Das Labor für Elektrische Maschinen bearbeitet typische Aktivitäten im Bereich Forschung und Entwicklung mit einer Ausstattung zur Messung und Analyse typischer elektrischer Maschinen. Es deckt Lehre und Forschung im Bereich Design, Funktionalität, Simulation und Berechnung elektrischer Antriebe, grundlegender Rotationsmotoren bis hin zu fortschrittlichen 6 DOF (degrees of freedom) Positionierungssystemen mit höchster Präzision ab.
Den Studierenden wird ein Verständnis über den Aufbau, Charakteristik und die Verwendung von Gleichstrommaschinen, Drehstrom-Asynchronmaschinen, Synchronmaschinen und Transformatoren vermittelt. In selbstentwickelten Versuchsumgebungen für Motor- und Generatorbetrieb werden durch die Studierenden eigenständig Verschaltungen, Inbetriebnahmen, Parametrierung realisiert. Dabei finden elektronische Energieumformer, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik Anwendung.
Das Labor verantwortet die Durchführung von Laborversuchen u. a. der Fachbereiche IEM, M, MND und WI. In Umfang und Theorie variieren die Inhalte in Abhängigkeit der entsprechenden Laborveranstaltungen.
Versuch 1: Grundlagen magnetisches Feld / magnetischer Kreis Auslegung und Aufbau eines magnetischen Kreises: Zusammenhang zwischen Durchflutung, Fluss, Feldstärke und Flussdichte; Kräfte im Luftspalt
Versuch 2: Induktionsgesetz Bestimmung von Selbst- und Gegeninduktivitäten in Abhängigkeit von Geometrie und Windungszahlen. Messung bei sinusförmiger Anregung im eingeschwungenen Zustand bzw. über Zeitkonstante und Endwert bei transientem Einschwingvorgang (Aufladevorgang an Konstantspannung)
Versuch 3: Charakteristische Werte periodischer Größen Bestimmung von Mittelwert, Effektivwert, Scheitelwert, Gleichrichtwert, Frequenz, Periodendauer folgender periodischer Verläufe (Auswahl): Gleichgröße, Sinus mit / ohne Offset ggf. mit Phasenanschnitt / Begrenzung, Rechteck, Sägezahn u. a. mit Hilfe von Zeigerinstrumenten, Digitalmultimetern, Oszilloskopen
Versuch 4: Wechselstromschaltungen im eingeschwungenen Zustand Messung von Strömen, Spannungen, Phasenverschiebungen in Wechselstromschaltungen bei sinusförmiger Anregung. Auslegung von Bauteilwerten zur Erzielung gewünschter Eigenschaften, z.B. Blindleistungskompensation
Versuch 5: Filter und Schwingkreise Bestimmung und Darstellung von Frequenzgängen und charakteristischer Parameter (Grenz- und Resonanzfrequenzen, Güte) bei Filtern erster Ordnung und RLC-Schwingkreisen
Antriebstechnik mit Labor [EIT-F-800]
Käfigläufer Bei diesem Versuch entwickeln Studierende eine Messschaltung zur indirekten Bestimmung der Wicklungswiderstände der Asynchronmaschine. Um weitere charakteristische Größen, wie z. B. Eisen und Reibungsverluste, Kupferverluste und Anlaufmoment zu ermitteln, werden Messreihen unter Leerlauf-, Kurzschluss und verschiedenen Belastungsbedingungen durchgeführt.
Asynchronmaschine Der eingesetzte Maschinensatz besteht aus einer Gleichstrommaschine und einer Asynchronmaschine, welche von einem Frequenzumrichter angetrieben wird. Die Lastmaschine erzeugt ein Gegenmoment, die entsprechenden Belastungskurven werden aufgenommen. In einer abschließenden Messreihe wird die aktive Energierückspeisung in das Versorgungsnetz veranschaulicht.
Gleichstrommaschine Die charakteristischen Größen und das Betriebsverhalten eines Maschinensatzes aus fremderregten Gleichstrommaschinen werden an diesem Versuchsstand ermittelt. Es werden die Betriebsparameter der Maschine bestimmt. Weiterhin werden im Motor- und Generatorbetrieb Leistungsmessungen bei verschiedenen Belastungsfällen untersucht und entsprechende Kennlinien erzeugt und ausgewertet.
Transformator An modularen Versuchsaufbauten werden Parameter von Einphasen- und Drehstromtransformatoren ermittelt und Kennlinien generiert und diskutiert. Unter Leerlauf- und Kurzschlussbedingung werden Strom-, Spannungs- und Leistungsmessungen durchgeführt. Weiterhin werden Magnetisierungskennlinien unter Variation der Flussdichte oszillographisch dargestellt und der Wirkungsgrad ermittelt.
Transformator für kleine Leistungen Es werden die Eigenschaften von handelsüblichen Kleintransformatoren untersucht. Der Leistungsfaktor und der Wirkungsgrade stehen u. a. im Fokus. Weiterhin werden die Eingenschaften des Transformators als Übertrager für unterschiedliche Frequenzen untersucht, um dessen Einfluss auf Anwendungen, wie beispielsweise der Powerline-Technologie, zu erörtern.
Induktivitäten Untersuchungen von elektromagnetischen Kreisen werden über verschiedene Anordnungen von Induktivitäten durchgeführt. Beispielsweise werden verschiedene Spulenkonstellationen auf U- und E-förmigen Eisenkernen aufgebaut. Über Reihen- und Gegenreihenschaltung werden die Selbst- und Gegeninduktivität der Spulenanordnungen ermittelt.
MATLAB-gestützte Simulation und Regelung in elektrischen Antrieben Modellieren und Simulieren von Motoren und Motorantrieben auf unterschiedlichen Genauigkeitsstufen mit MATALB und Simulink
