (1.1) z g Das optimale Getriebe ist somit 1 zg,opt. = JR J L. (1.13) Wird das Übertragungsverhältnis z g verringert, verschiebt sich der Punkt maximaler Power- Rate auf eine Hyperbel (Abb. 1.5). Das optimale Übertragungsverhältnis wird durch Gleichung (1.13) gerechnet. z g,opt N Q max z g,opt Abbildung 1.5: Erhöhung der Power-Rate der durch ein Getriebe. 1 Quelle: H. Grotstollen, Design of Drives with Optimum Acceleration, 007. 4

Übungsaufgaben.1 Elektro-Dirtbike Fahrzeugdaten: m F = 9 kg m P = 78 kg r v = 0, 3 m r h = 0, 8 m J v = 0, 75 kgm J h = 0, 85 kgm z k = 17 : 4 k d = 6, 0 Ns m otortypenschild: = 38 Nm = 314 rad s G = 0, 037 kgm Weil ein Elektromotor im Unterschied zum Verbrenner bereits im Stillstand sein volles Drehmoment erreicht, haben elektrisch betriebene otocross-otorräder normalerweise kein Schaltgetriebe. Die Drehzahl des otors ist deshalb über die feste Getriebeübersetzung z g, das Zahnverhältnis des Kettenkits z k und den Radius des Hinterrades r h immer proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit. Der otor beschleunigt damit alle Trägheiten m F, m P, J v, J h und G, die allerdings auf unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen und überwindet zusätzlich die Summe aller Fahrwiderstände F W, die die folgende lineare Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v F haben soll. F W = k d v F 1. Skizzieren Sie die Anordnung der Übersetzungen und Trägheiten des otorrads in einem Strukturbild.. Berechnen Sie davon ausgehend das reduzierte Trägheitsmoment am Getriebeausgang/Kettenritzel J red,gl ohne die Rotor-Getriebe-Trägheit G zu berücksichtigen. 3. Berechnen Sie das moment am Getriebeausgang (Kettenritzel) GL in Abhängigkeit der Drehzahl des Ritzels ω GL. 4. Legen Sie die Getriebeübersetzung z g nach dem Prinzip des Constant Speed Drive s für eine maximale Endgeschwindigkeit aus. 5. Zur Verbesserung der Fahrleistung soll das Elektro-Dirtbike nun mit einem Gang Schaltgetriebe ausgerüstet werden, wobei der. Gang z g die zuvor berechnete Übersetzung für maximale Endgeschwindigkeit erhält. Legen Sie die Übersetzung des 1. Ganges z g 1 nach dem Prinzip des Acceleration Drive s für eine maximale Beschleunigung beim Anfahren aus. 6. Welche Beschleunigungen a max1/ und welche Endgeschwindigkeiten v max1/ können in beiden Gängen nun erreicht werden? 5