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Elektrotechnik im Maschinenbau -

1 Grundbegriffe.- 1.1 Normen, DIN, VDE.- 1.2 Elektrische Ladung.- 1.2.1 Erklärung, Einheit und Elementarladung.- 1.2.2 Eigenschaften von Ladungen.- 1.3 Elektrische Spannung.- 1.3.1 Erklärung und Einheit.- 1.3.2 Definition der elektrischen Spannung.- 1.3.3 Polarität.- 1.3.4 Spannungsarten.- 1.3.5 Periodendauer und Frequenz.- 1.4 Elektrischer Strom.- 1.4.1 Erklärung und Einheit.- 1.4.2 Definition des elektrischen Stromes.- 1.4.3 Eigenschaften des elektrischen Stromes.- 1.5 Elektrische Leistung und Arbeit.- 1.6 Elektrischer Widerstand.- 1.6.1 Erklärung und Schaltzeichen.- 1.6.2 Definitionen.- 1.6.3 Einheiten.- 1.6.4 Materialien.- 1.6.5 Berechnung des Widerstandsbetrags.- 1.6.6 Temperaturverhalten von Widerständen.- 1.6.7 Supraleitfähigkeit.- 1.7 Das Ohmsche Gesetz.- 1.8 Nenndaten.- 2 Komponenten elektrischer Anlagen.- 2.1 Verbindungselemente.- 2.2 Stromwege.- 2.2.1 Erklärung.- 2.2.2 Belastbarkeit.- 2.2.3 Stromdichte.- 2.2.4 Einfluß auf die Berechnung.- 2.3 Überstrom- und Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen.- 2.3.1 Erklärung.- 2.3.2 Sicherungen.- 2.3.3 Schutzschalter (Automaten).- 2.3.4 Vergleich: Sicherung — Schutzschalter.- 2.3.5 Einfluß auf die Stromkreisberechnung.- 2.4 Schalter.- 2.4.1 Schalterkategorien.- 2.4.2 Kontakte.- 2.4.3 Große Schaltleistungen.- 2.4.4 Einfluß auf die Berechnung.- 2.5 Spulen.- 2.5.1 Erklärung und Schaltzeichen.- 2.5.2 Einfluß auf die Berechnung.- 2.6 Kondensatoren.- 2.6.1 Erklärung und Schaltzeichen.- 2.6.2 Einfluß auf die Berechnung.- 2.7 Halbleiterbauelemente.- 2.7.1 Erklärung.- 2.7.2 Leitungsmechanismen bei Halbleitern.- 2.7.3 p-n-Übergänge.- 2.7.4 Dioden und Sperrschichten.- 2.7.5 Transistoren.- 2.7.6 Thyristor.- 2.7.7 Triac.- 2.7.8 Diac.- 2.7.9 Zusammenfassung der Sperrschichtbauelemente.- 2.7.10 Einfluß auf die Berechnung.- 2.8 Meßgeräte mit Zeigern und Ziffern.- 2.8.1 Allgemeines.- 2.8.2 Technische Daten.- 2.8.2.1 Klassengenauigkeit.- 2.8.2.2 Innenwiderstand.- 2.8.2.3 Empfindlichkeit.- 2.8.2.4 Die wichtigsten Meßschaltungen.- 2.8.2.5 Skalenauswertung.- 2.8.2.6 Einfluß auf die Berechnung.- 2.9 Oszilloskop.- 2.9.1 Erklärung.- 2.9.2 Meßmöglichkeiten.- 2.9.3 Auswertung.- 2.9.4 Einfluß auf die Berechnung.- 2.10 Quellen.- 2.10.1 Generatoren.- 2.10.2 Galvanische Elemente.- 2.10.3 Sonnenzellen.- 2.10.4 Schadquellen.- 2.10.5 Einfluß auf die Berechnung.- 3 Elektrische Stromkreise.- 3.1 Erklärung.- 3.2 Das Ersatzschaltbild.- 3.3 Technischer Stromrichtungssinn.- 3.4 Erzeuger-, Speicher- und Verbraucher-Kriterium.- 4 Gleichstromkreise mit linearen Komponenten.- 4.1 Erklärung.- 4.2 Reihenschaltung.