1. Elektrisches Feld
Studierende lernen, elektrostatische Felder mithilfe des Coulombschen Gesetzes, des elektrischen Potentials und der Kapazitätsberechnung zu analysieren. Es wird vermittelt, wie Kräfte und Energien in elektrischen Feldern bestimmt und in der Auslegung kapazitiver Antriebe berücksichtigt werden. Typische Aufgaben umfassen die Berechnung zweidimensionaler Felder, das Erstellen und Interpretieren von Feldlinienbildern sowie die Abschätzung von Wirkungsgraden und Verlusten in elektrischen Speicherelementen.
2. Magnetisches Feld
Vermittelt wird der sichere Umgang mit den grundlegenden Feldgrößen, dem Durchflutungssatz, magnetischen Widerständen und deren Modellierung als Ersatzschaltbild. Studierende üben, magnetische Flussverteilungen in Eisenkreisen mit Luftspalt zu berechnen und das Verhalten an Materialgrenzen zu beurteilen. Sie können Hysterese- und Induktionsphänomene quantifizieren und die Eigenschaften von Transformatoren und einfachen magnetischen Antrieben analysieren.
3. Gleichstrommaschinen
Behandelt werden Drehmomenterzeugung, Kommutierung und die verschiedenen Erregungsarten (Fremd-, Neben- und Reihenschluss). Studierende lernen, Betriebskennlinien aus Grunddaten zu berechnen, Verluste zu ermitteln und Regelverhalten abzuschätzen. Sie können konstruktive Elemente wie Wendepole oder Kompensationswicklungen in ihrer Wirkung beurteilen und die Eignung der Maschine für verschiedene Lastprofile einschätzen.
4. Synchronmaschinen
Erarbeitet wird das Verständnis für das Funktionsprinzip, den mechanischen und elektrischen Aufbau sowie die typischen Betriebsarten von Synchronmaschinen. Studierende sind in der Lage, Ersatzschaltbilder und Zeigerdiagramme zu erstellen und daraus relevante Kenngrößen wie Kurzschlussstrom, Leerlaufspannung oder Leistungsfaktor abzuleiten. Sie können unterschiedliche Betriebszustände charakterisieren und Anwendungen wie Schritt- und Servoantriebe technisch einordnen. Im Rahmen dieses Themenfeldes werden auch aktuelle Forschungsschwerpunkte wie Axialflussmaschinen behandelt.
5. Asynchronmaschinen
Vermittelt wird der gesamte Analyseprozess von Aufbau und Funktionsweise bis zu den Betriebskennlinien. Studierende erlernen die Herleitung und Nutzung des Ersatzschaltbildes, die grafische Darstellung im Heyland-Kreisdiagramm und die Interpretation daraus gewonnener Betriebsgrößen wie Anlaufmoment oder Wirkungsgrad. Zusätzlich werden der Einfluss unterschiedlicher Läuferbauformen, der Betrieb mit Frequenzumrichtern und typische Einsatzbereiche untersucht.
