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2012 | Buch

Grundlagen der Elektrotechnik Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer

verfasst von: Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Die Komplexität von Maschinen und Anlagen nimmt ständig zu. Durch den vermehrten Einsatz von elektrischen und elektronischen Komponenten ist es für einen Maschinenbauer unerlässlich, sich mit diesem Themengebiet zu befassen.

Dieses Werk gibt in der 2., vollständig neu bearbeiteten Auflage einen Überblick über die elektrotechnischen Gebiete im Maschinenbau. Neben der ausführlichen Darstellung der Grundlagen sowie der Halbleiter- und Leistungselektronik wurden die wichtigen Gebiete Elektrische Maschinen und Anlagen, Energieversorgung und die Datenkommunikation mit Feldbussen neu aufgenommen. Zahlreiche Übersichtsdarstellungen, Beispiele aus der Praxis und Übungsaufgaben erleichtern das Einarbeiten in dieses Gebiet.

Ein Lehrbuch für Studierende und für den Maschinenbauingenieur in der Praxis ein kompetentes Nachschlagewerk!

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel A. Grundlagen der Elektrotechnik
Zusammenfassung
Die elektrischen Erscheinungen gehen zurück auf die Existenz elektrischer Ladungen. Ob ein Körper elektrisch geladen ist kann man beispielsweise daran erkennen, dass er auf andere geladene Körper eine Kraft ausübt oder dass er in elektrischen und magnetischen Feldern eine Kraft erfährt.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel B. Halbleitertechnik
Zusammenfassung
Hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit zeichnen sich Metalle dadurch aus, dass in den Kristallen viele bewegliche Elektronen vorhanden sind. Beispielsweise gibt in Kupfer praktisch jedes Atom ein bewegliches Elektron ab, so dass eine Anzahldichte von n ≈ 1023 cm–3 vorliegt. Dieses Elektronengas wandert bei Anlegen einer elektrischen Spannung (eines elektrischen Feldes) durch den Kristall, d.h. es fließt ein elektrischer Strom.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel C. Leistungselektronik
Zusammenfassung
Die Leistungselektronik hat durch die Entwicklungen in der Mikroelektronik in den vergangenen Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Heute ist sie auch in unserem alltäglichen Leben in vielfältiger Ausprägung zu finden. Die Schwerpunkte der Leistungselektronik finden sich beispielsweise in
  • den Antrieben,
  • bei Steller und
  • Netzgeräten, Stromversorgungen.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel D. Elektrische Maschinen
Zusammenfassung
Antreiben bedeutet die Bewegung von Massen. Zur Einleitung oder Aufrechterhaltung einer Bewegung ist mechanische Energie erforderlich. Die erforderliche Energie kann über elektromechanische Energiewandler (Elektrische Maschinen) aus dem elektrischen Versorgungsnetz bezogen werden. Gegenüber anderen Lösungen (Verbrennungsmotor, hydraulische oder pneumatische Aktoren) ergeben sich folgende Vorteile:
  • elektrische Energie ist flächendeckend und jederzeit verfügbar, eine Bevorratung ist nicht erforderlich (außer bei mobilen Anwendungen);
  • hoher Wirkungsgrad und günstige Primärenergieausbeute;
  • emissionsfreier und geräuscharmer Betrieb;
  • Energierückspeisung bei Bremsvorgängen möglich;
  • elektrische Energieflüsse können schnell und verlustarm gesteuert werden;
  • elektromechanische Energiewandler sind in einem weiten Leistungsbereich (einige mW bis GW) verfügbar und wirtschaftlich ausführbar;
  • elektrische Maschinen können praktisch wartungsfrei ausgeführt werden;
  • sehr gleichförmige Kraft- und Drehmomentverläufe.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel E. Antriebstechnik
Zusammenfassung
Prinzipiell können elektrische Antriebe auf zwei Arten mit dem elektrischen Netz verbunden werden (Bild E-1): über einen Schalter (Arbeitspunkt stellt sich in Abhängigkeit von den Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien des Antriebs und der Arbeitsmaschine ein) oder über ein leistungselektronisches Stellglied (drehzahlveränderlicher Antrieb, Antriebskennlinie kann verändert werden).
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel F. Elektrische Energieversorgung
Zusammenfassung
In den industriell entwickelten Ländern der Erde ist eine flächendeckende Versorgung mit elektrischer Energie vorhanden. Die elektrische Energie ist aber kein natürlich vorkommender Energieträger und muss deshalb aus anderen Energieträgern (der so genannten Primärenergie) „erzeugt“ werden.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel G. Sensoren und Aktoren
Zusammenfassung
Ein Sensor (lat.: sensus, der Sinn) wandelt eine physikalische Größe (z. B. Kraft oder Temperatur) mit Hilfe eines physikalischen Effekts in ein elektrisches Signal um (meist eine Spannung). Diese Wirkkette ist in Bild G-1 dargestellt. Das Sensorelement erfüllt dabei folgende drei Funktionen: Aufnehmer, Wandler und Verstärker.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel H. Feldbusse
Zusammenfassung
Die Datenkommunikation im Maschinen- und Anlagenbau hat in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Dies geht einher mit der deutlichen Zunahme der Komplexität der Maschinen und Themen wie Diagnose, Wartung und TCO (Total Cost of Ownership). Die Anforderungen an die Datenkommunikation in diesem Bereich sind stark gestiegen und werden in den nächsten Jahren noch zunehmen
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Kapitel I. Elektrische Messtechnik
Zusammenfassung
Elektrische (und magnetische) Größen im Gleich- und Wechselstromkreis werden in der elektrischen Messtechnik erfasst, angezeigt, weiterverarbeitet und gespeichert. Mit geeigneten Aufnehmern und Messumformern gelingt es, praktisch jede physikalische Größe elektrisch darzustellen (Bild I-1). Elektrische Messgrößen sind entweder zeitlich konstant oder veränderlich und werden analog oder digital angezeigt (Bild I-2). Die elektrische Messtechnik ist weit verbreitet, weil sie folgende Vorteile aufweist:
Ekbert Hering, Rolf Martin, Jürgen Gutekunst, Joachim Kempkes, Klaus Bressler, Alois Vogt
Backmatter
Metadaten
Titel
Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer
verfasst von
Ekbert Hering
Rolf Martin
Jürgen Gutekunst
Joachim Kempkes
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-12881-3
Print ISBN
978-3-642-12880-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-12881-3

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    Bildnachweise