Grundwissen / Lernfeld 3 Elektrotechnik


Download 462 b.
Sana16.08.2017
Hajmi462 b.


Grundwissen / Lernfeld 3


Elektrische Maschinen im Kfz Definition

  • eigentlich „Elektromagnetische Maschinen“

  • Eine Elektrische Maschine ist ein Gerät, das teilweise mittels Wandlung zwischen elektrischer Energie und mechanischer Energie arbeitet.

  • In der wissenschaftlichen Lehre werden unterschieden:

  • Rotierende elektrische Maschinen, speziell Elektromotoren und Generatoren.

  • Maschinen mit translatorischer (gradliniger) Bewegung als Sonderfall der rotierenden Maschine

  • Ruhende Elektrische Maschinen, speziell Transformatoren wurden oft traditionell dazugezählt.



Elektrische Maschinen im Kfz Definition



Elektrische Maschinen im Kfz Definition

  • Gleichstrommaschinen

  • Drehfeldmaschinen

  • Wechselstrommaschinen

  • Drehstrommaschinen



Elektrische Maschinen im Kfz Definition

  • Betriebsarten rotierender elektrischer Maschinen:

  • Motorisch

  • Generatorisch



Elektrische Maschinen im Kfz Physik

  • Generator:

  • Wandler von mechanischer in elektrische Energie

  • Nimm ein Magnetfeld und bewege darin einen elektrischen Leiter

  • Folge: in dem bewegten Leiter wird wegen der „Lorentzkraft“ eine Spannung induziert



Elektrische Maschinen im Kfz Physik



Elektrische Maschinen im Kfz Physik

  • Motor:

  • Wandler von elektrischer in mechanische Energie

  • Nimm zwei Magnete (Permanent- oder Elektro!) und bringe gleiche Pole zusammen

  • Folge: die Pole drücken sich gegeneinander weg, sie bewegen sich



Elektrische Maschinen im Kfz Physik

  • Ursache ist das Induktionsgesetz von Faraday:



Elektrische Maschinen im Kfz Physik

  • Nur am Rande: Übertrager der magneti-schen Kraft sind die Photonen!



Elektrische Maschinen im Kfz Physik



Elektrische Maschinen im Kfz ELM Generator

  • Experiment: Wechselspannungserzeugung

  • Stator zweipolig permanenterregt

  • Rotor Doppel-T

  • Erkenntnis: konstantes magnetisches Feld, bewegter Leiter  Induktionsspannung



Elektrische Maschinen im Kfz ELM Generator



Elektrische Maschinen im Kfz ELM Generator



Elektrische Maschinen im Kfz ELM Generator

  • Experiment: Spannungserzeugung

  • Stator zweipolig mit Spulen

  • Rotor zweipolig permanenterregt

  • Erkenntnis: variables magnetisches Feld, feststehender Leiter  Induktionsspannung



Elektrische Maschinen im Kfz AC Servo

  • Experiment: Drehspannungserzeugung

  • Stator dreipolig mit Spulen

  • Rotor zweipolig permanenterregt

  • Erkenntnis: Erzeugung einer 3-phasigen Spannung



Elektrische Maschinen im Kfz ELM Synchrongenerator

  • Experiment: Spannungserzeugung

  • Stator dreipolig mit Spulen

  • Rotor zweipolig mit Spulen

  • Erkenntnis: Erzeugung einer 3-phasigen Spannung



Elektrische Maschinen im Kfz Gleichstrommotor

  • Gleichstrommotor

  • Häufig eingesetzt, z. B. als Fensterheber

  • sehr gut und einfach regelbar

  • Drehzahl hängt von der Spannung ab

  • nicht verschleißfrei

  • Generatorbetrieb im Kfz möglich



Elektrische Maschinen im Kfz Gleichstrommotor

  • Gleichstrommotor

  • Wir bauen einen ...



