Sensorik & Aktorik an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Sensorik & Aktorik an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Was ist eine Einhängelast und wodurch ist diese gekennzeichnet?

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Was ist ein Drehfeld und wie kommt es zustande ?

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Welche Elektromotoren bei Handhabungssystemen und Gelenkrobotern werden heute bevorzugt eingesetzt und warum?

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Was ist ein technisches System und wie hängen Input-, Output- und Störgrößen zusammen?

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Beschreiben Sie das Mechatronikprinzip bei der Entwicklung von heutigen elektrischen Antriebskonzepten.

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Wie wird ein Drehstrommotor von Stern- auf Dreieckschaltung umgestellt und welche Konsequenzen hat dies für mechanische und elektrische Größen?

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Bei ruckartigem Anheben einer Palette mit einem Hebezeuglasthebegurt reißt dieser durch. Bei 

langsamem Anheben hält er. Erläutern Sie dieses Problem und schlagen Sie Maßnahmen zur 

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Was bedeutet ein reibungsfreies elektromechanisches System bei kinetischen Berechnungen?

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Eine Leiterschleife befindet sich rotatorisch zwischen zwei Magnetpolen. 

Welche Bewegung ergibt sich beim Stromfluss in der Spule bei Gleichstrom.

Wie verläuft das Drehmoment.

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Wie unterscheidet sich die kinetische von der potentiellen Energie und was sagt der Energieerhaltungssatz aus? 

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Welche Leistungsverluste entstehen in einem Elektromotor, z. B. Wicklungsverlust, Läuferverlust und mechanische Verluste. 

- Wie können diese im Einzelnen berücksichtigt werden? 

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Welche Richtungen muss das Drehmoment und die Drehzahl annehmen, wenn das Gegenmoment gleiches Vorzeichen hat wie die Drehzahl 

- beim Vierquadrantenantrieb?

- beim Einquadrantenantrieb?

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Sensorik & Aktorik

Was ist eine Einhängelast und wodurch ist diese gekennzeichnet?

  • Eine Einhängelast ist ein Gegenmoment, das immer in eine Richtung zeigt und unabhängig von der Motordrehrichtung ist.
  • Bsp. Hebezeug -> Gewichtskraft weist immer nach unten.
  • Kap.3, Folie 76

Sensorik & Aktorik

Was ist ein Drehfeld und wie kommt es zustande ?

Was ist ein Drehfeld:

- Magnetfeld, das sich fortlaufend um eine Rotationsachse dreht


Wie kommt es zustande:

- Drehkern der durch 3 im 120° versetzte Spulen gespeist wird.

- Es entsteht ein Magnetfeld, das sich dreht -> Drehfeld

Sensorik & Aktorik

Welche Elektromotoren bei Handhabungssystemen und Gelenkrobotern werden heute bevorzugt eingesetzt und warum?

-Servo-Motoren und oder Schrittmotoren

-Gutes halte Moment

-höhere Intelligenz als normale Motoren

-mehr Funktionen als normale Motoren

-Kontrolle über Winkel, Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung

Sensorik & Aktorik

Was ist ein technisches System und wie hängen Input-, Output- und Störgrößen zusammen?

Ein technisches System ist ein Gebilde, dass in Funktion und Struktur miteinander verbunden ist und von der Umgebung virtuell abgegrenzt wird. Dabei hängen die Ausgangsgrößen mit den Eingangs- und Störgrößen über die Systemfunktion zusammen, die sich aus den Eigenschaften und Wechselwirkungen der einzelnen Elemente des Systems ergibt

Sensorik & Aktorik

Beschreiben Sie das Mechatronikprinzip bei der Entwicklung von heutigen elektrischen Antriebskonzepten.

-> Entwurf

-> Mechanik und Elektronik werden kombiniert betrachtet

-mechanisches Funktionen in Software auslagern (z.B. die Regelung softwareseitig umsetzten)

Sensorik & Aktorik

Wie wird ein Drehstrommotor von Stern- auf Dreieckschaltung umgestellt und welche Konsequenzen hat dies für mechanische und elektrische Größen?

