Geregelte Elektroantriebe sind weltweit von zentraler Bedeutung für die Automatisierungstechnik. Die Innovation der elektrischen Antriebstechnik liegt in der Erhöhung der Systemintelligenz durch die Implementierung unkonventioneller Regeltheorien in schnelle Mikrocontroller. Dabei geht der Trend zu modellgestützten Antriebsregelungen, bei denen teure Sensorhardware durch kostengünstige Beobachtersoftware ersetzt wird. Parallel dazu erlauben Powerchips die gesamte Antriebselektronik im Klemmkasten oder Anschlussstecker der Maschine unterzubringen.
Der Umgang mit modernen Elektroantrieben erfordert ein breit gefächertes Fachwissen, das von der Regelungstechnik und Mikroprozessortechnik über die Stromrichtertechnik und Elektromechanik bis hin zur Dynamik bewegter Massen reicht. Dieses Wissen vermittelt das vorliegende Werk in geschlossener Form, wobei sich das Spektrum von der Kaskadenregelung mit PI-Reglern bis zu den modellgestützten Verfahren im Zustandsraum erstreckt.
• Dem Leser werden zunächst die klassischen Entwurfsmethoden mit Übertragungsfunktionen und Frequenzkennlinien nahegebracht, um dann, darauf aufbauend, die modernen Theorien wie Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Raumzeigerdarstellung, Feldorientierung und Fuzzy Control darzustellen.
• Auf die analoge Realisierung der entworfenen Reglerstrukturen mit Operationsverstärkern sowie die digitale Variante mit Mikroprozessoren wird ausführlich eingegangen.
• Sensorlose Antriebsregelungen bilden einen Schwerpunkt dieses Buchs, da auf diesem Sektor ein Wachstumspotenzial der Antriebstechnik mit Wettbewerbsvorteilen für den Anwender liegt.
• Aufgrund der zunehmenden Globalisierung im Zeitalter von Industrie 4.0 sind in einem Sonderkapitel die wichtigsten englischen Fachausdrücke aufgeführt.
• Im Anhang finden sich zahlreiche Testfragen und Übungsaufgaben zur Vertiefung des Stoffs.
• Mit begleitender Computeranimation.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Die gezielte Umsetzung des umfangreichen, theoretischen Fachwissens in die Antriebspraxis bereitet dem Ingenieur und Techniker erfahrungsgemäß große Schwierigkeiten. Aus der Vielzahl der Antriebsvarianten und Regelverfahren die optimale Lösung für eine konkrete Antriebsaufgabe unter dynamischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu finden, ist insbesondere für Anfänger und Einsteiger kein leichtes Unterfangen. Bei der Projektierung, Berechnung und Auswahl geregelter, elektrischer Antriebe müssen nämlich die mechanischen und dynamischen Anforderungen an der Welle exakt festgelegt bzw. ermittelt werden, Maschinen und Stromrichter nach Typ und Leistung ausgewählt werden, Formelzeichen durch Zahlenwerte ersetzt werden, EMV- Richtlinien und Sicherheitsvorschriften beachtet werden, Reglerparameter konkret bestimmt und Regelkaskaden bis hinunter auf Prozessorebene programmiert und optimiert werden.
Aktualisiert: 2023-03-28
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Elektrische Energie ist eine der edelsten aller Energieträger, weil man sie mit hoher Effizienz dosieren und in andere Energieformen umwandeln kann. Und da wir in Zukunft wesentlich umweltbewusster mit dem Rohstoff Energie umgehen müssen, spielt das elektrische Power Management in der industriellen Prozess- und Produktautomation, in der Elektrotraktion beim Transport von Personen und Gütern, bei der Netzankopplung regenerativer Energiequellen, im dezentralen Energiemanagement von Gebäuden sowie bei der Arbeitserleichterung in Gewerbe und Haushalt eine immer wichtigere Rolle.
