Leistungselektronik: Grundlagen und Anwendungen in der elektrischen Antriebstechnik : mit 214 Abbildungen, Aufgaben und Lösungen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiebelsheim
AULA-Verlag
[2019]
|
| Ausgabe: | 6., überarbeitete Auflage |
| Schriftenreihe: | Elektrotechnik
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 374 Seiten Illustrationen, Diagramme 22 cm |
| ISBN: | 9783891048276 3891048270 |
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1
EINFUEHRUNG
..............................................................................................................
1
2
LEISTUNGS-HALBLEITERBAUELEMENTE
.......................................................................
2
2.1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
PHYSIK
DER
HALBLEITER
........................................................
2
2.1.1
EIGENLEITUNG
........................................................................................
3
2.1.2
STOERSTELLENLEITUNG
...............................................................................
4
2.1.3
DER
PN-UEBERGANG
.............................................
5
2.1.3.1
SPERRRICHTUNG
.........................................................................
6
2.1.3.2
DURCHLASSRICHTUNG
.................................................................
7
2.2
DIODEN
.............................................................................................................
7
2.2.1
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
.............................................................
7
2.2.2
STROM-SPANNUNGS-KENNLINIE
..............................................................
8
2.2.3
SCHALTVERHALTEN
VON
DIODEN
...............................................................
9
2.2.3.1
EINSCHALTVORGANG
................................................................
10
2.2.3.2
AUSSCHALTVORGANG
................................................................
11
2.3
BIPOLARE
LEISTUNGSTRANSISTOREN
....................................................................
12
2.3.1
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
.............................................................
12
2.3.2
DER
TRANSISTOR
ALS
SCHALTER
...............................................................
14
2.3.2.1
EINSCHALTVORGANG
................................................................
15
2.3.2.2
AUSSCHALTVORGANG
................................................................
16
2.3.3
TRANSISTOREN
IN
DARLINGTON-SCHALTUNG
.............................................
18
2.4
FELDEFFEKT-LEISTUNGSTRANSISTOREN
.................................................................
19
2.4.1
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
............................................................
19
2.4.2
SCHALTVERHALTEN
VON
LEISTUNGS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN
...................22
2.5
BIPOLARE
TRANSISTOREN
MIT
ISOLIERTEM
STEUERANSCHLUSS
(IGBTS)
............... 24
2.5.1
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
............................................................
24
2.5.2
SCHALTVERHALTEN
.................................................................................
26
2.6
WAHL
DES
HALBLEITERMATERIALS
......................................................................28
2.7
THYRISTOREN
.............................
29
2.7.1
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
...........................................................
29
VIII
INHALT
2.7.2
SCHALTVERHALTEN
VON
THYRISTOREN
.....................................................
32
2.7.2.1
KRITISCHE
STROMSTEILHEIT
....................................................
32
2.7.2.2
KRITISCHE
SPANNUNGSSTEILHEIT
..............................................
32
2.7.2.3
EINSCHALTVORGANG
................................................................
33
2.7.2.4
AUSSCHALTVORGANG
................................................................
34
2.7.3
ZUENDUNG VON
THYRISTOREN
-
PHASENANSCHNITTSTEUERUNG
.................
36
2.7.4
THYRISTORARTEN
....................................................................................
38
2.7.4.1
ZWEIRICHTUNGS-THYRISTOREN
(TRIAC,
DIAC)
..........................
39
2.7.4.2
ASYMMETRISCH
SPERRENDER
THYRISTOR
(ASCR)
...................
40
2.7.4.3
RUECKWAERTS
LEITENDER
THYRISTOR
...........................................
41
2.7.4.4
LICHTGEZUENDETER
THYRISTOR
.................................................. 42
2.7.5
ABSCHALTBARER
THYRISTOR
(GTO-THYRISTOR)
..................................... 42
2.7.5.1
AUFBAU
UND
ARBEITSWEISE
................................................... 42
2.7.5.2
SCHALTVERHALTEN
....................................................................
44
2.7.5.3
IGCT-THYRISTOR
...................................................................47
2.8
INTELLIGENTE
LEISTUNGSHALBLEITER
(SMART-POWER-ELEMENTE)
........................
