Workshop Elektrische Maschinen

Der Elektromotor ist heute eine der zentralen Schlüsselkomponenten in der Automatisierungstechnik und in modernen Mobilitätskonzepten. Dabei hat sich eine Vielzahl von Motorausführungen für die verschiedensten Anwendungen entwickelt. Jede Ausführung hat ihre Berechtigung und es ist immer wieder von großer wirtschaftlicher und technischer Bedeutung, das richtige System für die eigene Applikation auszuwählen.

Zusätzlich erobern elektrische Antriebe neue Anwendungsgebiete, die Anforderungen hinsichtlich Werkstoffauswahl und -kosten, Effizienz und Robustheit stellen. Dieser Workshop stellt in Theorie und in praktischen Übungen die verschiedenen Motorkonzepte mit allen Vor- und Nachteilen gegenüber. Die Teilnehmer arbeiten in kleinen Gruppen an modernen Motorprüfplätzen, um die relevanten Effekte selbst nachzuweisen und zu messen.

Ziel der Weiterbildung

Dieser Workshop bietet die Gelegenheit, theoretisches Wissen wieder aufzufrischen und die elektrischen Maschinen am Motorprüfstand zu vermessen. Behandelt werden Asynchronmotor, Synchronmotor, Kommutatormotor, Schrittmotor und Reluktanzmaschine.

Nach dem Seminar kann der Teilnehmer die Vor- und Nachteile der verschiedenen Motorkonzepte benennen und berechnen. Der Teilnehmer kennt die messtechnische Erfassung relevanter Motorparameter und kann für eigene Applikationen die optimale Maschine inklusive Regelung und Leistungselektronik auswählen und bemessen.

Donnerstag, 17. und Freitag, 18. Juli 2025
9.00 bis 12.00 und 13.45 bis 17.00 Uhr

Grundlagen Maxwellgleichungen

• Ampere'sche Gesetz
• Faraday'sche Gesetz

Theorie der Asynchronmaschine

• Aufbau der ASM
• Schaltungsarten
• Betriebsverhalten
• magnetische Durchflutung bei der ASM
• induzierter Läuferstrom
• Experimentalanordnungen von Asynchronmotoren
• analytische Modellbildung eines ASM-Zweistabläufers
• Simulation eines AS-Zweistabläufers
• analytische Modellbildung eines AS-Mehrstabläufers
• Rotorschrägung
• elektrisches Ersatzschaltbild der ASM
• FEM-Simulation einer ASM
• Messungen – Kurzschlusskäfig-Werkstoff-Einfluss
• Schleifringläufer

Versuche zur Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer

• Versuchsaufbau und Inbetriebnahme – Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer
  Bestimmung der Motor-Kenngrößen
  Stern-Schaltung – Belastungskennlinie des DASM
  Dreieck-Schaltung – Belastungskennlinie des DASM
  Drehmoment-Kennlinien M = f(n)
• Versuchsaufbau und Inbetriebnahme – Asynchrongenerator mit Kurzschlussläufer
  Aufnahme der Messwerte des Drehstromasynchrongenerators
  Leistungskennlinie P = f(R)
• Auswertung der Messergebnisse

Versuche zur Asynchronmaschine mit Schleifringläufer

• Versuchsaufbau und Inbetriebnahme – Asynchronmotor mit Schleifringläufer
  Anlaufverhalten des Schleifringläufers
  Betriebsverhalten des Schleifringläufers
• Versuchsaufbau und Inbetriebnahme – Asynchrongenerator mit Schleifringläufer
  Generator im Leerlauf
  Generatorbetrieb bei Uerr und variabler Last
  Generatorbetrieb bei konstanter Last und variabler Uerr
• Auswertung der Messergebnisse

Theorie der Synchronmaschine

• Aufbau und Einsatz der SM
• Roebelstab
• analytische Betrachtung der SM, Funktion der SM
• Modellbildung der Synchron-Reluktanzmaschine, Betrieb der SM
• Betriebszustände der SM
• induzierte Spannung – Studie
• Synchron-Reluktanzmotor
• elektronisch kommutierter Motor

Versuche zur Synchronmaschine

• Elektrolehrmaschine – Versuchsaufbau und Inbetriebnahme – Drehfeld elektrisch erzeugt
  Drehfeld mit Eisennadelrotor
  Drehfeld mit Eisenscheibe und Aluminiumring
  Drehfeld mit Zweipolrotor
  Zweipolrotor mit Kurzschlussring
• Drehstromgenerator – Versuchsaufbau und Inbetriebnahme
  Trafoprinzip – AC-Spannung am Rotor
  DC-Spannung am Rotor
  Abhängigkeit der Klemmenspannung von der Drehzahl
  Abhängigkeit der Klemmenspannung vom Erregerstrom
  Betriebsverhalten im Stern- und Dreieckbetrieb
• Drehstromsynchronmotor – Versuchsaufbau und Inbetriebnahme
  Drehstromsynchronmotor – elektrisch erregt
  Drehstromsynchronmotor – permanent erregt
  BLDC-Motor – Servomotor
  Multipol-Motor – permanent erregt
  Multipol-BLDC-Motor

Theorie der Kommutatormaschine

• Einführung in die Kommutatormaschine: Aufbau der Kommutatormaschine
• Einsatz und Ersatzschaltbild der Kommutatormaschine
• Definitionen und Normen zur Kommutatormaschine
  DIN EN 60034-8 (VDE 0530-8)
  DIN EN 60617
  Definitionen geometrischer Größen
• Herleitung der Maschenspannungen einer Kommutatormaschine
• Wicklungsschemen einer Kommutatormaschine
  Definitionen
  gesehnte und ungesehnte Spule/Wicklung
  Schleifenwicklung
  Wellenwicklung
• Ankerrück- und Nutwirkung
• Betriebszustände und Berechnungen der Kommutatormaschine
  äußeres mechanisches Moment
  elektrische Leistung am Klemmbrett
  elektrische Leistung im Luftspalt
  inneres mechanisches Moment
  thermische Leistung
  Nebenschlussmaschine (NSM)
  Reihenschlussmaschine (RSM)
• Kommutierung: Notwendigkeit, Vorgang und Wirkung auf den Stromverlauf
• fremderregter Gleichstromnebenschlussmotor – Versuchsaufbau und Inbetriebnahme
  Drehzahlsteuerung Gleichstromnebenschlussmotor
  Belastungskennlinie des bei Änderung der Ankerspannung UA
  Belastungskennlinie bei Feldschwächung
  Belastungskennlinie mit Anker-Reihenwiderstand
  Auswertung der Messergebnisse – Nebenschlussmotor
• Gleichstromreihenschlussmotor – Versuchsaufbau und Inbetriebnahme
  Belastungskennlinie des Reihenschlussmotors bei variabler UA
  Drehzahlsteuerung beim Reihenschlussmotor
  Auswertung der Messergebnisse – Reihenschlussmotor

Theorie der geschalteten Reluktanzmaschine

• Einführung in den geschalteten Reluktanzmotor: Eigenschaften, Einsatzbereich, Aufbau
• Richtlinien und Normen zur geschalteten Reluktanzmaschine: VDI/VDE 3680 und DIN EN 60 034-1
• Berechnungen zur geschalteten Reluktanzmaschine: Stator- und Rotorzähnezahl, Schrittwinkel, Betriebsverhalten

Versuche zur geschalteten Reluktanzmaschine