Das Fachwissen des elektrischen Power Managements umfasst ein breites Spektrum, beginnend bei den elektrischen Maschinen und Verbrauchern, der effizienten Steuerung von elektrischen Energieströmen sowie der intelligenten Vernetzung vieler Energieknoten zu funktionstüchtigen Automaten, Anlagen und Fabriken. In aufeinander abgestimmten Kapiteln werden in diesem interdisziplinären Werk die Dynamik rotierender und linearer Bewegungsabläufe, die Funktionsweisen und Umwandlungsmerkmale digitaler Stromrichterstellglieder, die erweiterten Leistungsbegriffe für verzerrte Spannungen und Ströme, die klassische sensorlose und redundante Kaskadenregelung elektrischer Antriebe mittels leistungsfähiger Mikroelektronik sowie die intelligente Vernetzung umfangreicher Automatisierungssysteme mit modernen Feldbussen kompakt und praxisnah behandelt.
Die zwei beigefügten Computeranimationen auf DVD stellen ein absolutes Novum in der elektrischen Antriebsliteratur dar. Zum einen wird dem Leser damit die abstrakte Welt der schaltenden Leistungshalbleiter und Stromrichtervarianten visuell auf anschauliche und einprägsame Weise verständlich gemacht und zum anderen werden die komplexen Mechanismen bei der Raumzeigerdarstellung und Feldorientierung in Drehstromasynchronmaschinen quasi zum Leben erweckt und für das praktische Verständnis transparent und nachvollziehbar.
Aktualisiert: 2022-12-09
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Dieses Buch richtet sich an Studenten und Ingenieure der Elektrotechnik und des Maschinenbaus sowie an technisch Interessierte, die sich einen umfassenden Einblick in die Funktion und Regelung von rotierenden und linearen Drehstromantrieben für Fahrzeuge verschaffen und Alternativen für den Einsatz in der E-Mobility/Elektromobilität kennenlernen und anwenden wollen. Voraussetzung für das Verständnis von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen sind elementare Grundkenntnisse über Elektrische Maschinen, Leistungselektronik und Antriebssysteme.
Anhand unterschiedlicher Transportsysteme, wie Flugzeuge, Autos, Bahnen, Busse sowie Ein- und Zweiräder, werden die Einflussgrößen aufgezeigt, die den Energiebedarf eines Fahrzeugs bestimmen, um eine Person 100 km weit zu befördern.
Dem Thema Energiespeicherung auf spurungebundenen Fahrzeugen widmet sich ein eigenes Kapitel, das die Handicaps der Elektrospeicher der letzten 100 Jahre verdeutlicht. Sehr ausführlich werden die speziellen, antriebstechnischen Eigenschaften, Leistungsgewichte und Wirkungsgrade von Gleichstrom-, Drehstrom- und Linearmotoren abgeleitet und die Eingriffsmöglichkeiten in deren Systemverhalten aufgezeigt. Die Steuerung des elektrischen Energieflusses mittels Leistungselektronik macht dem Leser am Beispiel eines dreiphasigen Wechselrichters verständlich, welcher Stromrichteraufwand erforderlich ist, um aus der Gleichspannung der Traktionsbatterie ein Drehstromsystem variabler Spannung und Frequenz zu erzeugen.
In weiteren Abschnitten wird auf die modernen Regeltheorien für hochdynamische Mehrmotoren-Drehstromantriebe und deren Implementierung in Mikroprozessorsysteme eingegangen. Der Vergleich mit anderen Antriebsformen, insbesondere dem Verbrennungsmotor, zieht sich als roter Faden durch sämtliche Abschnitte des Buchs.
Die zwei beigefügten Computeranimationen auf CD-ROM vermitteln anschaulich die Funktionsprinzipien eines Elektroautos mit linearem Allradantrieb (LineCar) und eines elektrischen Einrads.
Aktualisiert: 2023-03-14
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