Moderne Ausstattung und praxisnahe LehreLabor für Elektrische Maschinen einschließlich Leistungselektronik

Beim Thema Elektrische Maschinen und Leistungselektronik geht es allgemein um die Anwendung elektrischer Energie in (industriellen) Antriebssystemen. In Laborpraktika aber auch bei Forschungs- und Entwicklungsvorhaben wird das statische sowie das dynamische Verhalten elektrischer Energiewandler inklusive der dazu benötigten Leistungselektronik und der Regelungs- bzw. Steuerungstechnik vermittelt und untersucht.

Die Schwerpunkte liegen im Bereich Elektrische Maschinen, Elektrische Antriebe und Leistungselektronik. Die Teilbereiche zu magnetischem Schweben und High-Speed-Antrieben befinden sich im Aufbau.

Nutzungsmöglichkeiten des Labors

Im Labor können Studierende, abhängig von der jeweiligen Fragestellung bzw. Ausrichtung, Forschungs- und Entwicklungsvorhaben bearbeiten. Im Wesentlichen wird hier der Bereich Elektrotechnik abgedeckt – aber auch thematisch nahestehende Bereiche, wie z.B. der Bereich Maschinenbau, werden einbezogen.

Größtenteils wird das Labor genutzt, um den Studierenden das stationäre und dynamische Verhalten elektrischer Maschinen und Antriebe sowie der dazu benötigten Leistungselektronik zu vermitteln. Neuerdings wird sich in kleinem Maßstab auch mit dem magnetischen Schweben und dem Themengebiet High-Speed-Antriebe sowie der zugehörigen Regelungs- und Steuerungstechnik beschäftigt.

Studierende lernen im Praktikum zur Lehrveranstaltung „Elektrische Maschinen“ u.a. das stationäre Verhalten der wichtigsten elektrischen Maschinen (Gleichstrommaschine, Asynchronmaschine, Synchronmaschine) praktisch kennen. Im Praktikum zu Lehrveranstaltung „Elektrische Antriebe“ können Studierende z.B. das dynamische Verhalten einer geregelten elektrischen Maschine praktisch erfahren. Das Praktikum zur Lehrveranstaltung „Leistungselektronik“ veranschaulicht den Studierenden das Betriebsverhalten der wichtigsten leistungselektronischen Schaltungen - z.B. einer Einphasenbrückenschaltung.

Inbetriebnahme eines kommerziell erhältlichen Hochgeschwindigkeitsantriebs und Betrieb mit maximal möglicher Drehzahl
Konzeption und Realisierung eines Versuchsaufbaus zur magnetischen Levitation: Analyse, Konstruktion, Aufbau und Optimierung mit einer magnetisch schwebenden Kugel
Entwicklung einer dSPACE-gesteuerten Motorregelung für ein inverses Pendel: Auswahl und Integration der Hardware
Entwicklung und Realisierung eines inversen Pendels mittels einer Positionserkennung über eine Fotodiode
Entwicklung eines Abschattungssensors zur Positionserfassung einer schwebenden Kugel oder eines inversen Pendels auf Basis eines Arduino
Entwurf, Entwicklung und Aufbau eines auf dem AMR-Effekt basierenden schnellen, hochauflösenden Positionssensors

Die Studierenden führen vielfältige Versuche zu elektrischen Antrieben, zu verschiedenen Typen von elektrischen Maschinen und zu leistungselektronischen Schaltungen durch. Beispielsweise gibt es einen Versuch zur Simulation einer Windkraftanlage oder auch zum Verhalten von Wechselrichtern in Photovoltaikanlagen. Zu den folgenden Modulen werden die zugehörigen Praktika im Labor für elektrische Maschinen und Leistungselektronik angeboten:

Elektrische Maschinen
Elektrische Antriebe
Leistungselektronik

Öffnungszeiten und Sicherheitsrichtlinien

Nutzungsberechtigt sind Mitarbeitende aus dem Bereich Elektrotechnik sowie Studierende der Elektrotechnik (im Rahmen ihres Studiums bzw. nach Absprache). Für weitere Personengruppen ist die Nutzung aufgrund möglicher Gefährdungen nur nach Absprache möglich.

Der Zugang zum Labor und die Arbeit im Labor ist aufgrund möglicher Gefährdungen nur nach Terminvereinbarung und nach gesonderter Absprache (z.B. für bestimmte Projekte oder Abschlussarbeiten) bzw. zur Durchführung von Praktika möglich. Vor Nutzung des Labors im Rahmen des Praktikums muss die Laborordnung zur Kenntnis genommen werden. Sämtliche Laborversuche in Praktika werden unter Aufsicht durchgeführt.

Das Labor für Elektrische Maschinen und Leistungselektronik ist barrierefrei (ebenerdig) zugänglich.

Ausstattung und Technologien

Im Labor für Elektrische Maschinen und Leistungselektronik stehen diverse Versuchseinrichtungen für stromrichtergespeiste Gleichstromantriebe sowie für frequenzumrichtergespeiste Drehstromantriebe zur Verfügung.

Ein 4-Quadranten-Motorprüfstand bietet universelle Möglichkeiten zur Untersuchung elektrischer Maschinen. Die folgenden Spannungsniveaus können zur Versorgung genutzt werden: 3x500V AC, 3x50-500V AC, 3x400V AC, 110/220V DC. Für Hardware-in-the-Loop-Simulationen bzw. Rapid-Control-Prototyping steht eine dSPACE SCALEXIO Labbox (u.a. mit I/O-, A/D- und D/A-Boards) zur Verfügung. Ein großes elektronisches Whiteboard ist ebenfalls vorhanden.

Folgende Technologien kommen zum Einsatz:

Diverse Maschinentypen und Größen
Unterschiedliche Spannungshöhen/-arten
Möglichkeiten für Hardware-in-the-Loop-Simulationen bzw. Rapid-Control-Prototyping

Bezüglich der Durchführbarkeit von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben können gerne konkrete Angaben zur vielfältigen Maschinenausstattung des Labors bei den Laborverantwortlichen erfragt werden.