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Elektrotechnik

Modulbezeichnung: Elektrotechnik
Studiengang: Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021
Code: DBMAB-230
SWS/Lehrform: -
ECTS-Punkte: 6
Studienjahr: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
 Benotete Modulklausur (Dauer 150 Min., 100 Pkt.)
 o Die Klausur wird im 4. Semester (Block 4A) gemäß Prüfungsplan geschrieben.
 o Aufteilung
  - 70 Pkt. (105 min) zu „Grundlagen der Elektrotechnik“ und den dazu gehörigen Laborübungen
  - 30 Pkt. (45 min) zu „Elektrischen Antriebssystemen“ und den dazugehörigen Laborübungen

[letzte Änderung 02.09.2021]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
DBMAB-230 Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2021, 2. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Gesamtaufwand des Moduls beträgt 180 Arbeitsstunden.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Sonstige Vorkenntnisse:
Formal: keine
Inhaltlich: Mathematik -1, Mathematik -2, Naturwissenschaftliche Grundlagen

[letzte Änderung 02.09.2021]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jan Christoph Gaukler
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jan Christoph Gaukler

[letzte Änderung 11.06.2021]
Lernziele:
Die Studierenden kennen die grundlegenden Gesetze und physikalischen Zusammenhänge der Elektrotechnik und beherrschen deren Anwendung in Maschinenbau und Produktionstechnik. Die Analogien zwischen Mechanik und Elektrotechnik, sowie die wirtschaftliche Bedeutung der Elektrotechnik können in einen übergeordneten Zusammenhang eingeordnet und bewertet werden. Die Studierenden können einfache elektrotechnische Schaltungen selbständig entwerfen, zeichnen und berechnen und sind dabei in der Lage, nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zwischen elektrotechnischen und mechanischen Lösungsmöglichkeiten auszuwählen, oder Lösungen aus beiden Gebieten sinnvoll zu ergänzen. Die Studierenden kennen die Prinzipien und Methoden zur Erfassung elektrischer und nichtelektrischer Größen und können sie anwenden. Die Studierenden werden befähigt grundlegende
Zusammenhänge der Vorgänge in der Elektrotechnik zu verstehen und adäquate Lösungsmethoden
auszuwählen und anzuwenden.
Die Studierenden können die Bezeichnungen des Elektromaschinenbaus für elektrische Maschinen
und deren Komponenten benennen und das Betriebsverhalten elektrischer Maschinen aus gegebenen
Grunddaten analysieren, um ausgewählte Größen und Kennlinien daraus zu berechnen. Dabei wenden
sie die üblichen Ersatzschaltbilder und graphische Verfahren an.
Sie beherrschen die Begriffe, die Symbole und den Sprachgebrauch der Elektrotechnik, um in einem
interdisziplinär zusammengesetzten Team u.a. mit Elektrotechnikern kommunizieren zu können.
Dieses Modul dient der Erweiterung und der Stärkung der fachlichen Kompetenz „Wissen und Verstehen“ (Wissensverbreiterung) und der instrumentalen Kompetenz sowie dem Aufbau kommunikativer
Kompetenzen.