- 4.2.1 Ersatzwiderstand.- 4.2.2 Strom.- 4.2.3 Teilspannungen; Spannungsabfälle.- 4.2.4 Verallgemeinerung.- 4.2.5 Klemmenspannung.- 4.3 Parallelschaltung.- 4.3.1 Spannungen.- 4.3.2 Ströme.- 4.3.3 Stromverhältnisse.- 4.3.4 Stromaufteilung.- 4.3.5 Ersatzwiderstands-Berechnung.- 4.3.6 Verallgemeinerung.- 4.4 Gemischte Schaltungen.- 4.4.1 Gemischte Schaltungen mit einer Quelle.- 4.4.2 Wheatstonesche Meßbrücke; R-Messung; Druckaufnehmer.- 4.4.3 Gemischte Schaltungen mit mehreren Quellen.- 4.4.3.1 Helmholtzscher Überlagerungssatz.- 4.4.3.2 Maschenmethode.- 5 Gleichstromkreise mit nichtlinearen Komponenten.- 5.1 Reihenschaltungen nichtlinear.- 5.1.1 Linear-nichtlinear gemischte Schaltungen.- 5.1.2 Rein nichtlineare Reihenschaltungen.- 5.2 Parallelschaltungen nichtlinear.- 5.3 Gemischte Schaltungen nichtlinear.- 6 Felder.- 6.1 Allgemeines.- 6.2 Grundgrößen und Richtungsnormen.- 6.2.1 Ausgangsgröße und Repräsentant des Feldes.- 6.2.2 Typische Feldbilder; Spulenfluß ?.- 6.2.3 Polaritäten.- 6.3 Felddichte.- 6.4 Feldstärke.- 6.5 Feldkonstante.- 6.6 Verknüpfungen.- 6.7 Ohmsches Gesetz.- 6.8 Kapazität und Induktivität.- 6.9 Ladestrom und Induktionsvorgang.- 6.10 Schaltungen von Kondensatoren.- 6.10.1 Reihenschaltungen von Kondensatoren.- 6.10.2 Parallelschaltung von Kondensatoren.- 6.11 Schaltungen von Spulen.- 6.11.1 Reihenschaltung von Spulen.- 6.11.2 Parallelschaltung von Spulen.- 6.12 Schaltvorgänge.- 6.13 Zeitkonstante.- 6.14 Induktionsvorgänge.- 6.15 Kräfte im magnetischen Feld.- 6.15.1 Kräfte zwischen magnetischen Polen mit Eisenkern.- 6.15.2 Stromkräfte im Magnetfeld.- 6.15.3 Magnetische Kräfte zwischen zwei Strömen.- 7 Wechselstromkreise.- 7.1 Allgemeines.- 7.2 Darstellungsarten, Formalien und Vereinbarungen.- 7.2.1 Liniendiagramm und mathematische Beschreibung.- 7.2.2 Zeigerdiagramm.- 7.2.3 Phasenlage.- 7.2.4 Rechnen mit Zeigern.- 7.2.5 Zählpfeile.- 7.3 Wechselstromleistung; Effektivwert.- 7.3.1 Allgemeines.- 7.3.2 Wechselstromenergie; mittlere Leistung.- 7.3.3 Effektivwert der Wechselstromgrößen.- 7.4 Wechselstromverbraucher einzeln.- 7.4.1 Rein ohmscher Verbraucher; Wirkwiderstand.- 7.4.2 Blindwiderstände; Reaktanzen.- 7.5 Wechselstromverbraucher in Reihe.- 7.6 Wechselstromverbraucher in Parallelschaltung.- 7.7 Wechselstromverbraucher in gemischter Schaltung.- 7.8 Wirk-, Blind- und Scheinleistung; graphische Darstellung.- 7.9 Wirk-, Blind- und Scheinleistung; rechnerische Behandlung.- 7.10 Blindleistungskompensation.- 7.11 Spannungsabfall auf elektrischen Stromwegen.- 7.12 Drosselspulen.- 7.12.1 Erklärung.- 7.12.2 Transformatoren-Hauptgleichung.- 7.13 Einschaltvorgänge bei Drosselspulen.- 7.13.1 Einschalten im Spannungsmaximum.