Antriebssysteme 1 Antriebsmechanik, magnetischer Fluss und ...

Professur für Leistungselektronik Antriebssysteme 1
und Messtechnik
Dr. A. Omlin Übung 1
Name, Vorname Testat Besprechung: 19.02.2013
Abgabe: 26.02.2013
Antriebsmechanik, magnetischer Fluss und Gleichstrommaschine
A. Aufzug
Für einen Antrieb (Mittelangriff in Sedrun für das Gotthard Basistunnel), der pro Fahrt 50 t
Aushubmaterial einen 800 m hohen Schacht hinaufbefördern muss, soll als erste Abschätzung
die zu installierende Leistung bestimmt werden. Die Fahrzeit darf 50 Sekunden betragen. Es
wird ein Gegengewicht von 25 t installiert.
1. Welche Antriebsleistung muss mindestens installiert werden?
B. Antriebs-Kennlinie
Gegeben ist eine Last mit quadratischer Kennlinie: M L = M 0 (/ 0 ) 2 .
Der Motor kann über den ganzen Drehzahlbereich ein Moment von M M =0.8 M 0 abgeben.
2. Zeichnen Sie qualitativ die Verläufe von Motor- und Lastmoment auf und kennzeichnen
Sie den stationären Betriebspunkt.
3. Berechen Sie die Drehzahl in % von 0 im stationären Betriebspunkt.
C. Sessellift
An der Talstation einer Sesselbahn sind folgende Daten angeschrieben:
Höhendifferenz: 600 m
Schräge Länge: 2500 m
Förderleistung: 2000 Personen/h (mittleres Gewicht pro Person: 80 kg)
Sessel für 4 Personen im Abstand von 50 m. Gewicht pro Sessel 180 kg
Durchmesser des Stahlkabels: 4 cm (spez. Gewicht 8 kg/dm 3 )
Durchmesser des Antriebsrades in der Talstation: 5m
Berechnen Sie:
4. Die abgegebene Motorleistung im stationären Betrieb bei voller Besetzung aber ohne Reibungsverluste.
5. Die Sesselgeschwindigkeit bei Nennbetrieb.
6. Das Drehmoment an der Antriebeswelle (Hinweis: P = M).
7. Das maximale Drehmoment, wenn die nicht besetzte Bahn innert 15 s linear auf Nenngeschwindigkeit
beschleunigt werden soll.
(Aufgabe Sessellift: Idee von Felix Jenni [Je])
1/2

Professur für Leistungselektronik Antriebssysteme 1
und Messtechnik
Dr. A. Omlin Übung 1
D. Magnetisches Feld
Durch einen geraden, von Luft umgebenen Leiter fliesst ein Strom von I = 2 kA.
8. Berechnen Sie die magnetische Feldstärke H und die magnetische Induktion B im Abstand
von 0.1 m, 1m und 10m. Berechnen Sie die Feldstärke H im Ring (Mittelwert).
E. Fremderregter Gleichstrommotor
Eine Fremderregte Gleichstrommaschine (c = 32) hat einen Ankerwiderstand
R a = 1 . Der Motor wird mit einem Erregerfluss von e = 0.06 Vs betrieben, wozu ein Erregerstrom
von 1 A erforderlich ist. Der Widerstand der Erregerwicklung beträgt 80 , ihre Induktivität
20 H.
Die Klemmenspannung ist 200 V. Sättigungserscheinungen und mechanische Reibung können
vernachlässigt werden.
9. Wie viele Windungen hat die Erregerwicklung?
10. Welche Spannung muss stationär am Erregerkreis angelegt werden?
11. Wie gross ist der Anfahrstrom, wenn die stillstehende Maschine direkt an die Speisespannung
mit 200 V geschaltet würde? (Die mechanische Zeitkonstante ist viel grösser als die
elektrische.)
12. Wie gross ist das zugehörige Anfahrmoment?
13. Wie gross ist die Leerlaufdrehzahl?
14. Welche stationäre Drehzahl stellt sich ein, wenn eine Last mit einem drehzahlunabhängigen
Moment von 20 Nm zugeschaltet wird?
15. Wie gross ist in diesem Betriebspunkt der Wirkungsgrad der Maschine?