Antriebssysteme 1 Antriebsmechanik, magnetischer Fluss und ...
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Professur für Leistungselektronik <strong>Antriebssysteme</strong> 1<br />
<strong>und</strong> Messtechnik<br />
Dr. A. Omlin Übung 1<br />
Name, Vorname Testat Besprechung: 19.02.2013<br />
Abgabe: 26.02.2013<br />
<strong>Antriebsmechanik</strong>, <strong>magnetischer</strong> <strong>Fluss</strong> <strong>und</strong> Gleichstrommaschine<br />
A. Aufzug<br />
Für einen Antrieb (Mittelangriff in Sedrun für das Gotthard Basistunnel), der pro Fahrt 50 t<br />
Aushubmaterial einen 800 m hohen Schacht hinaufbefördern muss, soll als erste Abschätzung<br />
die zu installierende Leistung bestimmt werden. Die Fahrzeit darf 50 Sek<strong>und</strong>en betragen. Es<br />
wird ein Gegengewicht von 25 t installiert.<br />
1. Welche Antriebsleistung muss mindestens installiert werden?<br />
B. Antriebs-Kennlinie<br />
Gegeben ist eine Last mit quadratischer Kennlinie: M L = M 0 (/ 0 ) 2 .<br />
Der Motor kann über den ganzen Drehzahlbereich ein Moment von M M =0.8 M 0 abgeben.<br />
2. Zeichnen Sie qualitativ die Verläufe von Motor- <strong>und</strong> Lastmoment auf <strong>und</strong> kennzeichnen<br />
Sie den stationären Betriebspunkt.<br />
3. Berechen Sie die Drehzahl in % von 0 im stationären Betriebspunkt.<br />
C. Sessellift<br />
An der Talstation einer Sesselbahn sind folgende Daten angeschrieben:<br />
Höhendifferenz: 600 m<br />
Schräge Länge: 2500 m<br />
Förderleistung: 2000 Personen/h (mittleres Gewicht pro Person: 80 kg)<br />
Sessel für 4 Personen im Abstand von 50 m. Gewicht pro Sessel 180 kg<br />
Durchmesser des Stahlkabels: 4 cm (spez. Gewicht 8 kg/dm 3 )<br />
Durchmesser des Antriebsrades in der Talstation: 5m<br />
Berechnen Sie:<br />
4. Die abgegebene Motorleistung im stationären Betrieb bei voller Besetzung aber ohne Reibungsverluste.<br />
5. Die Sesselgeschwindigkeit bei Nennbetrieb.<br />
6. Das Drehmoment an der Antriebeswelle (Hinweis: P = M).<br />
7. Das maximale Drehmoment, wenn die nicht besetzte Bahn innert 15 s linear auf Nenngeschwindigkeit<br />
beschleunigt werden soll.<br />
(Aufgabe Sessellift: Idee von Felix Jenni [Je])<br />
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Professur für Leistungselektronik <strong>Antriebssysteme</strong> 1<br />
<strong>und</strong> Messtechnik<br />
Dr. A. Omlin Übung 1<br />
D. Magnetisches Feld<br />
Durch einen geraden, von Luft umgebenen Leiter fliesst ein Strom von I = 2 kA.<br />
8. Berechnen Sie die magnetische Feldstärke H <strong>und</strong> die magnetische Induktion B im Abstand<br />
von 0.1 m, 1m <strong>und</strong> 10m. Berechnen Sie die Feldstärke H im Ring (Mittelwert).<br />
E. Fremderregter Gleichstrommotor<br />
Eine Fremderregte Gleichstrommaschine (c = 32) hat einen Ankerwiderstand<br />
R a = 1 . Der Motor wird mit einem Erregerfluss von e = 0.06 Vs betrieben, wozu ein Erregerstrom<br />
von 1 A erforderlich ist. Der Widerstand der Erregerwicklung beträgt 80 , ihre Induktivität<br />
20 H.<br />
Die Klemmenspannung ist 200 V. Sättigungserscheinungen <strong>und</strong> mechanische Reibung können<br />
vernachlässigt werden.<br />
9. Wie viele Windungen hat die Erregerwicklung?<br />
10. Welche Spannung muss stationär am Erregerkreis angelegt werden?<br />
11. Wie gross ist der Anfahrstrom, wenn die stillstehende Maschine direkt an die Speisespannung<br />
mit 200 V geschaltet würde? (Die mechanische Zeitkonstante ist viel grösser als die<br />
elektrische.)<br />
12. Wie gross ist das zugehörige Anfahrmoment?<br />
13. Wie gross ist die Leerlaufdrehzahl?<br />
14. Welche stationäre Drehzahl stellt sich ein, wenn eine Last mit einem drehzahlunabhängigen<br />
Moment von 20 Nm zugeschaltet wird?<br />
15. Wie gross ist in diesem Betriebspunkt der Wirkungsgrad der Maschine?