ISBN: 3-540-65184-5
TITLE: Handbuch der elektrischen Anlagen und Maschinen
AUTHOR: Hering, Ekbert; Vogt, Alois; Bressler, Klaus
TOC:

A Elektrische Maschinen und Antriebe 1
A.1 Einfhrung in elektrische Maschinen und Antriebe 1
A.1.1 Energieumwandlung und Antriebssysteme 1
A.1.1.1 Einleitung 1
A.1.1.2 Elektromechanische Energieumwandlung 4
A.1.1.3 Elektrische Energieumformung 5
A.1.2 Beschreibung eines Antriebssystems 6
A.1.3 Bedeutung elektrischer Maschinen und Antriebe 8
A.1.4 Projektierung eines Antriebsystems (Schnittstellen) 9
A.1.5 Einsatzgebiete elektrischer Maschinen und Antriebe 12
A.1.6 Innovationen in der Antriebstechnik 12
A.2 Theoretische Grundlagen elektrischer Maschinen 13
A.2.1 Elektrischer und magnetischer Kreis 13
A.2.1.1 Elektrischer Kreis (Stromkreis) 13
A.2.1.2 Magnetischer Kreis und Durchflutungsgesetz 14
A.2.1.3 Analogie zwischen elektrischem und magnetischem Kreis 15
A.2.1.4 Berechnungsbeispiele eines magnetischen Kreises 16
A.2.2 Wirkungen im Magnetfeld 20
A.2.2.1 Spannungserzeugung nach dem Induktionsgesetz 20
A.2.2.2 Erzeugung mechanischer Krfte und Leistungen 23
A.3 Elektrische Energieversorgung 24
A.3.1 Erzeugung der elektrischen Energie (Drehstromsynchrongenerator im Kraftwerk) 24
A.3.2 Drehstromsystem 31
A.3.3 Verteilung (Transport) der elektrischen Energie 32
A.3.4 ffentliche Netze fr Gro- und Einzelabnehmer 33
A.3.4.1 Drehstromnetze 33
A.3.4.2 Wechselstromnetze 34
A.3.4.3 Gleichstromnetze 35
A.4 Klassische Maschinentypen 35
A.4.1 Gleichstrom-Maschine (GSM) 35
A.4.1.1 Allgemeine bersicht 35
A.4.1.2 Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise 42
A.4.1.2.1 Funktionsprinzip eines Gleichstrom-Generators 42
A.4.1.2.2 Prinzipieller Aufbau einer Gleichstrommaschine (GSM) 43
A.4.1.2.3 Funktionsprinzip eines Gleichstrom-Motors 48
A.4.1.2.4 Grundgleichungen und zugeordnete Maschinenkonstanten 49
A.4.1.2.5 Ankerstrom-Rckwirkung und ihre Kompensation 52
A.4.1.2.6 Aufbau einer sechspoligen GSM 55
A.4.1.3 Schaltungsmglichkeiten und Klemmenbezeichnungen 55
A.4.1.3.1 Universelles Schaltbild mit genormten Anschlssen 57
A.4.1.3.2 Gleichstrom-Nebenschlu-Maschine (GS-NSM) 58
A.4.1.3.3 Gleichstrom-Reihenschlu-Maschine (GS-RSM) 59
A.4.1.4 Betriebsarten (Vierquadranten-Betrieb), Arbeitspunkte, Nennbetrieb 60
A.4.1.4.1 Vierquadranten-Betrieb 60
A.4.1.4.2 Definition Arbeitspunkt AP durch eine Wirkungs-Kausalkette 61
A.4.1.4.3 Nennbetrieb, Leistungs- bzw. Typenschild 63
A.4.1.5 Betriebsverhalten und Kennlinien der GSM 64
A.4.1.6 Betriebsarten und Kennlinien der GS-NSM 64
A.4.1.6.1 GS-NSM als Generator 64
A.4.1.6.2 GS-NSM als Motor, Schaltung und Kennlinien 70
A.4.1.6.3 Geschwindigkeits-Steuerung und -Regelung 75
