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Elektrische Maschinen und Simulation

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Elektrische Maschinen und Simulation
Modulbezeichnung (engl.): Electric Machines and Simulation
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Wirtschaftsingenieurwesen, Master, ASPO 01.10.2014
Code: WIMASc135
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P450-0107
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
2V+2U (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
6
Studiensemester: 1
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 05.03.2013]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

WIMASc135 (P450-0107) Wirtschaftsingenieurwesen, Master, ASPO 01.10.2014 , 1. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 6 Creditpoints 180 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 135 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
WIMASc225 Regenerative Energien und elektrische Netze


[letzte Änderung 10.02.2020]
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Rudolf Friedrich
Dozent:
Prof. Dr. Rudolf Friedrich
Prof. Dr. Frank Kneip


[letzte Änderung 10.02.2020]
Lernziele:
Elektrische Maschinen:
Studierende, die dieses Modul erfolgreich abgeschlossen haben, können:
•       die theoretischen und physikalischen Grundlagen der elektrische Maschinen auf Fragestellungen anwenden
•       die unterschiedlichen Arten und Bauweisen von rotierenden elektrischen Maschinen auflisten
•       die unterschiedlichen Funktionsweisen, Einsatzbereiche und Betriebsverhalten der rotierenden Maschinen sowie deren Kennlinien dem Dozenten und Ihren Kommilitonen erläutern
•       über die unterschiedlichen Arten und Bauweisen von statischen elektrischen Maschinen und deren Funktionsweisen sowie Betriebsverhalten referieren
•       elektrische Maschinen für spezifische Einsatzfälle unter Beachtung ihres jeweiligen Einsatzverhaltens der gegebenen Problemstellung auswählen und einfache Aufgabenstellungen auf dem Gebiet der elektrische Maschinen lösen
 
Simulation:
Studierende, die dieses Modul erfolgreich abgeschlossen haben, können:
•       das Modell eines Gleichstrom-motors sowie einer modellierten Last in Matlab/Simulink implementieren
•       die zur Beantwortung geeigneter Fragestellungen relevanten Signale auswählen, als Messgrößen erfassen und auswerten
•       das Verhalten des Motors anhand von ausgewählten Signalen im Kontext des Gesamtsystems analysieren und interpretieren
•       bei gegebener Aufgabe Wirkzusammenhänge im Gesamtsystem analysieren und den Einfluss von einzelnen Parametern dazu bewerten
•       in Abhängigkeit von vorgegebenen Mess- und Ansteuerungsmöglichkeiten eine Regelstrategie für den Gleichstrommotor entwickeln

[letzte Änderung 20.01.2020]
Inhalt:
Elektrische Maschinen:
1.      Aufbau eines
        1.1     Klassifizierung elektrischer Maschinen
        1.2     Einsatzbereiche elektrischer Maschinen
        1.3     Physikalische Grundlagen
 
2.      Gleichstrommaschine
        2.1     Aufbau
        2.2     Funktionsweise
        2.3     Betriebsverhalten und Kennlinien
        2.4     Technische Realisierung
 
3.      Transformator
        3.1     Aufbau
        3.2     Funktionsweise
        3.3     Betriebsverhalten und Kennlinien
        3.4     Technische Realisierung
 
4.      Asynchronmaschine
        4.1     Schleifring- und Käfigläufer
        4.2     Aufbau
        4.3     Funktionsweise
        4.4     Betriebsverhalten und Kennlinien
        4.5     Technische Realisierung
 
5.      Synchronmaschine
        5.1     Schenkelpol- und Vollpolgenerator
        5.2     Aufbau
        5.3     Funktionsweise
        5.4     Betriebsverhalten und Kennlinien
        5.5     Technische Realisierung
 
6.      Universalmotoren
 
7.      AntriebsstromrichterAsynchronmaschine in stationärem Zustand
 
Simulation:
1.      Aufbau eines Simulationsmodells für Gleichstrommotoren
2.      Modellierung und Simulation von Lastfällen
3.      Ermittlung statischer Kennlinien aus Simulationsdaten
4.      Analyse des dynamischen Verhaltens und der Wirkzusammenhänge
5.      Einfluss von Toleranzen und Parametervariation
6.      Simulation von Ansteuerungsstrategien
7.      Simulation von Regelungsstrategien

[letzte Änderung 13.12.2019]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Beamer-Präsentation, Skript, Tafel, Versuchsstände (Einsatz von Leybold com3Lab), PC, Matlab/Simulink, rechnergestützte Versuche

[letzte Änderung 25.11.2019]
Literatur:
Elektrische Maschinen:
•       Spring, E.: Elektrische Maschinen - eine Einführung; 3. Auflage, Springer Verlag, 2009
•       Fischer, R.: Elektrische Maschinen; 15. Auflage, Carl Hanser-Verlag, 2011
•       Seefried, E. / Mildenberger, O.: Elektrische Maschinen und Antriebstechnik - Grundlagen und Betriebsverhalten; 1. Auflage, Vieweg Verlag, 2001
 
Simulation:
•       Nollau, R.: Modellierung und Simulation technischer Systeme – Eine praxisnahe Einführung; 1. Auflage, Springer Verlag, 2009
•       Schröder, D.: Elektrische Antriebe – Grundlagen; 4. Auflage, Springer Verlag, 2009
•       Schröder, D.: Elektrische Antriebe – Regelung von Antriebssystemen; 3. Auflage, Springer Verlag, 2009
•       Isermann, R.: Mechatronische Systeme – Grundlagen;  2. Auflage, Springer Verlag, 2008
•        RRZN Handbuch: Matlab/Simulink; 4. Auflage, 2012

[letzte Änderung 06.01.2020]
[Sun Dec  4 16:38:29 CET 2022, CKEY=wemus, BKEY=wim2, CID=WIMASc135, LANGUAGE=de, DATE=04.12.2022]