Elektrische Antriebstechnik

Raum: R 1.12 (Lageplan)

Telefon Labor: +49 (0)8031 805 -2750

Laborleiter: Prof. Dr.-Ing. Rainer Hagl

Mitarbeiter

Aktuelle Forschungsingenieure

Industrieunterstützung

Der überwiegende Teil der Laborausstattung wurde durch marktführende Unternehmen im Bereich der Antriebstechnik finanziert. Nur durch diese großzügige finanzielle Unterstützung der Industrie ist es möglich Ingenieure auf dem aktuellen Stand der Technik auszubilden. Den unterstützenden Firmen sei hierfür herzlich gedankt.

Zur Übersicht der unterstützenden Firmen

Kompetenzen

  • Motion Control Systeme
  • Modellbasierte Entwicklung von Servoantriebssystemen auf Basis MATLAB®, Simulink®, Ansys® und dSPACE®
  • Positionsmesstechnik

Ausstattung

Antriebstechnik

  • Nebenschluss- und permanenterregte Gleichstrommotoren (Lenze)
  • EC-Motoren (maxon motor)
  • Käfigläufer Drehstrom-Asynchronmotoren (Siemens)
  • Getriebemotoren (Lenze und SEW Eurodrive GmbH)
  • Permanenterregte Drehstrom-Synchronmotoren für Servoantriebe (Siemens und SEW Eurodrive )
  • Permanenterregte synchrone Drehstrom-Torquemotoren mit Bemessungsdrehmomenten bis 200Nm (Siemens)
  • Permanenterregte 2-phasige synchrone tubulare Linearmotoren (LinMot)
  • Frequenzumrichter (Lenze und SEW Eurodrive)
  • Modulare Servoumrichter für 2 Achsen (SEW Eurodrive)
  • Mehrachsiges Antriebssystem für koordinierte Bahnbewegungen in Produktionsmaschinen (Siemens, SKF und Heidenhain)
  • Tauchspulenantriebssystem (Akribis)
  • Piezoantriebssystem (ams AG und elliptec)
  • Belastungsversuchsstände
  • Versuchsstand Mehrmassenschwinger

Messtechnik

  • 4-kanalige Mixed-Signal Oszilloskope mit Bandbreiten von 250MHz bis 500MHz (Yokogawa)
  • 8-kanalige Mixed-Signal Oszilloskope mit Bandbreiten von 350MHz bis 500 MHz (Yokogawa)
  • Aktive Hochvolt-Differenztastköpfe,  ±1400V Spitze,  150MHz (Yokogawa)
  • Aktive Stromzangen, 50A Spitze, 30A effektiv, DC bis 100MHz (Yokogawa)
  • Stromwandler bis max. 400A
  • 6-kanalige 2MHz Leistungsanalysatoren, inklusive Drehmoment und Drehzahlmessung (Yokogawa)

    • Spannungsbereich: 1,5V bis 1000V effektiv, 2000V Spitze
    • Strombereich: 10mA bis 5A effektiv, 10A Spitze

  • Lineare und rotatorische Positionsmessgeräte in inkrementaler und absoluter Ausführung (Heidenhain und LTN Servotechnik)
  • 2-achsiges Referenzpositionsmessgerät mit nm-Auflösung zur Bestimmung der statischen und dynamischen Positionsgenauigkeit (Heidenhain)
  • Drehmomentsensoren 5Nm, 20Nm und 1.000Nm Drehzahlbereich: bis zu ±7000min-1 (Kistler)
  • Kraftsensoren bis +5kN (Kistler)
  • Lineare Beschleunigungssensoren bis ±50g , 100mV/g (Kistler)
  • Winkelbeschleunigungssensor bis ±150krad/s2 (Kistler)

Modellbasierte Entwicklung

  • MATLAB®, Simulink®, Stateflow® inklusive Toolboxen (Control System, Curve Fitting, MATLAB® Coder, MATLAB® Compiler, HDL Coder, OPC, Parallel Computing, Signal Processing, Simulink Coder, Statistics und System Identification)
  • Ansys® Strukturmechanik und Elektromagnetik, inklusive Simplorer®
  • Mehrere dSPACE® Systeme Modulare Hardware (10-Slot, 16-kanalig 16bit-A/D mit Wandlungszeit 800ns/Kanal, 6-kanalig 16bit-D/A mit Einschwingzeit 1,6µs , 18-fach PWM, FPGA,…) und MicroLabBox®
  • Quad-core Windows 7® Workstations
  • 48 Core Windows 10 Workstation

Versuchs- und Simulationseinrichtungen für die Ausbildung und Weiterbildung

Gleichstrommotor

Versuchseinrichtung  (3-fach)

  • Fremderregter oder permanenterregter Gleichstrommotor
  • Spannungsversorgungen (Gleichspannungs- und Wechselspannungsbetrieb)
  • Drehmomentgeregelter Servoantrieb als Belastungsmaschine
  • PC zur Bedienung des Servoantriebes
  • Drehmomentsensor (optional)


Versuchsinhalte

  • Drehmomenterzeugung
  • Induzierte Spannung
  • Bemessungsdaten
  • Drehmoment/- Drehzahl Verhalten
  • Spannungs- und Stromgrenze
  • Feldschwächung
  • Betrieb mit Wechselspannung

Schrittmotor

Versuchseinrichtung  (3-fach)

  • Hybridschrittmotor
  • Schrittmotor mit Positionsmessgerät
  • PC zur Parametrierung