A.4.1.6.4 Berechnungsbeispiel einer GS-NSM 80
A.4.1.6.5 Permanentmagneterregte GS-NSM (PM-GSM) 85
A.4.1.6.6 Normierte Gleichungen und Kennlinien der GS-NSM 86
A.4.1.7 Gleichstrom-Reihenschlu-Maschine (GS-RSM) 86
A.4.1.7.1 Betriebsarten und Kennlinien der GS-RSM 86
A.4.1.7.2 Berechnungsbeispiel einer GS-RSM mit nichtlinearer Magnetisierungskurve 92
A.4.1.7.3 Berechnungsbeispiel einer GS-RSM mit linearer magnetischer Aussteuerung 98
A.4.1.8 Leistungsbilanz, Wirkungsgrad und Leistungsgrenzen der GSM 100
A.4.1.9 Anwendung von Gleichstrommaschinen 103
A.4.2 Drehstrom-Asynchronmaschine (DS-ASM) 104
A.4.2.1 Allgemeine bersicht und Einsatzgebiete von Asynchronmaschinen 104
A.4.2.2 Aufbau und Drehfeld der DS-ASM 109
A.4.2.2.1 Stator mit Drehstromwicklung 109
A.4.2.2.2 Schaltarten der Statorwicklungen 110
A.4.2.2.3 Erzeugung des Statordrehfeldes 110
A.4.2.2.4 Polpaarzahl und Synchrondrehzahl 115
A.4.2.2.5 Kurzschlu- oder Kfig-Lufer (DS-ASM-KL) 116
A.4.2.2.6 Schleifringlufer (DS-ASM-SRL) 116
A.4.2.3 Wirkungsweise der DS-ASM (Schlupf- oder Induktionsmaschine) 117
A.4.2.3.1 Wirkungskausalkette der DS-ASM 118
A.4.2.3.2 Schlupf, Drehzahl, Drehmoment und Betriebsbereiche 119
A.4.2.3.3 DS-ASM als Frequenzwandler und Transformator 120
A.4.2.3.4 Ersatzschaltbilder der DS-ASM (analog zum Trafo) 122
A.4.2.3.5 Ableitung der Klo'schen Formel, Kippmoment und Kippschlupf 127
A.4.2.3.6 Drehmoment-Schlupf (bzw. -Drehzahl)-Kennlinien, Arbeitspunkte und Nennbetrieb 129
A.4.2.4 Ortskurven und verschiedene Kennlinien 131
A.4.2.4.1 Ortskurven fr vereinfachtes Ersatzschaltbild 131
A.4.2.4.2 Leistungskomponenten in der Ortskurve 133
A.4.2.4.3 Metechnisch-grafische Ermittlung der Stromortskurve 134
A.4.2.4.4 Grafische Ermittlung der Schlupfbezifferung (s-Skala) 135
A.4.2.4.5 Schlupfbezifferung mit Vorwiderstnden beim Schleifringlufer 136
A.4.2.4.6 Ermittlung verschiedener Kennlinien aus der Stromortskurve 138
A.4.2.5 Betrieb der DS-ASM 138
A.4.2.5.1 Klemmenbrett und verschiedene Anschlumglichkeiten 138
A.4.2.5.2 Einschalten und Hochlauf (Stern-Dreieck-Anlauf) 139
A.4.2.5.3 Kennlinien fr verschiedene Vorwiderstnde beim Schleifringlufer 142
A.4.2.5.4 Leistungen und Wirkungsgrad 143
A.4.2.5.5 Typen- oder Leistungsschild und Datenblatt 144
A.4.2.5.6 Drehzahlsteuerung 145
A.4.2.6 Varianten von Drehstrom-Asynchronmotoren 148
A.4.2.6.1 Stromverdrngungslufer: Keilstab-, Tropfenstab-, Hochstab- und Doppelstablufer 148
A.4.2.6.2 Polumschaltbare Kurzschlulufer 148
A.4.2.6.3 Schleifringlufer mit Vorwiderstnden 149
A.4.2.7 Berechnungsbeispiele fr Drehstrom-Asynchronmaschinen 150
A.4.2.7.1 Berechnungsbeispiel eines DS-ASM-SRL (Schleifringlufers) 150
A.4.2.7.2 Berechnungsbeispiel eines DS-ASM-KL (Kfiglufers) mit Stern-Dreieck-Anlauf 154
