Beschreibung

Die elektrische Antriebstechnik, iiber deren gegenwiirtigen Stand in diesem zweibiindi gen Werk berichtet wird, befindet sich in einer stiirmischen Entwicklung. Wiihrend die Anpassung der elektrischen Maschinen an die Anforderungen der modernen Antriebs technik in evolutionaren Bahnen veriauft, werden die Fortschritte auf den Gebieten "Umformung elektrischer Energie (Leistungselektronik)" sowie "Steuer-, Regel-, MeB-und Uberwachungstechnik" durch Innovationen bei den elektrischen Bauele men ten gepriigt. Technische Fortschritte ermoglichen immer wieder neue, bessere Losungen fUr die an ein Antriebssystem gestellten Forderungen beziiglich Regeldyna mik, Pendelmomenten, Wirkungsgrad, Netzriickwirkungen, Geriiuschabstrahlung und Betriebssicherheit. 1m voriiegenden Band 2 werden geregelte elektrische Antriebe behandelt. Zuniichst wird der heute am weitesten verbreitete geregelte elektrische Antrieb, die stromrichter gespeiste Gleichstrom-Kommutatormaschine, eingehend beschrieben. Es wird gezeigt, daB dieser Antrieb neben vielen Vorteilen einen groBen Nachteil hat, den mechani schen Kommutator; dieser bedarf einerseits der Wartung, andererseits bestimmt er die Grenzleistung in Abhiingigkeit von der Drehzahl. In den letzten fiinfundzwanzig lahren wurden vielfiiltige Antriebslosungen in Form von geregelten stromrichterge speisten Drehstrommaschinen erarbeitet, mit denen die durch den mechanischen Kommutator gegebenen Einschriinkungen iiberwunden werden konnten. Ich habe versucht, die vielen he ute auf dem Markt angebotenen Antriebsvarianten, die sich sowohl hinsichtlich der Art der eingesetzten elektrischen Maschinen als auch der verwendeten Strom richter und der angewandten Steuer-und Regelverfahren unter scheiden, systematisch zu gliedern. An ausgesuchten Beispielen werden Funktion und Wirkungsweise dieser Antriebe eingehend erkliirt. Dabei habe ich mich bemiiht, den Stoff moglichst anschaulich darzustellen.

