Informationen zum Fachgebiet

Das Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik befasst sich mit der Entwicklung von Methoden und Baugruppen für die Bereitstellung und Umformung von elektrischer und mechanischer Energie.



LEA Broschüre



Leistungselektronik - Was ist das?

Nicht immer entspricht die Form, in der elektrische Energie zur Verfügung steht, den Bedürfnissen des Verbrauchers (Beispiele: Speisung eines Gleichstrommotors oder eines Computers aus dem Wechselstromnetz). In diesen Fällen muss die elektrische Energie zwischen Spannungssystemen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und Phasenzahl umgeformt werden, wobei vorgegebene Spezifikationen (beispielsweise zulässige Verluste, zulässige Welligkeit von Strom und Spannung, Kosten, Baugröße der Geräte, Verfügbarkeit) einzuhalten sind. Zu diesem Zweck sowie zur Steuerung des Energieflusses werden leistungselektronische Schaltungen eingesetzt, mit deren Entwicklung und Optimierung sich die Leistungselektronik beschäftigt.

Elektrische Antriebstechnik - Was ist das?

In ähnlicher Weise ist die Aufgabe der elektrischen Antriebstechnik einzuordnen, die sich mit der Umformung von elektrischer in mechanische Energie und der Steuerung des Energieflusses mit Hilfe von leistungselektronischen Geräten befasst: Dem zeitlichen Verlauf der anwendungsbedingten mechanischen Belastungsgrößen (z.B. Beschleunigungs-, Gewichts- und Reibkräfte) entsprechend muss hier die elektromechanisch umgewandelte Leistung an die Erfordernisse des Prozesses angepasst werden.
Dazu sind Drehmoment, Drehzahl oder Drehwinkel von rotierenden Maschinen bzw. Kraft, Geschwindigkeit oder Position von Linearmotoren entweder auf fest vorgegebene Sollwerte einzustellen oder nach Maßgabe zeitveränderlicher Sollwertprofile dynamisch zu verändern. Für die Lösung der verschiedenen Antriebsaufgaben kommen unterschiedlichste Elektromotoren zum Einsatz, die sich hinsichtlich der Wirkprinzipien (beispielsweise elektromagnetisch oder piezoelektrisch) und der Bauformen (z. B. rotierend oder linear) unterscheiden.

Und wo ist der Zusammenhang?

Zur Speisung von geregelten elektrischen  Antrieben werden hochwertige leistungselektronische Stellglieder benötigt. Diese so genannten Stromrichter haben neben dem Elektromotor und der Sensorik ganz entscheidenden Einfluss auf die Dynamik und Präzision des Gesamtsystems "geregelter Elektroantrieb".
Geregelte Drehstromantriebe, die von einem Frequenzumrichter mit einem dreiphasigen Spannungssystem variabler Frequenz und Amplitude gespeist werden, gewinnen gegenüber Gleichstromantrieben zunehmend an Bedeutung. Bei geringerem Wartungsaufwand und einfacherer Konstruktion erreichen Drehstromantriebe ähnliche dynamische Eigenschaften wie Gleichstromantriebe. Diese Vorteile müssen jedoch mit einem Mehraufwand seitens der Ansteuerung sowie der Modellbildung und Regelung erkauft werden. Die Fortschritte auf dem Gebiet der Halbleiter- und Mikroelektronik sowie der Automatisierungs- und Regelungstechnik lassen diesen Mehraufwand jedoch immer unwichtiger werden und eröffnen ständig neue Anwendungsgebiete

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