47
2.9
GEHAEUSEFORMEN
VON
LEISTUNGSHALBLEITEM
..................................................
49
2.10
THERMISCHES
VERHALTEN
VON
LEISTUNGSHALBLEITEM
......................................
51
2.10.1
ENTSTEHUNG
DER
VERLUSTLEISTUNGEN
..................................................
51
2.10.1.1
ERMITTLUNG DER
DURCHLASSVERLUSTE
....................................
52
2.10.1.2
ERMITTLUNG
DER
SCHALTVERLUSTE
...........................................
55
2.10.2
ABFUEHRUNG
DER
VERLUSTLEISTUNG
-
THERMISCHES
ERSATZ
SCHALTBILD
...........................................................................................
57
2.10.3
KUEHLUNG
.............................................................................................
61
2.11
SCHUTZ
VON
LEISTUNGSHALBLEITEM
..............................................................
..62
2.11.1
UEBERSTROMSCHUTZ
..............................................................................
62
2.11.2
UEBERSPANNUNGSSCHUTZ
......................................................................
63
2.12
REIHEN-
UND
PARALLELSCHALTUNG VON
LEISTUNGSHALBLEITEM
..........................64
2.12.1
REIHENSCHALTUNG
...............................................................................
65
2.12.2
PARALLELSCHALTUNG
..............................................................................
65
3
NETZGEFUEHRTE
STROMRICHTER
...............................................................................
67
3.1
ZWEIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG
..................................................................
68
3.1.1
OHMSCHE
BELASTUNG
..........................................................................
68
3.1.2
GLAETTUNG
DER
GLEICHSPANNUNG
DURCH
EINEN
KONDENSATOR
.............. 70
3.1.3
GLAETTUNG
DES
GLEICHSTROMES
DURCH
EINE
DROSSELSPULE
....................
72
3.1.4
BAULEISTUNG
DES
TRANSFORMATORS
.........................
74
INHALT
IX
3.1.5
DIE
GESTEUERTE
SCHALTUNG
..................................................................
78
3.1.6
WECHSELRICHTERBETRIEB
......................................................................
88
3.1.7
KOMMUTIERUNG
.................................................................................
92
3.1.8
GLEICHSPANNUNGSAENDERUNG
BEI
BELASTUNG
.......................................
98
3.1.9
STEUERWINKELGRENZWERT
BEIM
WECHSELRICHTERBETRIEB
...................
102
3.1.10
STEUERBLINDLEISTUNG UND
VERZEMMGSLEISTUNG
..............................
105
3.1.11
KOMMUTIERUNGSBLINDLEISTUNG
.........................................................
111
3.1.12
BEMESSUNG
DER
INDUKTIVITAET
DER
GLAETTUNGSDROSSEL
.......................
113
3.1.13
LUECKBETRIEB
.....................................................................................
117
3.2
ZWEIPULS-BRUECKENSCHALTUNG
.......................................................................
123
3.2.1
VOLLGESTEUERTE
SCHALTUNG
...............................................................
123
3.2.2
HALBGESTEUERTE
SCHALTUNG
...............................................................
129
3.3
DREIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG
....................................
135
3.3.1
AUFBAU
UND
BETRIEB BEI
VOLLAUSSTEUERUNG
....................................
135
3.3.2
BETRIEB
BEI
TEILAUSSTEUERUNG
..........................................................
139
3.3.3
BERUECKSICHTIGUNG
DER
KOMMUTIERUNGSINDUKTIVITAETEN
..................
143
3.4
SECHSPULS-BRUECKENSCHALTUNG
......................................................................
145
3.4.1
AUFBAU
UND
FUNKTION
.....................................................................
145
3.4.2
DIE
HALBGESTEUERTE
SECHSPULS-BRUECKENSCHALTUNG
........................
151
3.5
ZWOELFPULS-SCHALTUNGEN
..............................................................................
156
3.6
SCHALTUNGEN
MIT
VERMINDERTER
BLINDLEISTUNGSAUFHAHME
...........................
159
3.6.1
SCHALTUNGEN
MIT
FREILAUFDIODE
.......................................................
160
3.6.2
FOLGESTEUERUNG
................................................................................