Bei dem Anlassverfahren wird der Drehstrommotor zum Anlaufen zunächst in Sternschaltung geschaltet, nachfolgend wird der Motor in Dreieckschaltung geschaltet.



Die Leistungsaufnahme des Motors beträgt beim Anlaufen in Sternschaltung 1/3 der Leistung in Dreieckschaltung


Es gibt die die Anschlusklemmen U1,U2,V1,V2,W1,W2 der 3 Wicklungen U,V,W eines Motors.

Für die Sternschaltung müssen U1,V1,W1 je an die Außenleiter (230V gg. Masse) angeschlossen werden, während

U2,V2,W2 miteinander kurzgeschlossen werden.

Für das Dreieck muss je ein Leiter x1 mit einem Leiter x2 kurzgeschlossen und an einen Außenleiter (230V gg. Masse) angeschlossen werden.

 

Moment, Leistung und Strom sind bei Dreick gegenüber Stern je dreimal so groß.

Sensorik & Aktorik

Bei ruckartigem Anheben einer Palette mit einem Hebezeuglasthebegurt reißt dieser durch. Bei 

langsamem Anheben hält er. Erläutern Sie dieses Problem und schlagen Sie Maßnahmen zur 

Lösung vor.  

Zusammenhang:   F = m*a 

Ruckartiges Heben bedeutet, dass die Beschleunigung groß ist. Aus der Formel folgt, dass die wirkende Kraft proportional zur Beschleunigung ist. Bei großer Beschleunigung wirkt entsprechend eine große Kraft auf den Hebegurt, der dann reißen kann.

 3 mögliche Maßnahmen ergeben sich aus der Formel: 

1. stärkeren Hebegurt nutzen, der entsprechend eine höhere Gewichtskraft F aushält 

2. Masse m verkleinern, also weniger Gewicht anhängen 

3. langsame Beschleunigung a, keinen oder nur kleinen Ruck

Sensorik & Aktorik

Was bedeutet ein reibungsfreies elektromechanisches System bei kinetischen Berechnungen?

Verluste durch Reibung im mechanischen System können vernachlässigt werden.

Im elektrischen System können Leitungsverluste vernachlässigt werden.

Sensorik & Aktorik

Eine Leiterschleife befindet sich rotatorisch zwischen zwei Magnetpolen. 

Welche Bewegung ergibt sich beim Stromfluss in der Spule bei Gleichstrom.

Wie verläuft das Drehmoment.

Die Spule richtet sich so aus, damit sich die Kräfte aufheben (Drei Finger Regel)

senkrecht 90° zu dem Magnetfeld 

In dem Ankerpunkt der Leiterschleife. Zu Beginn groß. Das Moment nimmt mit der Drehung ab. 

               Wenn der Endpunkt erreicht → Kein Moment mehr

Sensorik & Aktorik

Wie unterscheidet sich die kinetische von der potentiellen Energie und was sagt der Energieerhaltungssatz aus? 

Potentielle Energie: Wp= Fg*s = m*g*h

--> abhängig von Position

Kinetische Energie: Wk = 1/2 * m*v^2

--> abhängig von der Bewegung


--> Energie kann nur umgewandelt, aber nicht erzeugt/vernichtet werden

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Welche Leistungsverluste entstehen in einem Elektromotor, z. B. Wicklungsverlust, Läuferverlust und mechanische Verluste. 

- Wie können diese im Einzelnen berücksichtigt werden? 

Ohmsche Verluste: Pohm = I^2*R

Wirbelstromverluste: Ped = Ced * f^2*B^2

Magnetisierungsverluste: PHy = CHy*f*B^2

Streuverluste: PLe

Mechanische Verluste: PMe ~ n^2 --> aufgeteilt nach Stator/Rotor

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Welche Richtungen muss das Drehmoment und die Drehzahl annehmen, wenn das Gegenmoment gleiches Vorzeichen hat wie die Drehzahl 

- beim Vierquadrantenantrieb?

- beim Einquadrantenantrieb?

 Einquadrantenantrieb: Drehmomentrichtung und Drehrichtung bleiben gleich 

 Vierquadrantenantrieb: wechselnde Richtung und Momentrichtung. Konstante Drehzahl. Motorenmoment = Gegenmoment

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