A.4.3 Einphasen-Asynchronmaschine (EP-ASM) 158
A.4.3.1 Der reine Einphasenmotor (ohne Hilfswicklung) 158
A.4.3.2 Einphasenasynchronmotor mit Hilfswicklung (Kondensatormotor) 160
A.4.3.3 Einphasen-ASM mit Widerstandshilfsphase 162
A.4.3.4 Der Spaltpolmotor 163
A.4.4 Drehstrom-Synchronmaschine (DS-SM) 164
A.4.4.1 Allgemeine bersicht und Einsatzgebiete 164
A.4.4.2 Aufbau und Wirkungsweise der Drehstrom-Synchronmaschine (DS-SM) 166
A.4.4.2.1 Stator und Drehfeld 166
A.4.4.2.2 Vollpol- und Schenkelpol-Rotor, Synchronbetrieb 166
A.4.4.3 Drehstrom-Synchronmaschine als Generator im Kraftwerk 168
A.4.4.3.1 Leerlauf und Belastungsbetrieb, Dauer- und Sto-Kurzschlubetrieb 168
A.4.4.3.2 Synchronisation im Netzbetrieb 173
A.4.4.4 Drehstrom-Synchronmaschine als Motor
(Leerlauf und Belastungsbetrieb) 175
A.4.4.5 Vierquadrantenbetriebe, ber- und Untererregung, Zeigerdiagramm und Ortskurve 176
A.4.4.5.1 Mechanischer und elektrischer Vierquadrantenbetrieb, Zeigerdiagramme 176
A.4.4.5.2 Ortskurve in der komplexen Darstellung (komplexe Zahlenebene) 178
A.4.4.6 Drehmoment-Lastwinkel-Kennlinie 180
A.4.4.7 Anlaufverfahren bei Synchronmaschinen 181
A.4.4.7.1 Synchronisierung von Synchrongeneratoren 181
A.4.4.7.2 Anlauf von Synchronmotoren 181
A.4.4.8 Sonderbauarten von Synchronmotoren 182
A.4.4.8.1 Reluktanzmotor 182
A.4.4.8.2 Einphasensynchronmotor, Hysteresemotoren (EP-SM) 184
A.4.4.8.3 Synchron-Kleinstmotoren 185
A.4.5 Universalmotoren fr Gleich- und Wechselstrombetrieb 186
A.4.5.1 Aufbau und Einsatzgebiete 186
A.4.5.2 Funktionsweise als Wechselstrommotor und Betriebskennlinien 187
A.4.5.3 Variation und Steuerung/Regelung der Drehzahl 188
A.5 Sonderausfhrungen fr steuer/regelbare Antriebe (Servoantriebe) 188
A.5.1 Gleichstromgesteuerte Servoantriebe 189
A.5.1.1 Permanenterregte, brstenkommutierte Scheibenlufermaschinen 189
A.5.1.1.1 Funktionsprinzip und Aufbau 189
A.5.1.1.2 Formeln und Kennlinien 191
A.5.1.1.3 Besondere Eigenschaften und Vorteile 193
A.5.1.1.4 Scheibenlufer-Antriebspakete 194
A.5.1.1.5 Anwendungsbereiche 195
A.5.1.1.6 Datenbltter und Auswahl von Scheibenlufertypen 195
A.5.1.2 Brstenkommutierte Drehmoment-(Torque-)Motoren fr Direktantriebe 196
A.5.1.2.1 Aufbau und Wirkungsweise 196
A.5.1.2.2 Eigenschaften des brstenkommutierten Torquemotors 198
A.5.1.2.3 Anwendungen (in gesteuerten oder geregelten Antrieben bzw. Servosystemen) 201
A.5.1.2.4 Brstenloser (brushles) Torquemotor 201
A.5.1.3 Elektronikmotoren mit elektronischer Kommutierung 203
A.5.1.3.1 Elektronisch kommutierter (EC-) Motor (Elektronikmotor) 204
A.5.1.3.2 Elektronische Block- oder Sinus-Kommutierung 205
A.5.1.3.3 Systembeschreibung (EC-Motor, Winkelgeber und Sinusverstrker) 209