161
3.7
NETZRUECKWIRKUNGEN
....................................................................................
163
3.7.1
GRUNDSCHWINGUNGS-BLINDLEISTUNG
................................................
163
3.7.2
STROMOBERSCHWINGUNGEN
............................
:
..................................
164
3.7.3
SPANNUNGSOBERSCHWINGUNGEN
.......................................................
167
4
WECHSEL-
UND
DREHSTROMSCHALTER
UND
-STEILER
..............................................
170
4.1
WECHSEL-
UND
DREHSTROMSCHALTER
...............................................................
170
4.1.1
WECHSELSTROMSCHALTER
....................................................................
170
4.1.2
DREHSTROMSCHALTER
..........................................................................
173
4.2
WECHSEL- UND
DREHSTROMSTELLER
.................................................................
174
4.2.1
WECHSELSTROMSTELLER
MIT
PHASENANSCHNITTSTEUERUNG
....................
174
4.2.2
BLINDLEISTUNGSVERHALTEN
DES
PHASENANSCHNITTGESTEUERTEN
WECHSELSTROMSTELLERS
.....................................................................
178
4.2.3
PHASENABSCHNITTSTEUERUNG,
SEKTORSTEUERUNG
.................................
181
X
INHALT
4.2.4
WECHSELSTROMSTELLER
MIT
SCHWINGUNGSPAKETSTEUERUNG
................
182
4.2.5
DREHSTROMSTELLER
..............................................................................
184
5
SELBSTGEFUEHRTE
STROMRICHTER
............................................................................
188
5.1
THYRISTOR-LOESCHUNG
DURCH
ANWENDUNG
VON
LOESCHSCHALTUNGEN
..............
188
5.2
GLEICHSTROMSTELLER
........................................................................................
192
5.2.1
TIEFSETZ-GLEICHSTROMSTELLER
...........................................................
192
5.2.2
HOCHSETZ-GLEICHSTROMSTELLER
..........................................................
197
5.2.3
HOCHSETZ-TIEFSETZ-GLEICHSTROMSTELLER
...........................................
200
5.2.4
UMKEHRUNG
DER
ENERGIERICHTUNG
...................................................
203
5.2.5
VIERQUADRANTEN-GLEICHSTROMSTELLER
...............................................
204
5.3
SELBSTGEFUHRTE
WECHSELRICHTER
.................................................................... 209
5.3.1
SPANNUNGS-WECHSELRICHTER
...........................................................
209
5.3.1.1
EINPHASIGER
SPANNUNGS-WECHSELRICHTER
.........................
210
5.3.1.2
DREIPHASIGER
SPANNUNGS-WECHSELRICHTER
........................
213
5.3.1.3
EINPHASIGER
SPANNUNGS-PULSWECHSELRICHTER
...................
218
5.3.1.4
DREIPHASIGER
SPANNUNGS-PULSWECHSELRICHTER
.................
221
5.3.1.5
DREIPHASIGER
SPANNUNGS-WECHSELRICHTER
MIT
DREI
PUNKTVERHALTEN
...................................................................225
5.3.2
STROM-WECHSELRICHTER
....................................................................
226
5.3.2.1
DREIPHASIGER
STROM-WECHSELRICHTER
MIT
ABSCHALT
BAREN
LEISTUNGSHALBLEITEM
...............................................
227
5.3.2.2
DREIPHASIGER
STROM-WECHSELRICHTER
MIT
KONVENTI
ONELLEN
THYRISTOREN
..........................................................
229
5.3.2.3
STROM-PULSWECHSELRICHTER
................................................
232
5.4
NETZPARALLEL
BETRIEBENE
SELBSTGEFUHRTE
STROMRICHTER
...............................
234
5.4.1
WECHSELSTROM-GLEICHSTROM-WANDLER
MIT
SINUSFOERMIGEM
EINGANGSSTROM
................................................................................
