Modellbildung und Simulation an der TU Ilmenau

Karteikarten und Zusammenfassungen für Modellbildung und Simulation an der TU Ilmenau

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Was ist die Aufgabe von Leistungsstellgliedern?

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Wo kann man Leistungsstellglieder einsetzten?

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Definition Leistungselektronik

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Definition Stromrichter:

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Was sind Stromrichter?

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Was sind wesentliche Funktionselemente von Stromrichtern?

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Woraus bestehen elektrische Ventile?

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Was sind

Gleichrichterdioden?

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Was sind steuerbare Bauelemente?

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Wie entsteht eine Raumladungszone?

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Was passiert, wenn eine 

Diode von Durchlass- in Sperrrichtung umgeschaltet wird?

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Was passiert wenn die Durchbruchspannung erreicht wird? 

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Modellbildung und Simulation

Was ist die Aufgabe von Leistungsstellgliedern?

Anpassung von Form und Amplitude der elektri-
schen Größen an die Bedürfnisse des Antriebs und der Antriebsaufgabe. Sie sind die Bindeglieder zwischen der Informationsverarbeitung und dem Energiewandler (Antrieb).

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Wo kann man Leistungsstellglieder einsetzten?

im Bereich der
elektrischen Antriebstechnik:

  • elektrische Motoren (rotatorisch),
  • elektrische Aktoren (linear) 
  • Antriebselementen (z.B. Bremsen und Kupplungen).

Modellbildung und Simulation

Definition Leistungselektronik

Die Leistungselektronik ist Teilgebiet der Energietechnik, das sich mit der Anwendung von Halbleiterstromrichtern zum Umformen, Schalten und Steuern elektrischer Energie befasst. Dagegen wird in der
übrigen Elektronik die elektrische Leistung nur zur Signal-
und Datenverarbeitung genutzt.

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Definition Stromrichter:

Einrichtungen, mit denen die elektrischen Größen (Spannung und Strom) unter Verwendung von
Stromrichterventilen geschalten, umgeformt oder gesteuert werden, bezeichnet man als Stromrichter.

Modellbildung und Simulation

Was sind Stromrichter?

  • Gleichrichter:
    Umwandlung von Wechselstrom oder Drehstrom in Gleichstrom.
  • Wechselrichter:
    Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom oder Drehstrom.
  •  Wechselstromumrichter:
    Umformen von Wechsel- oder Drehstrom mit der Spannung U1 und der Frequenz f1 in Wechsel- oder Drehstrom mit der Spannung U2 und der Frequenz f2.
  • Gleichstromumrichter:
    Umwandlung von Gleichstrom mit der Spannung U1 in Gleichstrom mit der Spannung U2 (und
    ggf. geänderter Polarität).

Modellbildung und Simulation

Was sind wesentliche Funktionselemente von Stromrichtern?

elektrischen Ventile

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Woraus bestehen elektrische Ventile?

Ähnlich wie ihre
mechanischen Verwandten bestehen sie aus Bauelementen, die eine stakt von der Richtung abhängige
Durchlässigkeit aufweisen.

  • In Vorwärtsrichtung können sie hohe Ströme bei nur geringem Spannungs-
    abfall führen
  • in Rückwärtsrichtung auch bei hohen Spannungen nur kleine Sperrströme
    durchlassen. 
  • In Stromrichterschaltungen werden Ventile meist im periodischen Wechsel zwischen leitendem und sperrendem Zustand betrieben.

Modellbildung und Simulation

Was sind

Gleichrichterdioden?

Ventilbauelemente, deren Schaltzustand nur durch die anliegende Spannung bestimmt wird.

Sie sind nicht steuerbar.

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Was sind steuerbare Bauelemente?

Das sind Bauelemente, die auch in Vorwärtsrichtung sperrfähig, bei denen jedoch der Stromfluss in diese Richtung
durch äußere Ansteuerung eingeleitet werden kann

z.B.:

  • für kleine Leistungen Transistoren
  • für große Leistungen Thyristoren

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Wie entsteht eine Raumladungszone?

Die Sperrschicht bildet sich aufgrund der Kraftwirkung zwischen ortsfesten Ionen der Fremdatome und
den beweglichen Ladungsträgern aus. Da in ihr ortsfeste Ionen verbleiben, bildet sich eine sog. Raum-
ladungszone aus. Durch Anlegen einer äußeren Spannung wird diese Raumladungszone verändert.

Modellbildung und Simulation

Was passiert, wenn eine 

Diode von Durchlass- in Sperrrichtung umgeschaltet wird?

Dann gibt es eine kurze Zeit, in der
sie in Sperrrichtung leitet. Die Größenordnung der Sperrerholungszeit kann von ns bis µs betragen.

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Was passiert wenn die Durchbruchspannung erreicht wird? 

Der kritische Wert der Feldstärke bei Silizium ca. 250 kV/cm. Beim Überschreiten kommt es zum
Durchbruch. Die Diode wird leitend.

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