### PO 2017 ###
### Studiengang und Semester
4BORE:2017
### Modulbezeichnung
Elektrische Maschinen und Antriebe
### Englische Modulbezeichnung
Electrical Machines and Drives
### Modulkürzel EMA ###
### Art
Pflichtmodul
### ECTS-Punkte
7,5
### Studentische Arbeitsbelastung
25, 200
### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung)
### Empfohlene Voraussetzungen
Grundlagen der Gleichstromtechnik 
Grundlagen der Wechselstromtechnik 
Feldtheorie
### Pruefungsform und -dauer
Klausur 2 h oder mündliche Prüfung
### Lehrmethoden und Lernmethoden
Multimedial aufbereitetes Online-Studienmodul zum Selbststudium
mit zeitlich parallel laufender Online-Betreuung und
regelmäßigen virtuellen Lehrveranstaltungen, Laborveranstaltungen (vor Ort)
### Modulverantwortlicher
M. Masur
### ModulverantwortlicherVFH
M. Bierhoff
### Qualifikationsziele
Die Studierenden können
- die Gesetze der Lorentz-Kraft bzw. der Lenzschen Regel auf vereinfachte elektromechanische Problemstellungen anwenden.
- einfache mechanische Systeme analysieren, um sie anpassen bzw. selbst auslegen zu können. Sie können die mechanischen Anforderungen (Drehzahl, Drehmoment) eines elektrischen Antriebs für einfache Anwendungen (Flaschenzug, Getriebeantrieb) bestimmen.
- elektrische Maschinen aufgrund ihres elektrischen Verhaltens beurteilen. Sie können Typenschildangaben interpretieren und auf Basis entsprechender Messungen selbst überprüfen.
- Lösungsansätze zur Umrechnung mechanischer und elektrischer Größen von Drehfeldmaschinen entwickeln, um die damit verbundenen Betriebsmittel auslegen zu können.
- Lösungen bezüglich des Leistungsflusses von nicht sinusförmigen periodisch elektrischen Größen entwickeln.
- einfache leistungselektronische Schaltungen analysieren, um sie anpassen bzw. selbst auslegen zu können.
- verschiedene Pulsweitenmodulationsverfahren auf einphasige sowie dreiphasige selbstgeführte Stromrichter anwenden.
### Lehrinhalte
**Grundlagen elektrischer Maschinen**
Charakterisierung elektrischer Maschinen (Kennwerte, motorischer, generatorischer Betrieb); Energiewandlung bei rotierenden Maschinen (prominentes Beispiel aus dem Bereich der regenerativen Energiewandlung: Windkraft-Generator); Kräfte und Spannungen im Magnetfeld; Mechanik
**Transformator**
Spannungsgleichungen; Leerlauf; Kurzschluss; Belasteter Transformator; Drehstromtransformatoren als wesentliches Betriebsmittel (auch der regenerativen!) Energieübertragung
**Drehstromsysteme**
Symmetrie; Stern-Dreieck-Analogien im symmetrischen Drehspannungssystem; Momentanleistung im symmetrischen Drehspannungssystem (Grundlagen bezüglich der Energieübertragungsinfrastruktur)
**Allgemeine Drehfeldmaschine**
Drehstromwicklung und das Drehfeld; Läuferbewegung
**Asynchronmaschine**
Wichtiger Maschinentyp, da als Stellantrieb und Generator in Windkraftanlagen verwendet: Spannungsgleichungen und Ersatzschaltbild einer Asynchronmaschine; Ständerstromortskurve (Heylandkreis); Grafische Konstruktion der Ständerortskurve; Schlupfgerade; Leistung; Optimaler Betriebspunkt; Antriebsmoment; Drehzahlsteuerung
**Synchronmaschine**
Wichtiger Maschinentyp, da er als Generator noch die weiteste Verbreitung findet: Grundlegende Bauformen; Funktion und das elektrische Betriebsverhalten; Betriebsarten; Ständerstromortskurve; Leistung und Antriebsmoment.
**Grundlagen der Leistungselektronik**
Anwendungen der Leistungselektronik mit Bezug zu regenerativen Energiewandlern; Kenngrößen von Zeitverläufen; Idealisierte Halbleiterventile; Gleichspannungs- bzw. DC/DC-Wandler; Kombinationen von DC/DC-Wandlern
**Steuerverfahren für selbstgeführte Stromrichter**
4Q-Steller bzw. einphasige Umrichter; Steuerkennlinie und Übermodulation einphasiger Umrichter; Dreiphasige Umrichter als wichtigste Betriebsmittel für die rationelle (und regenerative) elektrische Energiewandlung; Harmonische dritter Ordnung in den Modulationsfunktionen; Raumzeigermodulationen; Elektrische Kenngrößen pulsweitenmodulierter dreiphasiger Brücken-Schaltungen; Dreiphasige selbstgeführte Stromrichter für drehzahlvariable Antriebe (Anwendung: z.B. zwecks Leistungsoptimierung für Windkraftanlagen)
### Literatur
Fischer, Rolf (2013): Elektrische Maschinen. 16., aktualisierte Aufl. München: Hanser.
Michel, Manfred (2011): Leistungselektronik. 5., bearb. und erg. Aufl. Berlin: Springer. 
Müller, Germar; Ponick, Bernd (2014): Grundlagen elektrischer Maschinen. 10., wesentlich überarbeitete und erweiterte Auflage. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 
Schröder, Dierk (2015): Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen. 4. Auflage. Berlin, Heidelberg: Springer Vieweg.
Schröder, Dierk (2013): Elektrische Antriebe - Grundlagen. 5., erw. Aufl. Berlin: Springer Vieweg.
Schröder, Dierk (2012): Leistungselektronische Schaltungen. Funktion, Auslegung und Anwendung. 3. Aufl. 2012. überarb. und erw. Berlin, Heidelberg: Springer.
Schröder, Dierk (2010): Intelligente Verfahren. Identifikation und Regelung nichtlinearer Systeme. Berlin, Heidelberg: Springer.
Schröder, Dierk (2006): Leistungselektronische Bauelemente. 2. Aufl. Berlin, Heidelberg: Springer.
Trzynadlowski, Andrzej M. (2016): Introduction to modern power electronics. Third edition. Hoboken, New Jersey: Wiley. 
### Titel der Lehrveranstaltung
Elektrische Maschinen und Antriebe
### Dozent
M. Masur
### SWS
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### Titel der Lehrveranstaltung
Elektrische Maschinen und Antriebe Labor
### Dozent
M. Masur
### SWS
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