235
5.4.2
WECHSELSTROM-GLEICHSTROM-
UND
GLEICHSTROM-
WECHSELSTROM-WANDLER
MIT
SINUSFOERMIGEM
NETZSTROM
.............. 238
5.4.2.1
EINPHASIGER
WECHSELSTROM-GLEICHSTROM- UND
GLEICHSTROM-WECHSELSTROM-WANDLER
MIT
SINUS
FOERMIGEM
NETZSTROM
........................................................ 238
5.4.2.2
DREIPHASIGER
WECHSELSTROM-GLEICHSTROM-
UND
GLEICHSTROM-WECHSELSTROM-WANDLER
MIT
SINUS
FOERMIGEM
NETZSTROM
........................................................
242
5.4.3
BLINDLEISTUNGSSTROMRICHTER
........................................................... 245
5.4.4
NETZSPANNUNGSSTABILISIERUNG
........................................................ 248
INHALT
XI
6
RESONANZSTROMRICHTER
.....................................................................................
250
6.1
SCHWINGKREISWECHSELRICHTER
.....................................................................
250
6.1.1
LASTGEFUEHRTE
WECHSELRICHTER
.........................................................
250
6.1.1.1
PARALLELSCHWINGKREIS-WECHSELRICHTER
..............................
251
6.1.1.2
REIHENSCHWINGKREIS-WECHSELRICHTER
..............................
254
6.1.2
SCHWINGKREISWECHSELRICHTER
MIT
ABSCHALTBAREN
LEISTUNGS
HALBLEITEM
........................................................................................
258
6.2
STROM-
UND
SPANNUNGSLOSES
SCHALTEN
.......................................................
261
6.2.1
ALLGEMEINES
...................................................................................
261
6.2.2
GRUNDFORMEN
FUER
STROEM-
UND
SPANNUNGSLOSES
SCHALTEN
..............
262
6.2.3
SCHALTUNGSBEISPIELE
FUER
STROEM-
UND
SPANNUNGSLOSES
SCHAL
TEN
....................................................................................................
263
6.2.3.1
GLEICHSTROMSTELLER
NACH
DEM
ZERO-CURRENT-
SWITCH-KONZEPT
.................................................................
263
6.2.3.2
GLEICHSTROMSTELLER
NACH
DEM
ZERO-VOLTAGE-
SWITCH-KONZEPT
.................................................................
266
7
UMRICHTER
............................................................................................................
269
7.1
ZWISCHENKREIS-WECHSELSTROMUMRICHTER
.......................................................
269
7.1.1
WECHSELSTROMUMRICHTER
MIT
GLEICHSPANNUNGS-
ZWISCHENKREIS
(U-UMRICHTER)
.......................................................
270
7.1.2
WECHSELSTROMUMRICHTER
MIT GLEICHSTROM-ZWISCHENKREIS
(I-UMRICHTER)
..................................................................................
272
7.2
NETZGEFUEHRTE
DIREKTUMRICHTER
...................................................................
274
7.3
ZWISCHENKREIS-GLEICHSTROMUMRICHTER
......................................................
278
7.3.1
DURCHFLUSSWANDLER
.........................................................................278
7.3.2
SPERRWANDLER
................................................
285
8
STROMRICHTERANWENDUNGEN
IN
DER
ELEKTRISCHEN
ANTRIEBSTECHNIK
..............
289
8.1
GLEICHSTROMANTRIEBE
...................................................................................
289
8.1.1
SCHALTUNGSAUFBAU
UND
BETRIEBSVERHALTEN DER FREMDERREG
TEN,
STROMRICHTERGESPEISTEN
GLEICHSTROMMASCHINE
.......................
289
8.1.2
DREHRICHTUNGSUMKEHR
MIT
EINEM
UMKEHRSTROMRICHTER
............... 295
8.1.3
DREHZAHLGEREGELTER
GLEICHSTROMANTRIEB
MIT
FREMDERREGTER
GLEICHSTROMMASCHINE
.....................................................................
297
8.1.4
DREHZAHLVERSTELLUNG
UND
DREHRICHTUNGSUMKEHR
MIT
EINEM
VIERQUADRANTEN-GLEICHSTROMSTELLER
...............................
300
8.1.5
GLEICHSTROMANTRIEB
MIT
REIHENSCHLUSSMASCHINE
.........................
