Angewandte Leistungselektronik

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Kapitel 1. Steuerungs- und Regelungstechnik für Antriebstechnik, Maschinenbau und Verfahrenstechnik

   Herbert Bernstein

   In diesem Kapitel wird die Bedeutung der Steuerungs- und Regelungstechnik für die Antriebstechnik, den Maschinenbau und die Verfahrenstechnik erläutert. Es wird zwischen Steuerung und Regelung unterschieden, wobei die Regelung durch geschlossene Regelkreise und die Berücksichtigung von Störgrößen gekennzeichnet ist. Die Grundbegriffe der Regelungstechnik werden detailliert erklärt, einschließlich der Unterscheidung zwischen Regelgröße, Führungsgröße, Störgröße und Regeldifferenz. Verschiedene Regelstrecken, wie Strecken mit und ohne Ausgleich, Totzeit und Verzögerung, werden beschrieben und ihre Auswirkungen auf die Regelbarkeit analysiert. Praktische Beispiele und Anwendungen verdeutlichen die theoretischen Konzepte. Das Kapitel bietet zudem eine Übersicht über verschiedene Reglerarten und Stellglieder sowie deren Einsatzgebiete. Abschließend werden die Aufgaben eines Regelungstechnikers und die Bedeutung der Kenntnis der Regelstrecke für die Auslegung von Regelungen hervorgehoben.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

3. Kapitel 2. Dioden in der Leistungselektronik

   Herbert Bernstein

   Dioden sind unverzichtbare Bauelemente in der Leistungselektronik und finden in einer Vielzahl von Anwendungen Einsatz, von einfachen Gleichrichterschaltungen bis hin zu komplexen Spannungsstabilisatoren. Der Fachbeitrag erklärt zunächst die grundlegenden Prinzipien der Diodenfunktion, einschließlich der Unterschiede zwischen Durchlass- und Sperrrichtung. Es werden die verschiedenen Arten von Dioden, wie Z-Dioden, Tunneldioden und Kapazitätsdioden, sowie ihre spezifischen Eigenschaften und Anwendungen detailliert beschrieben. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Berechnung von Spannungs- und Stromwerten in verschiedenen Schaltungen, wobei die Bedeutung von Augenblickswert, Scheitelwert, Effektivwert und Gleichrichtwert hervorgehoben wird. Der Beitrag erläutert auch die physikalischen Grundlagen der Raumladung und der Raumladeschicht, die für das Verständnis der Diodenfunktion entscheidend sind. Praktische Anwendungen, wie die Verwendung von Dioden in Gleichrichterschaltungen, werden anhand von Beispielen verdeutlicht. Abschließend werden die Kennlinien von Dioden analysiert und die Bedeutung der dynamischen und statischen Innenwiderstände für den praktischen Einsatz erläutert. Der Fachbeitrag bietet somit eine umfassende und verständliche Einführung in die Welt der Dioden und ihre vielfältigen Anwendungen in der Leistungselektronik.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

4. Kapitel 3. Leistungselektronik mit Thyristoren, TRIACs und IGBTs

   Herbert Bernstein

   In diesem Fachbeitrag wird die Leistungselektronik mit Thyristoren, TRIACs und IGBTs detailliert behandelt. Es wird erklärt, wie Halbleiterbauelemente mit mehr als drei PN-Übergängen die Grundlage für Thyristoren und TRIACs bilden, die in der Leistungselektronik eingesetzt werden. Der IGBT wird als ein Bauelement beschrieben, das sich wie ein NPN-Transistor mit einem isolierten MOSFET-Gate als Steuerzone verhält. Der Beitrag geht auf die Funktionsweise und Anwendung dieser Bauelemente ein, einschließlich ihrer Schalt- und Steuerungsmechanismen. Zudem werden Schutzmaßnahmen und Entstörmaßnahmen diskutiert, die für den sicheren und effizienten Betrieb dieser Bauelemente in verschiedenen Anwendungen entscheidend sind. Der Text bietet eine umfassende Übersicht über die technischen Aspekte und praktischen Anwendungen dieser leistungselektronischen Komponenten.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

