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Fahrzeugtechnik PLUS Lehramt 1
Bachelor

Praktikumsversuche





Die Versuche sind so gestaltet, dass die Studierenden in Kleingruppen (ideal drei Personen, maximal vier Personen), die Versuche eigenständig durchführen können. Unterstützt werden sie durch eine umfangreiche Dokumentation und durch Beratungspersonal, das bei Bedarf eingreift. Geübt wird in jedem Praktikumsversuch der Umgang mit Messgeräten, der sinnvolle Einsatz von Excel und der Umgang mit modernen Messwerterfassungsprogrammen.

Elektrische Messtechnik, Sondermotoren und Elektronik

Es werden elektrische Messinstrumente und ihre Einsatzmöglichkeit besprochen und durch Versuche der korrekte Umgang eingeübt. Verschiedene Kleinmotoren (Universalmotor, Torquemotor, Spaltpolmotor und Kondensatormotor) werden in ihrer Funktion besprochen und miteinander verglichen. Der Aufbau und die Funktionsweise von Anlasser, Bordnetzgenerator und diverser Kleinmotoren im Automobilbereich ist ein weiteres Thema. Der Einschaltstrom von KFZ-Kleinmotoren wird gemessen. Verschiedene Kennlinienmessungen, Aufbau einiger Elektronikschaltungen und Gleichrichter runden den Versuch ab.

Weitere Informationen über Kleinmotoren

Weitere Informationen über Drehfeldmotoren



Drehstrom-Asynchronmotor am Netz

In der Praxis interessiert das Verhalten verschiedener Größen der Drehstrom-Asynchronmaschine bei Belastung. Insbesondere muss man die Drehmoment-Drehzahlkennlinie als wichtigstes Auslegungskriterium kennen. Auch ist der Verlauf der Stromaufnahme als Funktion der Drehzahl wichtig, damit man über die erhöhte Stromaufnahme beim Einschalten und über den Leerlaufstrom (bei M = 0) Bescheid weiß. Mit einem Sanftstarter wird der Anlaufstrom herabgesetzt. Außerdem wird häufig nach dem Wirkungsgrad im Teillastbereich gefragt, da selten ein ausgewählter Motor leistungsmäßig zu der erforderlichen Leistung passt. Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem man relativ einfach den Wirkungsgrad im Teillastbereich bestimmen kann.

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DC-Kleinmotoren

In diesem Versuch werden Aufbau und Funktionsweise von kleinen Gleichstrommaschinen ausführlich untersucht.
Es wird an einem dauermagneterregten Gleichstrommotor die Möglichkeit der Drehzahlveränderbarkeit gezeigt: Um höhere Drehzahlen zu erreichen, wird im unteren Drehzahlbereich die Ankerspannung vergrößert. Strom- und Spannungsverläufe werden untersucht, wenn der Gleichstrommotor von einer H-Brücke gespeist wird.
Das Verlustdrehmoment bremst den Läufer. Ursache: die Kohlebürsten bremsen, Verluste in der Lagerung wirken bremsend und schließlich entnehmen die Eisenverluste ihre Energie aus der Bewegungsenergie. Deshalb ist das abgegebene Drehmoment kleiner als das berechnete Drehmoment (Drehmoment = Drehmomentkonstante mal Läuferstrom).
Es wird auch gezeigt, dass man mit relativ wenigen und einfachen Messungen die Parameter einer Gleichstrommaschine ermitteln kann.

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Frequenzumrichtergespeiste Asynchronmaschine - Hochtourige Maschinen

Asynchronmotoren können in der Drehzahl verändert werden, wenn sie von einem Frequenzumrichter gespeist werden.
Verwendet man Normmotoren, erreicht man Drehzahlen bis 6.000/min. Mit speziell für Umrichterbetrieb konzipierten Asynchronmaschinen erreicht man bis zu 20.000/min und mehr.
In diesem Versuch wird der Aufbau und die Funktionsweise eines Frequenzumrichters besprochen und Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien im Konstantfluss- und Feldschwächbereich gemessen.
Ein weiteres Thema ist die Stromaufnahme bei verschiedenen Drehzahlen. Das eingesetzte SINAMICS-Antriebssystem ist rückspeisefähig. Untersuchungen zeigen die Stromverläufe und die Leistungsflussrichtungen bei verschiedenen Betriebszuständen.


Servoantriebe

Servomotoren setzt man ein, wenn man das Drehmoment und/oder die Drehzahl des Motors schnell (im Millisekundenbereich) verändern will. Häufig werden periodische Drehzahlspiele gefordert. Es wird anhand eines Beispiels die korrekte Projektierung geübt. Gezeigt wird auch der Umgang mit modernen Servoverstärkern (Programmierung eines Lastspiels, Bedienung des Servoverstärkers). Die Auswertung der Mess-Schriebe übt das Verständnis: ob motorischer oder generatorischer Betrieb vorliegt, wozu Bremswiderstände erforderlich sind, dass der Motor beim Beschleunigen selbst Drehmoment benötigt usw.

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Speicherprogrammierbare Steuerungen

Elektrische Antriebe werden meistens von übergeordnete Steuerungen angesteuert. Deshalb ist in diesem Praktikumsversuch eine einfache Steuerungsaufgabe zu lösen: mit der einfach zu erlernenden Steuerung (LOGO!) und mit einem SPS-Programm auf Basis einer S7-300.


Schrittmotoren

Schrittmotoren werden in der Praxis als preiswerte Antriebe zur Positionierung eingesetzt.
Schrittmotoren können 200 bis 1000 Schritte je mechanischer Umdrehung als Vollschritt ausführen. Mikroschrittbetrieb erlaubt gleichförmige Drehung, nicht jedoch (im Allgemeinen) genauere Positionierung.
Untersucht wird das Verhalten verschiedener Schrittmotoren hinsichtlich Genauigkeit, Geräuschentwicklung, Stromaufnahme etc.

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Polumschaltbare Antriebe, Bremsmöglichkeiten und Frequenzumrichter

Frequenzumrichter können zusammen mit dem Motor als eine konstruktive Einheit realisiert werden. Somit wird Platz im Schaltschrank gespart. Untersucht wird in diesem Versuch unter anderem wie elektrische Antriebe gebremst werden können (elektrisch: austrudeln, Gleichstrombremsung, geführt auf die Enddrehzahl bringen, mechanisch mit Bremsen: Betriebsbremse, Haltebremse, Wirbelstrombremse, Hysteresebremse, Magnetpulverbremse). Um Technologiefunktionen (Kran, Wickler, Gleichlauf etc.) zu realisieren, sind vorgefertigte Softwarepakete von Nutzen. Gezeigt wird in diesem Versuch der Umgang mit Technolgiefunktionen. Des Weiteren wird die Inbetriebnahme eines Frequenzumrichters und die Kommunikation mit dem Frequenzumrichter erläutert.

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Elektrische Antriebe und Steuerungen


Raum: H062
Telefon: 0751/501-9557

Kontakt

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing. Günther Kastner

Akademische Mitarbeiter:
Dipl.-Ing (FH) Jörg Hübler
Lars Franke M.Eng.

Labormeister:
Ralf Albrecht