Lehrstuhl Elektrische Maschinen und Antriebstechnik
Komm. Leiter Dr.-Ing. Christian Heinrich (Gastprofessor für Leistungselektronik)
Der Lehrstuhl Elektrische Maschinen und Antriebstechnik ist insbesondere in folgenden Bereichen tätig:
- Elektrische Maschinen
- Leistungselektronische Komponenten
- Kombination von Leistungselektronik und Maschine
Im Zentrum des dem Lehrstuhl zuzurechnenden Arbeitsgebietes steht die Wandlung elektrischer Energie in mechanische (Antriebstechnik) sowie die Wandlung mechanischer in elektrische Energie (z. B. Stromversorgung).
Dazu werden unter anderem folgende Themengebiete untersucht:
- Anforderungen an Ladestationen für Elektrofahrzeuge
- Kombination verschiedener Energiequellen in Elektrofahrzeugen
- Integration regenerativer Energie-Quellen in Energieversorgungsnetze
Im Rahmen der Siemens-Forschungsgastprofessur Schaltgeräteelektronik wird der Einsatz von leistungselektronischen Bauelementen in modernen Schaltgeräten (Schütze, Lastschalter, Auto-Recloser und Leistungsschalter der Mittelspannungsebene) vorangetrieben.
Derzeit werden dort folgende Themen bearbeitet:
- Entwicklung kinematischer Modelle von Schaltgeräten
- Entwicklung von Simulationssoftware und Entwurf optimaler Steueralgorithmen
- Aufbau einer Versuchsanlage sowie Schaltungs- und Firmware-Entwicklung
Am Lehrstuhl wurden in den letzten Jahren zahlreiche Forschungsarbeiten durchgeführt:
Permanenterregte Axialflussmaschinen hoher Leistungsdichte
Diese Maschine wird jeweils für den konkreten Einsatzfall ausgelegt. Der magnetische Kreis wird dabei mittels FEM optimiert, so dass eine hohe Materialausnutzung gewährleistet ist und ein unerwünschter Flussverlauf in benachbarten Konstruktionselementen verhindert wird. Dadurch ist der Wirkungsgrad sehr hoch.
Komplexes Mehrmotorenantriebssystem
Am Lehrstuhl wurde ein Versuchsstand für ein Mehrmotorenantriebssystem mit prozessabhängiger Kopplung auf der Basis von Axialflussmaschinen aufgebaut. Es werden Algorithmen gesucht und analysiert, um den zukünftigen Einsatz dieser Axialflussmotoren im Kfz zu optimieren.
Steuerverfahren für Matrixumrichter
Matrixumrichter ermöglichen einen drehzahlvariablen Betrieb von Drehstrommaschinen. Sie kommen dabei ohne Zwischenkreis aus und entnehmen dem Drehstromnetz einen sinusförmigen Strom ohne Phasenverschiebung. Dadurch wird das Netz so wenig wie möglich belastet. Die Maschine wird ebenfalls mit sinusförmigen Strom beaufschlagt. Mit einem am Lehrstuhl entwickelten Verfahren können Nachteile konventioneller Steuerverfahren (Gleichtaktkomponenten) beseitigt werden.
Notstromaggregate mit hohem Wirkungsgrad und sehr guter Spannungsqualität
Die genannten Axialflussmaschinen liefern im Generatorbetrieb eine Spannung, deren Amplitude und Frequenz drehzahlabhängig ist. Das Ziel, eine Spannung mit konstanter Amplitude und Frequenz zu erzeugen, erfordert den Einsatz eines leistungselektronischen Stellgliedes. Damit besteht aber gleichzeitig die Möglichkeit, die Verbrennungskraftmaschine in ihrem optimalen Drehzahlbereich zu betreiben und Kraftstoff zu sparen.
Starter-Generatorsystem für Leichtflugzeuge
Durch kompakten Aufbau der Steuer- und Leistungselektronik und den Einsatz effektiver permanenterregter Axialflussmaschinen wird Material und Gewicht gespart.
Prüfeinrichtung für Thyristorschalter in Lokomotiven
Es wurde ein Prüfstand für Thyristoren entwickelt, die in Lokomotiven der Deutschen Bahn eingesetzt werden.
Bremsanhänger
In Zusammenarbeit mit den Lehrstühlen Mikroelektronik und Fahrzeug- und Antriebstechnik wurde ein Bremsanhänger gebaut, mit dem Testfahrten von Kraftfahrzeugen unter vorgegebenen Belastungsprofilen durchgeführt und ausgewertet werden können.
Sanftanlasser für Schleifringläufer
In der Tagebautechnik sind Asynchronmotoren als Antriebe für Förderbänder in großer Zahl im Einsatz. Um die Nachteile der bisher eingesetzten gestuften Schützenanlasser zu beseitigen, wurde ein leistungselektronischer Anlasser für den Läuferkreis entwickelt, mit dem ein kontinuierlicher Anlassvorgang ermöglicht wird.
Vorgenannte Forschungsgebiete zeigen die bisherigen Arbeitsgebiete und potentiellen Möglichkeiten des Lehrstuhls EMA.
Die Vorteile, die sich aus der Forschung am Lehrstuhl ergeben, sind Optimierung des Energieeinsatzes, die Verschleißreduktionen sowie die damit verbundene Steigerung des Wirkungsgrades. Weiterhin lassen sich deutliche Materialeinsparungen erzielen sowie Geräusch- und Lärmemissionen vermindern.
Finanzierungsquellen für die Forschungsprojekte waren vorwiegend die AiF und die Privatwirtschaft, u.a. ABB Cottbus, FIMAG Finsterwalde sowie DB Cargo Cottbus, BFE Cottbus, ANTRIMA Halle und VW Wolfsburg.