5. Kapitel 4. Drehstrommotor

   Herbert Bernstein

   Drehstrommotoren sind elektromagnetische Energieumformer, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln. Sie bestehen aus einem Stator und einem Rotor, wobei der Stator das Magnetfeld erzeugt und der Rotor die mechanische Bewegung erzeugt. Drehstrommotoren werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter in der Industrie, Energieversorgung und im Maschinenbau. Sie sind in zwei Hauptgruppen unterteilt: asynchrone und synchrone Betriebsweise. Asynchronmotoren sind die am häufigsten verwendeten Motoren und zeichnen sich durch ihre einfache und robuste Bauweise aus. Sie sind in verschiedenen Typen erhältlich, darunter Schleifringläufer- und Kurzschlussläufermotoren. Synchronmotoren hingegen haben eine feste Drehzahl und Momentcharakteristik, was sie für bestimmte Anwendungen geeignet macht. Der Text erklärt detailliert die Funktionsweise der elektromagnetischen Induktion, die Kraftwirkung im Magnetfeld und die verschiedenen Betriebsweisen von Drehstrommotoren. Zudem werden die Anwendungen und Vorteile der verschiedenen Motortypen sowie die Berechnung der Leistung und des Drehmoments erläutert. Der Text bietet eine umfassende Übersicht über Drehstrommotoren und ihre Anwendungen, die für Professionals in der Elektrotechnik und im Maschinenbau von Interesse sein können.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

6. Kapitel 5. Steuerungen eines Drehstrom-Asynchronmotors

   Herbert Bernstein

   Der Fachbeitrag erklärt die Funktionsweise und die Vorteile des Asynchronmotors, der ohne eigene Erregerstromquelle auskommt. Er beschreibt den Aufbau und die Wirkungsweise des Motors, einschließlich der Induktion von Spannungen und Strömen im Läufer. Der Text behandelt auch die verschiedenen Arten von Asynchronmotoren, wie Kurzschlussläufer, Schleifringläufer und Sondernut-Motoren, und deren spezifische Eigenschaften. Zudem wird die Steuerung und Regelung des Motors sowie die Anwendung in verschiedenen Branchen diskutiert. Der Beitrag schließt mit einer Analyse der Vorteile des Asynchronmotors, wie hoher Wirkungsgrad, robustes Design und einfache Wartung.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

7. Kapitel 6. Drehstrommotoren am Frequenzumrichter

   Herbert Bernstein

   Frequenzumrichter sind unverzichtbar in der modernen Antriebstechnik, da sie variable Drehzahlen und präzise Steuerung von Motoren ermöglichen. Das Kapitel erklärt detailliert die Funktionsweise und Komponenten von Frequenzumrichtern, einschließlich Gleichrichter, Zwischenkreis und Wechselrichter. Es werden verschiedene Steuerungsmethoden wie Pulsamplitudenmodulation (PAM) und Pulsweitenmodulation (PWM) sowie deren Vor- und Nachteile diskutiert. Zudem werden praktische Anwendungen und die Integration von Frequenzumrichtern in verschiedene Industrien behandelt. Ein besonderer Fokus liegt auf der automatischen Motoranpassung (AMA) und der Optimierung der Motorleistung durch verschiedene Kompensationsstrategien. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Zukunft der Frequenzumrichtertechnologie und deren Potenzial zur weiteren Verbesserung der Effizienz und Leistung von Antriebssystemen.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

8. Kapitel 7. Leistungs-MOSFET und IGBT in Theorie und Praxis

   Herbert Bernstein

   Leistungs-MOSFETs und IGBTs sind zwei der wichtigsten Bauelemente in der Leistungselektronik. Dieser Fachbeitrag beleuchtet die theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungen dieser Transistoren. Es wird detailliert auf die verschiedenen IGBT-Konzepte wie PT, NPT, SPT und CSTBT eingegangen, sowie auf die Unterschiede zwischen Leistungs-MOSFETs und IGBTs. Der Text erklärt die Funktionsweise und die physikalischen Prinzipien hinter diesen Bauelementen, einschließlich der Auswirkungen von parasitären Elementen und der Bedeutung der Zellstruktur. Zudem werden die statischen und dynamischen Eigenschaften der Bauelemente sowie deren Auswirkungen auf die Leistung und Effizienz in verschiedenen Anwendungen diskutiert. Der Beitrag bietet einen umfassenden Überblick über die neuesten Entwicklungen und Technologien in der Halbleitertechnik, insbesondere im Bereich der Leistungselektronik. Durch die detaillierte Beschreibung der verschiedenen Konzepte und deren Vor- und Nachteile wird ein tieferes Verständnis für die Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten dieser Bauelemente vermittelt. Dieser Fachbeitrag ist eine wertvolle Ressource für Fachleute, die sich mit der Entwicklung und Anwendung von Leistungselektronik beschäftigen.

   KI-Generiert

   Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.

   Originaltext anzeigen

9. Backmatter