Laborpraktikum: Labor-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR Labor)

Die Laborreihe Laborpraktikum: Labor-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik umfasst mehrere Versuche, die jeweils in den zugehörigen Instituten durchgeführt werden. Aufgrund begrenzter Laborkapazitäten ist für jedes Labor eine eigene Veranstaltung in Stud.IP eingerichtet. Die entsprechenden Links zu den einzelnen Einträgen sind in der ersten Vorlesung auf den Vorlesungsfolien enthalten.

Der am iMEK angebotene Laborversuch vermittelt praxisnahes Wissen zum Verhalten elektrischer Antriebe im Zusammenspiel mit hydraulischen Systemen. Untersucht wird das dynamische Verhalten eines Drehstromasynchronmotors in einem Pumpenantrieb. Der Anlaufvorgang wird rechnergestützt simuliert und mit Messungen am Versuchsstand verglichen, sodass Studierende sowohl numerische Methoden als auch reale Experimente kennenlernen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Einfluss von Durchflussmenge und Anlassverfahren auf das Betriebsverhalten.
Neben der theoretischen Einführung in Asynchronmaschinen, Kreiselpumpen und Simulationsmethoden erwerben die Teilnehmer Kompetenzen in der Modellierung technischer Systeme, der Durchführung präziser Messungen sowie der kritischen Auswertung und Interpretation der Ergebnisse. Die enge Verzahnung von Simulation und Experiment befähigt die Studierenden, komplexe elektro-mechanisch-hydraulische Antriebe zu verstehen, ihr Verhalten zu charakterisieren und praxisnah zu bewerten.

1. Asynchronmaschine

Studierende lernen den Aufbau und die Funktionsweise des Drehstromasynchronmotors kennen, einschließlich Stator- und Rotorprinzip, Schlupf, Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien und Anlaufverhalten. Sie können verschiedene Schaltungsarten (Stern/Dreieck) beurteilen und den Einfluss von Netzspannung, Frequenz und Anlassverfahren auf das Betriebsverhalten analysieren.

2. Kreiselpumpe und hydraulische Kennfelder

Vermittelt wird das Verständnis für die Arbeitsweise von Kreiselpumpen, Kennlinien und Ähnlichkeitsgesetze. Studierende üben, Druck- und Durchflusskennlinien auszuwerten, Verluste in Rohrleitungen und Ventilen abzuschätzen und das Zusammenspiel von Motor und Pumpe im Antriebsstrang zu bewerten.

3. Simulation technischer Systeme

Behandelt wird die Modellierung von Motor, Pumpe, Rohrleitungen und Ventilen mithilfe von Modelica/OpenModelica. Studierende lernen, Differentialgleichungssysteme aufzustellen, geeignete Vereinfachungen zu treffen und Simulationen zu parametrieren. Sie können Simulationsergebnisse kritisch prüfen, charakteristische Betriebspunkte identifizieren und mit experimentellen Daten vergleichen.

4. Messtechnik und Versuchsdurchführung

Im Labor werden Methoden zur Erfassung elektrischer, mechanischer und hydraulischer Größen praktisch angewendet. Studierende führen Leistungsmessungen, Drehzahl- und Volumenstrombestimmungen sowie Druckaufzeichnungen durch. Sie erwerben die Fähigkeit, Messergebnisse systematisch zu dokumentieren, Ursachen für Abweichungen zu identifizieren und diese fachlich zu begründen.

5. Systemanalyse und Bewertung

Die Teilnehmenden entwickeln die Kompetenz, das Verhalten eines gekoppelten Motor-Pumpen-Systems ganzheitlich zu analysieren. Sie können Betriebsstrategien vergleichen, die Effizienz bewerten und sowohl theoretische Modelle als auch Messdaten zur Beurteilung des Gesamtsystems nutzen.