Inhaltsangabe

1 Einführung.- 1.1 Allgemeines zum geregelten elektrischen Antrieb.- 1.2 Überblick über die historische Entwicklung der elektrischen Antriebe.- 2 Geregelte stromrichtergespeiste Gleichstrom-Kommutatormaschine.- 2.1 Gleichstrom-Kommutatormaschine.- 2.1.1 Leistungsbereich und Ausführung.- 2.1.1.1 Gleichstromkleinmaschinen.- 2.1.1.2 Gleichstromservomotoren.- 2.1.1.3 Größere permanenterregte Gleichstrommaschinen.- 2.1.1.4 Elektrisch erregte Gleichstrommaschinen des mittleren Leistungsbereichs.- 2.1.1.5 Gleichstrommaschinen des oberen Leistungsbereichs.- 2.1.2 Aufteilung des Umsatzvolumens auf Leistungsklassen.- 2.2 Auswirkungen der Stromrichterspeisung auf das Betriebsverhalten der Gleichstrom-Kommutatormaschine.- 2.3 Leistungsbereich und Ausführung der Stromrichter.- 2.3.1 Elektronische Gleichstromsteller.- 2.3.2 Netzgeführte Stromrichter.- 2.4 Projektierung des Leistungsteils eines Einquadrantantriebs.- 2.4.1 Anforderungen durch die Arbeitsmaschine.- 2.4.2 Netz- und Umgebungsbedingungen.- 2.4.3 Auswahl der Gleichstrom-Kommutatormaschine.- 2.4.4 Dimensionierung der Glättungsdrosselspule (falls erforderlich).- 2.4.5 Auswahl des Stromrichters.- 2.4.6 Ermittlung der erforderlichen ideellen Leerlaufgleichspannung des Stromrichters.- 2.4.6.1 Induktive Gleichspannungsänderung: Dx.- 2.4.6.2 Ohmsche Gleichspannungsänderung: Dr.- 2.4.6.3 Spannungsreserve für transiente Spannungsfälle: Df.- 2.4.6.4 Spannungsfall im Stromrichter: Dv.- 2.4.6.5 Ohmscher Spannungsfall in den gleichstromseitigen Leitungen (und in der Glättungsdrossel): DGL.- 2.4.6.6 Zusätzlicher ohmscher Spannungsfall im Ankerkreis der Gleichstrom-Kommutatormaschine: Dm.- 2.4.6.7 Erforderliche ideelle Leerlaufgleichspannung: Udi.- 2.4.7 Dimensionierung des Stromrichtertransformators (falls erforderlich).- 2.5 Regelung eines Einquadrantantriebs.- 2.5.1 Einführung in die Aufgabenstellung.- 2.5.2 Analyse der Regelstrecke.- 2.5.3 Analyse des Stellglieds Stromrichter.- 2.5.4 Optimierung des Stromregelkreises.- 2.5.5 Optimierung des Drehzahlregelkreises.- 2.5.6 Geregelter Betrieb im Feldschwächbereich.- 2.5.7 Abschließende Bemerkungen.- 2.6 Mehrquadrantenantriebe mit netzgeführtem Stromrichter.- 2.6.1 Feldumkehrschaltung mit mechanischer Umschaltung des Erregerstroms.- 2.6.2 Feldumkehrschaltung mit elektronischer Umsteuerung des Erregerstroms.- 2.6.3 Mechanische Ankerkreisumschaltung.- 2.6.4 Elektronische Umsteuerung des Ankerstroms.- 2.6.4.1 Kreisstromfreie Gegenparallelschaltung.- 2.6.4.2 Kreisstrombehaftete Kreuzschaltung.- 2.6.5 Ermittlung der erforderlichen Leerlaufgleichspannung des Stromrichters.- 2.7 Mehrquadrantenantriebe mit selbstgeführtem Stromrichter.- 2.7.1 Grundschaltungen eines über elektronischen Gleichstromsteller gespeisten Antriebs.- 2.7.2 Mechanische Umschaltung des Stellers und des Ankerkreises.- 2.7.3 Elektronische Umsteuerung des Ankerstroms.- 2.7.4 Umkehrantrieb zum Anschluß an das Drehstromnetz.- 2.8 Netzrückwirkungen und Blindleistungsbedarf.- 2.9 Abschließende Überlegungen.- 3 Geregelte stromrichtergespeiste Drehstrommaschinen.- 3.1 Überblick.- 3.2 Stromrichtergespeiste Synchronmaschinen.- 3.2.1 Stromrichtergespeiste Gleichstrom-Stromrichtermaschine (Stromrichtermotor, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, Elektronikmotor).- 3.2.1.1 Vergleich mit der Gleichstrom-Kommutatormaschine.- 3.2.1.2 Grundsätzliche Wirkungsweise.- 3.2.1.3 Steuerung des maschinenseitigen Stromrichters.- 3.2.1.4 Gesamter Antrieb: Ausführungsbeispiele, Anwendungsbereich.- 3.2.1.4.1 Antriebe kleiner Leistung.- 3.2.1.4.2 Antriebe größerer Leistung.- Anfahrvorgang mit selbstgeführtem maschinenseitigen Stromrichter.- Anfahrhilfen für Antriebe mit maschinengeführtem maschinenseitigen Stromrichter.- Strukturen der Steuerung und Regelung bei drehzahlgeregelten Vierquadrantenantrieben.- Elektrisch erregte Gleichstrom-Stromrichtermaschine ohne bewegte Kontakte.- Maßnahmen zur Verminderung der Welligkeit des Drehmoments.- Aufwandsvergleich mit der stromric

Klappentext

Beispielen werden Funktion und Wirkungsweise dieser Antriebe eingehend erkliirt. Dabei habe ich mich bemiiht, den Stoff moglichst anschaulich darzustellen.