[letzte Änderung 02.09.2021]
Inhalt:
Grundlagen der Elektrotechnik
 
• Elektrisches Feld mit den Größen und Methoden:
  Ladung, Strom, Stromdichte, Potential, Spannung, Feldstärke, Kraft auf Ladungsträger,
  Ohm’sches Gesetz, Widerstand, Leitwert, elektrischer Stromkreis, Quellenspannung, Spannungsfall, Leistung,
  elektrischer Verschiebungsfluss, Kapazität, EMV
• Magnetisches Feld mit den Größen und Methoden: magnetische Pole, quellenfreies Feld, Rechte‐Hand‐Regel,
  magnetischer Fluss, Induktion Durchflutung, Feldstärke, Durchflutungsgesetz, magnetische Spannung, magnetischer
  Widerstand, Permeabilität, magn. Feldkonstante, Hysterese, Lorentzkraft, Induktionsgesetz, Generator,
  Selbstinduktion, Gegeninduktion, Induktivität, Transformator, Wirbelströme, Energien und Kräfte im Magnetfeld,
  passive Bauelemente
• Berechnung von Stromkreisen bei Gleichstrom:
  Kirchhoff‘sche Gesetze, Grundstromkreis, Kurzschluss, Leerlauf, Anpassung, Energie und
  Leistung, Wirkungsgrad, nichtlineare Widerstände, graphische Arbeitspunktermittlung, Widerstandsnetzwerke,
  vermaschte Netzwerke, systematische Netzwerkanalyse anhand des Knoten‐Maschen‐Verfahrens
• Berechnung von Stromkreisen bei Wechselstrom:
  Erzeugung von Wechselspannung mit einer elektrischen Maschine, zeitlicher Mittelwert, Effektivwert, Zählpfeile,
  Spannung und Strom an Kapazität und Induktivität, Reihenschaltungen bei
  Wechselstrom, Zeigerdiagramme, Parallelschaltungen bei Wechselstrom, komplexe Zeiger in
  der Wechselstromtechnik, komplexe Darstellung von Widerständen und Leitwerten bei Wechselstrom, Wirkleistung,
  Blindleistung, Scheinleistung, Reihen‐ und Parallelschwingkreise, Blindleistungs-Kompensation
• Dreiphasen‐Wechselstrom (Drehstrom):
  verkettetes Drehstromsystem, Leistung im Drehstromsystem, Stern‐ / Dreieck‐Umschaltung,  Neutralleiterströme,
  häufige Fälle unsymmetrischer Fehler
 
Elektrische Antriebssysteme
 
• Drehmomenterzeugung, elektrische und mechanische Leistung, Drehfelderzeugung und Drehmomenterzeugung bei
  Drehstrommaschinen
• Gleichstrommaschinen:
  Aufbau, Wirkungsweise, Ankerrückwirkung, Ersatzschaltung, Kennlinie, Generator- und Motorbetrieb,
  Drehzahlstellung, Sonderbauformen, Drehzahlregelung
• Drehstromasynchronmaschine (DASM):
  Aufbau, Wirkprinzip, Ersatzschaltung, Zeigerbilder, Kennlinie, Stromortskurve, Stromverdrängungsläufer, DASM am
  Frequenzumrichter
• Synchronmaschine:
  Aufbau, Läuferbauformen, Erregereinrichtungen, Ersatzschaltung, Zeigerbilder, Kennlinie, Stromortskurven
• Gleichstrom- und Drehstrommotoren an einphasigem Wechselstrom
 
Elektrotechnisches Labor
 
Die Lehrveranstaltung „Elektrotechnisches Labor“ dient der praktischen Übung und der Anwendung des
in den Vorlesungen „Grundlagen der Elektrotechnik“ und „Elektrische Antriebssysteme“ erläuterten und
erarbeiteten Wissens anhand folgender Versuche / Übungen / Experimente: Unbelasteter und belasteter Spannungsteiler, Brückenschaltung im Ausschlagverfahren, Filterschaltung (RC-Tiefpass), Reihenschwingkreis, Symmetrische und unsymmetrische Belastung eines Drehstromsystem (Sternschaltung),
Drehstromasynchronmaschine gesteuert mittels Frequenzumrichter, Kennlinienaufnahme am Schleifringläufermotor, Lüftersteuerung (Brückenschaltung mit temperaturabhängigem Widerstand, Schwellwertschalter und Transistor-Schalter)

[letzte Änderung 02.09.2021]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesung: Vortrag (darbietend), Demonstration (darbietend), Bearbeitung konkreter Problemstellungen
in Gruppenarbeit (erarbeitend)
Labore: Selbsterarbeitung und -erfahrung der naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhänge
mittels in Gruppenarbeit durchgeführter Versuche / Experimente

[letzte Änderung 02.09.2021]
Sonstige Informationen:
Keine.

[letzte Änderung 02.09.2021]
Literatur:
• R. Busch: Elektrotechnik für Maschinenbauer und Verfahrenstechniker, Teubner Verlag
• R. Fischer, H. Linse: Elektrotechnik für Maschinenbauer, Teubner Verlag
• E. Hering, R. Martin, J. Gutekunst, J. Kempkes: Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer, Springer Verlag
• G. Flegel, K. Birnstiel, W. Nerreter: Elektrotechnik für Maschinenbau und Mechatronik, HanserVerlag.
• G. Hagmann: Grundlagen der Elektrotechnik, Aula Verlag.

[letzte Änderung 02.09.2021]
[Wed Aug 10 09:58:56 CEST 2022, CKEY=aea, BKEY=aswmpt, CID=DBMAB-230, LANGUAGE=de, DATE=10.08.2022]