Elektrische Maschinen im Kfz Drehstrom

  • Drehstrom



Elektrische Maschinen im Kfz Drehstrom



Elektrische Maschinen im Kfz ELM Drehfeld

  • Experiment: Drehfeldnachweis



Elektrische Maschinen im Kfz Asynchronmotor

  • Asynchronmotor Aufbau



Elektrische Maschinen im Kfz Drehstrommotor

  • Drehstrommotor

  • Selten eingesetzt im Kfz, z. B. Elektromechanische Lenkung

  • sehr gut regelbar, aber aufwändig

  • Leerlaufdrehzahl abhängig von Frequenz

  • verschleißfrei

  • Generatorbetrieb im Kfz nicht möglich



Elektrische Maschinen im Kfz Asynchronmotor

  • Experiment: Kennlinienaufnahme



Elektrische Maschinen im Kfz Synchronmotor

  • Aufbau



Elektrische Maschinen im Kfz Synchronmotor

  • Synchronmotor

  • Nicht eingesetzt im Kfz

  • sehr gut regelbar, aber aufwändig

  • Drehzahl hängt von der Frequenz ab

  • nicht verschleißfrei

  • Generatorbetrieb im Kfz sehr gut möglich



Elektrische Maschinen im Kfz Synchronmotor

  • Experiment: Kennlinienaufnahme



Elektrische Maschinen im Kfz AC-Servomotor

  • AC-Servomotor 1/2

  • „Servo“ = „Hilfs-“...

  • Permanenterregte Synchronmaschine

  • Bisher nicht eingesetzt im Kfz

  • sehr gut regelbar, aber aufwändig

  • Drehzahl hängt von der Spannung ab

  • verschleißfrei

  • Generatorbetrieb im Kfz möglich



Elektrische Maschinen im Kfz AC-Servomotor

  • AC-Servomotor 2/2

  • Rotorlageerkennung mit Sensorik nötig

  • Aufbau mit 3 preiswerten Hallsensoren

  • kein Drehmoment im Stillstand

  • Positions- und Drehrichtungserkennung

  • Rückwärtslauf bei Auspendelungen im Start/Stop-Betrieb



Elektrische Maschinen im Kfz AC-Servomotor

  • Aufbau



Elektrische Maschinen im Kfz AC-Servomotor

  • Experiment: Kennlinienaufnahme



Elektrische Maschinen im Kfz AC-Servomotor

  • Einsatz im Parallelhybrid



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Aufbau



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Leistungselektronik



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Funktion



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Funktion



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Funktion



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Funktion



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Funktion



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Funktion



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Betriebszustände



Elektrische Maschinen im Kfz Parallelhybrid

  • Betriebszustände



Elektrische Maschinen im Kfz Simulation eines Parallelhybrids



Elektrische Maschinen im Kfz Simulation eines Parallelhybrids

  • Experiment:

  • Simulation des Boost-Vorgangs 1/3

  • Ein FU-Motor übernimmt die Funktion des Verbrennungsmotors, ein AC-Servo die des E-Motors und eine Pendelmaschine die der mechanischen Last durch das Fahrzeug (hauptsächlich Rollreibung und Luftwiderstand)



Elektrische Maschinen im Kfz Simulation eines Parallelhybrids

  • Experiment:

  • Simulation des Boost-Vorgangs 2/3

  • Der FU-Motor treibt das System mit ~800 U/min an, die Pendelmaschine belastet es mit ~0,7 Nm. Die Wirkleistung, die der FU-Motor aus dem Netz bezieht ist zu messen und sollte ca. 100 W betragen.



Elektrische Maschinen im Kfz Simulation eines Parallelhybrids

  • Experiment:

  • Simulation des Boost-Vorgangs 3/3

  • Nun wird der AC-Servo im Modus „Stromregelung“ aktiviert und der Strom langsam erhöht.

  • Es ergibt sich eine Drehzahlerhöhung sowie eine Leistungsabnahme für den FU-Motor.




Do'stlaringiz bilan baham:


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2017
ma'muriyatiga murojaat qiling