Gastprofessur Schaltgeräteelektronik
Die Gastprofessur ist ein gutes Beispiel für die Verschmelzung von Forschung und Praxis. Sie existiert seit Oktober 2006. In diesem Zusammenhang wurde ein Forschungsvertrag zwischen dem Lehrstuhl Elektrische Maschinen und Antriebstechnik der BTU Cottbus und der Siemens AG abgeschlossen.
Dr. Fien, der Initiator dieses Forschungsvertrages, ist General Manager im Bereich Power Transmission and Distribution der Siemens AG. Er leitet dort den Geschäftszweig Medium Voltage Components mit Sitz in Berlin und weiteren Standorten in China, Indien, Mexico und Brasilien. Innerhalb des CEBra ist die Professur im Bereich Energieversorgung eingegliedert.
Lehre
Durch die enge Kooperation zwischen der Siemens AG und der BTU haben die Studenten bereits während des Studiums direkten Zugang zu praxisrelevanten Problemstellungen. Siemens unterstützt die BTU mit Vorlesungen im Fach Leistungselektronik, organisiert Studententage im Rahmen von Exkursionen und bietet Praktikumsplätze sowie aktuelle Themen für Studien- und Diplomarbeiten an. Neu sind Vorlesungen im Fach Schaltgerätelektronik geplant.
Forschung
Der Begriff Schaltgeräteelektronik beschreibt die Herausforderung, der sich die Mitarbeiter des Lehrstuhls stellen wollen. Bei den Schaltgeräten handelt es sich um Schütze, Lastschalter, Auto-Recloser und Leistungsschalter der Mittelspannungsebene.
Einerseits sind diese Schaltgeräte Produkte im sogenannten konservativen Marktsegment und werden weltweit unter verschiedensten Umweltbedingungen eingesetzt. Sie verkörpern deshalb Einfachheit, Robustheit und extreme Lebensdauer. Seit über 30 Jahren prägt Siemens die Vakuum-Schalttechnik maßgebend mit (Bild 1).
Andererseits müssen Schaltgeräte in modernen Schaltanlagen an Prozessleitsysteme angebunden werden können und in der Lage sein, über Bussysteme zu kommunizieren, auf SPS-Schaltbefehle zu reagieren, Fehlerzustände zu erkennen und zu melden sowie unter veränderlichen Luftverhältnissen fehlerfrei zu arbeiten. Mit dem Ziel, die Vakuum-Schalttechnik weiter optimieren zu können, müssen die Schaltgeräte definierte und kontrollierte Bewegungsabläufe ausführen. Für den Entwurf optimaler elektrischer Antriebe für die Schaltgeräte werden kinematische Modelle entwickelt und deren Parameter messtechnisch ermittelt.
Dies ist eine ausgezeichnete Schnittstelle für universitäre Forschungsaktivitäten.
An die einzusetzende Elektronik werden im Bezug auf Robustheit und Lebensdauer die gleichen hohen Anforderungen gestellt, wie an das Schaltgerät selbst. An Einflüssen kommen - durch die Phänomene des Schaltvorganges - hohe elektrostatische Felder sowie extreme Magnetfeldänderungen hinzu. Diese müssen durch Simulation und Messung identifiziert und beim Entwurf berücksichtigt werden. Die BTU Cottbus ist für derartige Aufgaben hervorragend ausgestattet.
Derzeit werden dort folgende Themen bearbeitet:
· Entwicklung kinematischer Modelle von Schaltgeräten
· Entwicklung von Simulationssoftware
· Entwicklung von Messverfahren für die relevanten physikalischen Größen
· Entwurf optimaler Steueralgorithmen
· Aufbau einer geeigneten Versuchsanlage
· Messtechnische Identifizierung der Modellparameter
· Schaltungs- und Firmwareentwicklung
