Holdings: Leistungselektronik

Leistungselektronik: Grundlagen und Anwendungen in der elektrischen Antriebstechnik : mit 214 Abbildungen, Aufgaben und Lösungen

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Bibliographic Details
Main Author:	Hagmann, Gert 1937- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiebelsheim AULA-Verlag [2019]
Edition:	6., überarbeitete Auflage
Series:	Elektrotechnik
Subjects:	Leistungselektronik Studenten der Elektrotechnik und anderer Studiengänge, Ingenieure Antriebstechnik Elektronik Elektrotechnik Aufgaben Dioden Drehstromantriebe Drehstromschalter Drehstromsteller Elektronikmotor Gleichstromantriebe Gleichstromsteller Grundlagen Halbleiterbauelemente Lehrbuch Leistungs-Halbleiterbauelemente Leistungshalbleiter Lösungen Resonanzstromrichter Schaltungen Schrittmotor Smart-Power-Elemente Stromrichter Stromrichteranwendungen Thermisches Verhalten Thyristoren Transistoren Umrichter Wechselrichter Wechselsteller Wechselstromschalter elektrische Antriebstechnik
Online Access:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XIII, 374 Seiten Illustrationen, Diagramme 22 cm
ISBN:	9783891048276 3891048270

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adam_text	INHALT 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 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