Skip to main content
Top

2023 | Book

Elektrische Antriebe in der Fahrzeugtechnik

Lehr- und Arbeitsbuch

insite
SEARCH

About this book

Das Lehrbuch vermittelt die Grundlagen von der Energiegewinnung über die Energiewandlung bis zur Drehfeldmaschine und deren Anwendung in heutigen und vor allem zukünftigen Antriebssystemen. Zunächst werden aktuelle und zukünftige Energiequellen für Fahrzeugantriebe vorgestellt und miteinander verglichen. Darauf aufbauend werden elektrochemische Energiespeicher und -wandler wie die Wasserstoff-Brennstoffzelle behandelt. Es werden Gleichstrom-, Asynchron-, Synchron- und Linearmotor sowie Reluktanz-, Transversalfluss- und Digital-Motoren erklärt. Im letzten Kapitel werden Antriebssysteme am Beispiel einer E-Lok und der Magnetschwebebahn bzw. dem supraleitenden MAGLEV vorgestellt. Ein eigenes Kapitel ist dem KineticEnergyRestoring System KERS gewidmet, welches in der Formel 1 bereits erfolgreich zum Einsatz kommt. Mit E-Maschinen in Flugsystemen blicken wir ein Stück weit in die Zukunft.

Table of Contents

Frontmatter
1. Energie als primäre Antriebsgröße
Zusammenfassung
Für die Antriebskraft F und die Antriebsenergie W von Fahrzeugen gilt der fundamentale Zusammenhang.
Gerhard Babiel
2. Elektrochemische Energiespeicher und -wandler
Zusammenfassung
Den ersten Akkumulator baute Graf Alessandro Volta um 1770 in Italien. Die Elektroden bestanden aus Kupfer und Zink und befanden sich in einer Zelle mit verdünnter Schwefelsäure, die Zellenspannung betrug 1 V.
Gerhard Babiel
3. Transformatoren
Zusammenfassung
Neben grundlegenden Begriffen des Magnetfeldes werden Transformatoren behandelt. Transformatoren bestehen aus feststehenden Spulenpaaren. Das Verstehen der Transformatoren bildet die Grundlage zum Verständnis elektrischer Maschinen mit bewegten Spulen.
Gerhard Babiel
4. Analoge Elektrische Maschinen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die grundlegenden physikalischen Eigenschaften und Begriffe elktrischer Maschinen erklärt. Kap. 4 beschäftigt sich mit den historisch zuerst entwickelten Standardmaschinen, die ohne digitale Kommutierung und ohne digitale Regelung voll funktionsfähig sind.
Gerhard Babiel
5. Digitale Elektrische Maschinen
Zusammenfassung
In Kap. 5 werden die elektrischen Maschinen behandelt, die ohne eine digitale Steuerung oder Regelung nicht funktionieren würden. Bei Reluktanzmotoren werden beispielsweise digital getaktete Ständerströme bis in den 100 kHz-Bereich hinein erzeugt.
Mit der Erfindung des Thyristors (1957) wurde die elektronische Regelung elektrischer Maschinen möglich. In Kap. 5 Digitale Elektrische Maschinen werden vor allem die Maschinen beschrieben, die ohne digitale Regelung nicht lauffähig sind.
Des weiteren werden E-Maschinen beschrieben, die historisch gesehen später entwickelt worden sind.
Gerhard Babiel
6. Antriebssysteme
Zusammenfassung
Als Beispiel für ein Antriebssystem, welches eine viel größere Komplexität aufweist als z. B. ein Elektromotor, betrachten wir blockschaltbildmäßig auszugsweise den elektrischen Schaltplan der Elektrolokomotive der Baureihe 101 der Deutschen Bahn. In der Baureihe 101 der Deutschen Bahn kommen Drehstromlokomotiven der jüngsten Generation zum Einsatz. Vom Antriebskonzept wird in Abb. 6.2 die elektrische Energieflusskette von der einphasigen 15 kV-Oberleitung bis zum dreiphasigen Drehstrommotor dargestellt. Von der 15 kV-Oberleitung geht es direkt auf einen schwergewichtigen Transformator mit mehreren Wicklungen (Gewicht 13 t). Nachteilig daran ist die geringe Netzfrequenz von 16,66 Hz, die historisch bedingt ist. (Der Blindwiderstand der Hauptinduktivität des Transformators ist direkt proportional zur Frequenz Xh = ωLh).
Gerhard Babiel
7. Anhang
Zusammenfassung
Die Scheinleistung S, die Wirkleistung P, die Blindleistung Q
(Der Stern bedeutet konjugiertkomplex).
Gerhard Babiel
Backmatter
Metadata
Title
Elektrische Antriebe in der Fahrzeugtechnik
Author
Gerhard Babiel
Copyright Year
2023
Electronic ISBN
978-3-658-40586-1
Print ISBN
978-3-658-40585-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-40586-1