- 7.13.2 Einschalten im Spannungsnulldurchgang; Rusheffekt.- 8 Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom).- 8.1 Entstehung; Allgemeines.- 8.2 Schaltungen allgemein.- 8.3 Sternschaltung (Y-Schaltung).- 8.3.1 Spannungen.- 8.3.2 Ströme.- 8.3.2.1 Ströme bei symmetrischer Belastung.- 8.3.2.2 Ströme bei unsymmetrischer Belastung.- 8.4 Dreieckschaltung (?-Schaltung).- 8.4.1 Spannungen.- 8.4.2 Ströme.- 8.5 Netzstromvergleich zwischen Y- und ?-Schaltung.- 8.6 Drehstromleistung.- 8.6.1 Quantitative Betrachtung.- 8.6.2 Qualitative Betrachtung.- 8.7 Zulässige Schaltungen.- 8.8 Spannungsabfall bei Drehstrom.- 8.9 Die wichtigsten Schutzmaßnahmen nach DIN 57100/VDE 0100.- 8.9.1 Nullung.- 8.9.2 Schutzisolierung.- 8.9.3 Fehlerstromschutzschalter.- 8.9.4 Vergleich der Schutzmaßnahmen; Vor- und Nachteile.- 8.10 Blindleistungskompensation bei Drehstromanlagen.- 9 Transformator (Trafo, Umspanner).- 9.1 Aufgabe, Aufbau und Bauformen.- 9.2 Wirkungsweise.- 9.3 Übersetzung.- 9.4 Belastung.- 9.5 Kenndaten.- 9.6 Kurzschluß.- 9.7 Spannungsabfall bei Belastung.- 9.8 Spezielle Aufgabenstellungen von Trafos.- 10 Stromrichter.- 10.1 Erklärung.- 10.2 Gleichrichter.- 10.3 Wechselrichter.- 10.4 Umrichter.- 10.4.1 Direktumrichter.- 10.4.2 Zwischenkreisumrichter.- 11 Elektrische Maschinen allgemein.- 11.1 Übersicht über die einzelnen Maschinenarten.- 11.2 Mechanische Gemeinsamkeiten bei elektrischen Maschinen.- 11.2.1 Baugruppen an Maschinen.- 11.2.2 Bauformen.- 11.2.3 Schutzarten.- 11.2.4 Lager.- 11.2.5 Wellenenden.- 11.2.6 Kühlung.- 11.2.6.1 Oberflächengekühlte Maschinen.- 11.2.6.2 Innengekühlte Maschinen.- 11.2.6.3 Maschinen mit Konvektionskühlung.- 11.2.6.4 Maschinen mit Fremdkühlung.- 11.2.7 Material der aktiven Teile.- 11.2.7.1 Ständer- und Läufereisen.- 11.2.7.2 Wicklungen.- 11.2.8 Normmotoren.- 11.2.9 Explosionsgeschützte Maschinen.- 11.3 Gemeinsamkeiten bei Motorkennlinien.- 11.3.1 Betriebsdrehzahl.- 11.3.2 Drehzahlstabilität.- 11.3.3 Drehzahlcharakteristiken.- 11.4 Elektrische Gemeinsamkeiten.- 11.4.1 Leistungsschild.- 11.4.2 Genormte Spannungen.- 11.4.3 Leistungsbilanz.- 11.4.4 Leistungsverluste.- 11.4.4.1 Reibungsverluste.- 11.4.4.2 Eisenverluste.- 11.4.4.3 Kupferverluste.- 11.4.4.4 Beurteilung der Verluste.- 11.4.5 Drehmomentbildung.- 11.4.5.1 Stromwendermaschinenfall.- 11.4.5.2 Asynchronmaschinenfall.- 11.4.5.3 Synchronmaschinenfall.- 11.4.6 Quadrantenbegriffe.- 11.4.7 Generatorbetrieb.- 11.4.8 Pendelmaschine (Drehmomentwaage).- 11.5 Gemeinsamkeiten bei Fehlbedienung.- 12 Gemeinsamkeiten bei Drehfeldmaschinen.- 12.1 Drehfelder.- 12.1.1 Erklärung.- 12.1.2 Dreiphasiges Drehfeld.- 12.1.2.1 Dreiphasig zweipoliges Drehfeld.- 12.1.2.2 Dreiphasig vierpoliges Drehfeld.