304
XII
INHALT
8.2
REIHENSCHLUSSMOTOR
MIT
WECHSELSTROMSTELLER
.........................................306
8.3
DREHSTROMANTRIEBE
.....................................................................................307
8.3.1
AUFBAU
UND
ARBEITSWEISE VON
DREHSTROMMOTOREN
......................307
8.3.1.1
DREHSTROM-SYNCHRONMOTOR
..............................................308
8.3.1.2
DREHSTROM-ASYNCHRONMOTOR
............................................309
8.3.1.3
DREHSTROM-RELUKTANZMOTOR
.............................................
311
8.3.2
DREHZAHLVERSTELLUNG
DURCH
UMRICHTER
MIT
SPANNUNGSZWI
SCHENKREIS
(U-UMRICHTER)
...................................
311
8.3.2.1
KURVENFORM
UND
VERSTELLUNG
DER
VON
UMRICHTERN
ERZEUGTEN
AUSGANGSSPANNUNGEN
......................................312
8.3.2.2
SPANNUNGS-FREQUENZ-KENNLINIEN
UND
KENNLINIEN-
STEUERUNG
..........................................................................
319
8.3.2.3
FELDORIENTIERTE
REGELUNG
.......................................
321
8.3.2.4
BREMSBETRIEB
.....................................................................
324
8.3.2.5
SCHLUPFKOMPENSATION
....................................................... 326
8.3.2.6
UEBERSTROMSCHUTZ
...............................................................
326
8.3.3
DREHZAHLVERSTELLUNG
DURCH
UMRICHTER
MIT
STROMZWISCHEN-
KREIS
(I-UMRICHTER)
.........................................................................
326
8.3.4
STROMRICHTERMOTOR
..........................................................................
328
8.3.5
DREHZAHLVERSTELLUNG
DURCH
DIREKTUMRICHTER
.................................
331
8.3.6
DREHZAHLVERSTELLUNG
DURCH
STEUERUNG
DER
STAENDERSPANNUNG
............................................................................
332
8.3.7
DIE
UNTERSYNCHRONE
STROMRICHTERKASKADE
....................................
334
8.3.8
ASYNCHRONMASCHINE
MIT
GEPULSTEM
LAEUFERWIDERSTAND
............... 336
8.3.9
DOPPELT GESPEISTE
ASYNCHRONMASCHINE
MIT
SPANNUNGS-
ZWISCHENKREIS-UMRICHTER
...............................................................338
8.4
ELEKTRONISCH
KOMMUTIERTE
MASCHINE
(ELEKTRONIKMOTOR)
....... ................
340
8.4.1
AUFBAU
UND
ARBEITSWEISE
.............................................................
340
8.4.2
BESTROMUNG
DER
WICKLUNGEN
.........................................................342
8.4.3
BETRIEBSVERHALTEN
.................................................
342
8.4.4
GEBERSYSTEME
.................................................................................
343
8.4.4.1
INKREMENTALGEBER
..............................................................344
8.4.4.2
RESOLVER
............................................................................
345
8.5
SCHRITTMOTOREN
............................................................................................346
8.5.1
AUFBAU
UND
ARBEITSWEISE
..............................................................
346
8.5.2
VOLLSCHRITTBETRIEB,
HALBSCHRITTBETRIEB,
MIKROSCHRITTBETRIEB
....... 347
8.5.3
UNIPOLARE
UND
BIPOLARE
ANSTEUERUNG
............................................348
8.5.4
STRANGZAHLEN
UND
POLPAARZAHLEN
VON
SCHRITTMOTOREN
..................
349
INHALT
_____________________________________________________________________________
XIII
8.5.5
AUSFIIHRUNGSFORMEN
(BAUFORMEN)
.................................................
350
8.5.6
BESTROMUNG
DER
WICKLUNGEN
........................................................ 352
8.5.6.1
BLOCKBESTROMUNG
..............................................................
353
8.5.6.2
SINUSBESTROMUNG
..............................................................
356
8.5.7
ANWENDUNG
UND
BETRIEB
VON
SCHRITTMOTOREN
.............................. 357
VERZEICHNIS
DER
WICHTIGSTEN
SYMBOLE
..................................................................359
LITERATUR
...................................................................................................................
363
SACHVERZEICHNIS
.......................................................................................................
364
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Beschreibung
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