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Elektrische Maschinen

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Präsentation zum Thema: "Elektrische Maschinen"—  Präsentation transkript:

1 Elektrische Maschinen
Hochschule Osnabrück University of Applied Sciences Alternative Antriebe Elektrische Maschinen Tim- Christian Feix / Tim Funke / Stefan Geers / Robert Peters

2 Inhalt Einleitung Vergleich Verbrennungs- / Elektromotor
Genereller Aufbau Varianten des E-Motors Gleichstrommotor Synchronmotor Asynchronmotor Reluktanzmotor Linearmotor Peripherie in Fahrzeug Ausblick

3 Einleitung Definition
Motoren, Generatoren: Für Wandlung von elektrischer in mechanische Energie Transformatoren: Für Umformung von elektrischer Energie Anwendung in verschiedensten Bereichen: Industrie (Gabelstapler) Verkehrswesen (Straßenbahn, Auto) Haushalt (Kleingeräte)

4 Vor- und Nachteile von elektrischen Maschinen
Vorteile: Hohe Wirkungsgrade Lokal Emissionsfrei Geräuscharm Hohe Lebensdauer Kompakte Bauweise Drehrichtung elektronisch steuerbar Maximales Drehmoment aus Stillstand Hohe max. Drehzahl Einsatz als Generator möglich Nachteile: Energieversorgung Anschaffungskosten Gewicht Witterungsabhängig

5 Vergleich Verbrennungs- / Elektromotor

6 Vergleich Verbrennungs- / Elektromotor

7 Einteilung von elektrischen Maschinen
Elektrische Maschinen rotierende Maschinen Linearmaschinen stationäre Maschinen Gleichstrommotor Drehstrommotoren Transformator Asynchronmotor Synchronmotor Reluktanzmotor

8 Genereller Aufbau Stator Rotor Stator Rotor Stator Rotor

9 Varianten des E-Motors - Gleichstrommotors
Hauptpol Joch Erregerwicklung Polschuh Bürsten Anker Ankerwicklung

10 Varianten des E-Motors - Gleichstrommotor
Eigenschaften: Vorteile: Leichte Steuerung von Drehmoment und Drehzahl Ausgereifte Technik Hauptfluss Kraftrichtung Ankerfluss Nachteile: Aufwendig herzustellen Funktionsstörung durch Bürstenfeuer Verschleiß

11 Varianten des E-Motors - Drehstrommotor
Synchronmotor Asynchronmotor Reluktanzmotor

12 Varianten des E-Motors - Synchronmotor
Permanentmagnet oder Spule als Rotor Rotor dreht synchron zum Drehfeld Vorteile: Exakte Steuerung der Drehzahl Nachteile: Aufwendig herzustellen Relativ hohe Masse Anwendung als Parallelhybrid

13 Varianten des E-Motors - Asynchronmotor
Rotor, bestehend aus Käfig mit Stangen parallel zur Drehachse Magnetfeld der Wicklung induziert Spannung in kurzgeschlossenem Käfig Rotor dreht asynchron zum Drehfeld -> Schlupf entsteht

14 Varianten des E-Motors - Asynchronmotor
Zunahme des Schlupfs mit steigendem Drehmoment Drehzahlregulierung/-messung erforderlich Können bis zum 2,5 fachen des Nennmoments belastet werden Anwendung als serieller Hybrid Vorteile: Langlebig und robust Laufruhig Günstige Herstellung Wartungsfrei Drehmoment Drehzahl Kippmoment Schlupf Nennmoment Nachteile: Erfassung/ Steuerung der Drehzahl erforderlich Schlechter Wirkungsgrad bei zu hohem Drehmoment

15 Varianten des E-Motors - Reluktanzmotor
Rotor dreht im Anlauf asynchron Mit zunehmender Magnetisierung der Zähne stellt sich Synchronität ein -> Dauerbetrieb: Synchronmotor Vorteile: Günstige Herstellung Wartungsfreiheit Laufruhe Nachteile: Geringer Wirkungsgrad Kleiner Leistungsfaktor Minimale Reluktanz (magnet. Widerstand) wird angestrebt / bspl. Leiterschleife Magnetfeld des Stators bewirkt verdrehtes Magnetfeld im Rotor (geometrie) Anwendung für mittelgroße Antriebe ( mm)

16 Varianten des E-Motors - Linearmotor
Motor wird abgewickelt es entsteht ein lineares Antriebssystem Drehfeld wird zu Wanderfeld Wanderfeld im Stator zieht Rotor mit

17 Peripherie im Elektrofahrzeug (Brennstoffzellenfahrzeug)
Beispiel für Elektroantrieb: Brennstoffzellen Fahrzeug Verschiedenen Fahrzustände, die verschiedene Energiefluss zwischen den einzelnen bauteilen Bremsen: rekuperation

18 Peripherie im Elektrofahrzeug
Frequenzumrichter unabdingbar bei Wechsel- und Drehstrommotoren Regeln/Steuern der Frequenz und Spannung hohes Losbrechmoment, sanftes Anfahren Reduzierung der Leistungsabgabe des Motors Umkehrung des Stroms für Rückwärtsgang Unscheibarer Kasten HochleistungsHalbleiter,hochleistungsTransitoren 3 PhasenDrehstrom – Gleichstrom – 3 Phasenstrom Einleitung von Spannungsimplusen von vershiedener Länge mittels Hochleistungstransitoren

19 Peripherie im Elektrofahrzeug
Akkumulator „Akku“ / „Batterie“ Lithium-Ionen-Traktionsbatterie hohe Energiedichte (bis 150Wh/kg) Geringe Selbstentladung (2% pro Monat) Geeignet für tiefe Temp. (bis -50+°C) Keine Tief-Endladung Brandgefahr bei Beschädigung Starterbatterie!!! Überbrückung bis z.B. Brennstoffzelle arbeitet Blei – Batterie: Säure (gefährlich bei Unfällen, auslaufen) Gel (läuft nicht aus) Säure im Gel gebunden Flies (nicht so verbreitet) Pfandrücknahme in Deutschland Preis abhängig von der Stückzahl

20 Ausblick Entwicklungspotential
Akku (Gewicht, Ladezyklen, Energiedichte) Leistungselektronik Gewicht des Fahrzeugs Aerodynamik des Fahrzeugs

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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