- 12.1.3 Beziehung zwischen Dreh- und Wechselfeldern.- 12.2 Ständerwicklungen von Drehfeldmaschinen.- 12.2.1 Zweipoliges Drehfeld in sechs Nuten.- 12.2.2 Zweipoliges Drehfeld in zwölf Nuten.- 12.2.3 Vierpoliges Drehfeld in zwölf Nuten.- 12.3 Umsteuern von Drehfeldmaschinen.- 12.4 Wanderfeld.- 13 Asynchronmaschine (Induktionsmaschine).- 13.1 Konstruktive Abgrenzung.- 13.1.1 Ständer.- 13.1.1.1Drehstromausführung.- 13.1.1.2 Konische Ständerausführung (Bremsmotor).- 13.1.1.3 Einphasenausführung (Kondensatormotor).- 13.1.1.4 Spaltpolmotor.- 13.1.2 Luftspalt.- 13.1.3 Läufer.- 13.1.3.1 Schleifringläufer.- 13.1.3.2 Kurzschluß- oder Käfigläufer.- 13.2 Wirkungsweise der Asynchronmaschine.- 13.2.1 Drehmomentbildung.- 13.2.2 Drehzahlbereiche.- 13.2.3 Schlupf.- 13.2.4 Leistungsbilanz der Asynchronmaschine.- 13.2.5 Kreisdiagramm der Asynchronmaschine.- 13.2.6 Betriebskennlinien der Asynchronmaschine.- 13.2.7 Besonderheiten beim Schleifringläufer.- 13.2.7.1 Transformatorbetrieb.- 13.2.7.2 Periodenumformer (Frequenzwandler).- 13.2.7.3 Elektrische Welle (Ferndreherwelle).- 13.2.7.4 Läufereinspeisung.- 13.3 Anlauf der Asynchronmaschine.- 13.3.1 Auswirkungen.- 13.3.1.1 Problem aus der Sicht des Motors.- 13.3.1.2 Problem aus der Sicht der Arbeitsmaschine.- 13.3.1.3 Problem aus der Sicht des Netzes.- 13.3.2 Anlaufhilfen.- 13.3.2.1 Spannungsherabsetzung am Ständer.- 13.3.2.2 Y-?-Anlaufverfahren.- 13.3.2.3 Anlauf bei kleinerer Drehzahl.- 13.3.2.4 Spezielle Maschinen.- 13.3.2.5 Schleifringläufer.- 13.3.2.6 Schaltkupplungen.- 13.3.2.7 Sonstige Methoden.- 13.4 Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen.- 13.4.1 Frequenzsteuerung; Stellgröße: fl.- 13.4.2 Polumschaltung; Stellgröße: p.- 13.4.3 Drehfeldsteuerung; Stellgröße: ?D.- 13.4.4 Schleifringläufervorwiderstände; Stellgröße: Vorwiderstand RV.- 13.5 Bremsen der Asynchronmaschine.- 13.5.1 Bremsen durch Drehzahlverstellung.- 13.5.2 Gegenstrombremsen.- 13.5.3 Gleichstrombremsung.- 13.6 Vom Nennbetrieb abweichende Betriebsdaten.- 13.6.1 Abweichende Spannung.- 13.6.1.1 Zu hohe Betriebsspannung.- 13.6.1.2 Zu niedrige Betriebsspannung.- 13.6.2 Abweichende Netzfrequenz.- 13.6.2.1 Zu hohe Frequenz.- 13.6.2.2 Zu niedrige Frequenz.- 14 Synchronmaschine.- 14.1 Konstruktive Abgrenzung.- 14.1.1 Ständerkonstruktionen.- 14.1.1.1 Turbo-Ständer.- 14.1.1.2 Schenkelpol-Ständer.- 14.1.1.3 Klauenpol-Ständer.- 14.1.2 Luftspalt.- 14.1.3 Läuferkonstruktionen.- 14.1.3.1 Turbo-Läufer (Vollpol-Läufer).- 14.1.3.2 Schenkelpol-Läufer.- 14.1.3.3 Klauenpol-Läufer.- 14.1.3.4 Dämpferwicklung.- 14.2 Wirkungsweise der Synchronmaschine.- 14.2.1 Generator.- 14.2.1.1 Leerlauf.- 14.2.1.2 Belastung.- 14.2.2 Motor.