Versuchsinhalte

  • Wirkungsweise Schrittmotor
  • Betriebsbereiche
  • Schrittverlust
  • Gesteuerter versus geregelter Betrieb

Drehstrom-Asynchronmotor

Versuchseinrichtung  (3-fach)

  • Drehstrom-Asynchronmotor IE1 oder IE2
  • Drehmomentgeregelter Servoantrieb als Lastmaschine
  • PC zur Parametrierung
  • Differential-Trennverstärker und Strommesszange
  • Digitalspeicheroszilloskop


Versuchsinhalte

  • Verständnis Drehspannungssystem
  • Informationen Leistungsschild
  • Anschlussarten
  • Betriebsverhalten
  • Charakteristische Betriebspunkte

Frequenzumrichter und Sanftanlauf

Versuchseinrichtung  Frequenzumrichter (3-fach)

  • Drehstrom-Asynchronmotor
  • Frequenzumrichter
  • Netzfilter, Motorfilter und Bremswiderstand
  • PC mit "Engineering-Software"
  • Kommunikation mit PC über USB<->CAN


Lerninhalte Frequenzumrichter

  • Aufbau und Wirkungsweise eines Frequenzumrichters
  • U/f-Kennlinien
  • Sanftanlauf zur Anlaufstrombegrenzung
  • Schlupfkompensation
  • Drehzahlsteuerung versus Drehzahlregelung

 

Versuchseinrichtung  Sanftanlaufgerät (2-fach)

  • Getriebemotor mit Drehstrom-Asynchronmotor
  • Sanftanlaufgerät
  • Differential-Trennverstärker und Strommesszange
  • Digitalspeicheroszilloskop


Versuchsinhalte Sanftanlaufgerät

  • Anlaufstrom
  • Mechanische Auswirkungen
  • Parametrierung Sanftanlaufgerät

Leistungsmessung und Energieeffizienz

Versuchseinrichtung  Leistungsanalyse Servoantrieb (2-fach)

  • Drehstrom-Synchronmotor
  • Modularer Umrichter
  • Drehmomentgeregelter Servoantrieb als Belastungseinheit
  • PC zur Bedienung des Servoantriebes
  • Drehmomentsensor
  • Leistungsanalysator


Versuchsinhalte

  • Leistungsmessung in Drehspannungssystemen mit getakteten Umrichtern
  • Leistungsmessung Servomotor
  • Arbeitspunktabhängiger Wirkungsgrad

Servoantriebstechnik

Versuchseinrichtung  (3-fach)

  • Drehstrom-Synchronmotor mit integriertem Positionsmessgerät
  • Motion Controller
  • Modularer Umrichter
  • Drehmomentsensor (2-fach)
  • PC mit „Engineering Software“


Versuchsinhalte

  • Aufbau und Wirkungsweise eines Servoantriebes
  • Optimierung der Regelkreise  (Positions- und Drehzahlregelkreis)
  • Einfluss des Bewegungsprofils
  • Auswirkungen der Stromgrenze

Koordinierte Bewegungen und Positionsmessung

Versuchseinrichtung  (1-fach)

  • Kreuztisch mit Gewindetrieben
  • Drehstrom-Synchronmotoren mit integriertem Positionsmessgerät
  • Motion Controller
  • Modularer Umrichter
  • Ethernet-basierte Echtzeitkopplung zur numerischen Steuerung (alternativ)
  • Absolute Längenmessgeräte an den Schlitten
  • Zwei-Koordinaten Messgerät zur Positionsmessung am Tool Center Point, inklusive Auswerteelektronik mit Ethernet-Schnittstelle
  • PC mit „Engineering Software“


Versuchsinhalte

  • Aufbau und Wirkungsweise eines Servoantriebes
  • Optimierung der Regelkreise  (Positions- und Drehzahlregelkreis)
  • Einfluss des Bewegungsprofils
  • Auswirkungen der Stromgrenze
  • Bahnverhalten
  • Einfluss des Messortes

Elektrische Direktantriebe

Versuchseinrichtung  (1-fach)

  • Zwei rotatorische permanenterregte Drehstrom-Synchronmotoren (Torquemotoren) mit integriertem Positionsmessgerät
  • Motion Controller
  • Modularer Umrichter für zwei Servoantriebe
  • Ethernet-basierte Echtzeitkopplung zur numerischen Steuerung (alternativ)
  • PC mit „Engineering Software“


Versuchsinhalte

  • Aufbau und Wirkungsweise von Direktantrieben
  • Führungs- und Störverhalten der Antriebe

Modellbasierte Entwicklung von Servoantrieben

Entwicklungsumgebung  (3-fach)

  • Matlab/Simulink/Stateflow inklusive Toolboxen (Control System, Curve Fitting, Matlab Coder, Matlab Compiler, OPC, Parallel Computing, Signal Processing, Simulink Coder, Statistics und System Identification)
  • Ansys Strukturmechanik und Elektromagnetik, inklusive Simplorer
  • Modulare Umrichter für jeweils zwei Servoantriebe
  • Modulares dSPACE-Systeme
  • PC mit „Engineering Software“ (64bit Quad-core Windows 7 Workstations)
  • Digitalspeicheroszilloskop


Simulationsinhalte

  • Aufbau eines Modells in Simulink
  • Systematische Untersuchung von Einflussgrößen
  • Optimierung der Antriebe
Demo-Video

Folgende Firmen unterstützen das Labor

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