- 14.2.2.1 Leerlauf; Anlauf.- 14.2.2.2 Belastung des Synchronmotors.- 14.2.2.3 Abbremsen eines Synchronmotors.- 14.3 Phasenschieberbetrieb.- 14.4 Generator-Inbetriebnahme; Synchronisierung.- 15 Gemeinsamkeiten bei Stromwendermaschinen.- 15.1 Ständer von Stromwendermaschinen.- 15.1.1 Maschinen mit ausgeprägten Polen.- 15.1.2 Maschinen mit verteilter Ständerwicklung.- 15.2 Läufer von Stromwendermaschinen.- 15.3 Ankerwicklungen bei Stromwendermaschinen.- 15.4 Ankerrückwirkung.- 15.5 Schaltungen und Klemmenbezeichnungen von Stromwendermaschinen.- 15.6 Umsteuern von Stromwendermaschinen.- 16 Gleichstrommaschine.- 16.1 Erklärung und Aufbau.- 16.2 Wirkungsweise.- 16.2.1 Generator.- 16.2.1.1 Tachogenerator.- 16.2.1.2 Bordnetzgenerator.- 16.2.1.3 Erregergenerator.- 16.2.1.4 Leonardgenerator.- 16.2.1.5 Innere Motor-Gegenspannung.- 16.2.2 Motor.- 16.3 Betrieb.- 16.3.1 Ankerstrom.- 16.3.1.1 Fremd- und Nebenschlußerregung.- 16.3.1.2 Reihen-oder Hauptschlußerregung.- 16.3.2 Drehzahlverstellung.- 16.3.2.1 Fremderregte Gleichstrommaschine.- 16.3.2.2 Nebenschlußerregte Gleichstrommaschine.- 16.3.2.3 Reihenschlußerregte Maschine.- 16.3.2.4 Doppelschlußerregte Gleichstrommaschine.- 16.3.3 Bremsen der Gleichstrommaschine.- 17 Wechselstrom-Stromwendermaschine.- 17.1 Erklärung.- 17.2 Wirkungsweise.- 17.2.1 Drehmomentbildung.- 17.2.1.1 Universal- und Lokomotivmotor.- 17.2.1.2 Repulsionsmotor.- 17.2.2 Stromwendung bei Einphasenwechselstrommaschinen.- 18 Drehstrom-Stromwendermaschine.- 18.1 Läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor (LDNM).- 18.1.1 Aufbau des LDNM.- 18.1.1.1 Läufer.- 18.1.1.2 Ständer.- 18.1.2 Wirkungsweise des LDNM.- 18.1.3 Betriebseigenschaften.- 18.1.4 Typische Anwendungsgebiete des LDNM.- 18.2 Sonstige Drehstrom-Stromwendermaschinen.- 19 Mechanik des elektrischen Antriebs.- 19.1 Typische Lastkennlinien der Arbeitsmaschinen.- 19.2 Typische Antriebskennlinien.- 19.3 Trägheitsmoment.- 19.4 Beschleunigungsmoment.- 19.5 Anfahrzeit.- 20 Thermik der elektrischen Maschine.- 20.1 Nennleistung.- 20.1.1 Konstante Betriebsdaten.- 20.1.2 Schwankende Betriebsdaten.- 20.2 Betriebsarten.- 20.2.1 Belastungs-Leistungs-Kurve.- 20.2.2 Temperaturverlaufs-Kurve.- 20.3 Besondere Betriebsbedingungen.- 21 Steuerungen.- 21.1 Erklärung, Aufgaben, Ziele.- 21.2 Komponenten elektrischer Steuerungen.- 21.2.1 Taster.- 21.2.2 Schütze.- 21.2.2.1 Leistungsschütze.- 21.2.2.2 Hilfsschütze.- 21.2.2.3 Zeitrelais.- 21.3 Schaltpläne.- 21.4 Systematik der Stromlaufplanerstellung.- 22 Steuerungen durch mikroelektronische Baugruppen.- 23 Sicherheit elektrischer Anlagen.- Literaturangaben.- Sachwortverzeichnis.

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