A.5.1.3.4 Vorteile und Anwendungsgebiete 210
A.5.1.4 DC-Motoren mit eisenlosem Rotor (Glockenankermotor) 211
A.5.1.4.1 Brstenbehaftete, mechanische kommutierte DC-Motoren (Ausfhrung Glockenanker) 211
A.5.1.4.2 Brstenlose, elektronisch kommutierte DC-Glockenankermotoren 212
A.5.1.4.3 Einsatzgebiete 214
A.5.2 Linearantriebe 214
A.5.2.1 Vergleich linearer Direktantrieb gegen Zahnstangen, Spindeln und Exzenter 214
A.5.2.2 Lineare Piezoantriebe 215
A.5.2.3 Magnetostriktionsantriebe 215
A.5.2.4 Proportionalmagnete, Magnetmotor 216
A.5.2.5 Gleichstrom-Linearmotoren 216
A.5.2.6 Reluktanz-Linearantrieb 218
A.5.2.7 Magnetlager 220
A.5.3 Piezostelltechnik (Piezotranslator PZT, Piezo Walk Drive, Inchworm Drive) 221
A.5.3.1 Einleitung und Anwendungsgebiete 221
A.5.3.2 Grundlagen der peizoelektrischen Stelltechnik 222
A.5.3.3 Erreichbare Ausdehnung eines PZT-Translators 223
A.5.3.4 Dynamischer Betrieb 225
A.5.3.5 Ansteuerung von Piezotranslatoren 225
A.5.3.6 Positionsgeregelter Betrieb 226
A.5.3.7 Erwrmung des Piezotranslators 227
A.5.3.8 Bauformen piezoelektrischer Stellelemente 227
A.5.3.9 Piezo-Wanderantrieb (Piezo Walk Drive) 229
A.5.4 Schrittmotoren (Stepper Motor) 230
A.5.4.1 Einleitung und Einsatzgebiete 230
A.5.4.2 Verschiedene Bauformen, Aufbau, Wirkungsweise 231
A.5.4.2.1 Reluktanz-Schrittmotor 231
A.5.4.2.2 Schrittmotor mit Permanentmagnet (PM-Schrittmotor) 234
A.5.4.2.3 Hybrid-Schrittmotor 235
A.5.4.2.4 Scheibenmagnet-Schrittmotor (SM-SM) 237
A.5.4.3 Betriebsverhalten des Schrittmotors 238
A.5.4.3.1 Lastwinkel und Haltemoment 238
A.5.4.3.2 Bewegungsvorgang bei Einzelschritten 239
A.5.4.3.3 Drehmoment-Schrittfrequenz-Kennlinie 239
A.5.4.3.4 Leistung und Wirkungsgrad 241
A.5.4.4 Ansteuerschaltungen von Schrittmotoren (Steuerelektronik) 241
A.5.4.4.1 Schrittmotor-Steuerungen und -Steuersysteme 241
A.5.4.4.2 Verschiedene Varianten von Schrittmotor-Treibern 242
A.5.4.5 Mikroschrittbetrieb 244
A.5.4.6 Schrittmotor als Linearantrieb 247
A.5.5 Asynchron- oder Synchron-Servomotoren mit Umrichtertechnik 247
A.6 Dynamisches Verhalten elektrischer Antriebe 248
A.6.1 Vergleich statischer und dynamischer Betrieb 248
A.6.2 Statischer Betrieb 250
A.6.2.1 Statische Motor- und Last-Kennlinien 251
A.6.2.2 Statischer Arbeitspunkt und dessen Stabilitt (Stabilittskriterium) 252
A.6.3 Dynamischer Betrieb 254
A.6.3.1 Massentrgheits- und Beschleunigungsmoment 254
A.6.3.2 Transformation durch Zwischengetriebe 254
A.6.3.3 Zustandsgleichung nach NEWTON (Newtonsches Aktionsprinzip) 259
A.6.3.4 Verschiedene Hochlauffunktionen 259
A.6.3.4.1 Linearer Hochlauf (Standard Geschwindigkeits-Zeit-Rampe) 259
A.6.3.4.2 Exponentieller Hochlauf (Zeitkonstanten) 260
A.6.3.4.3 Graphisch-rechnerische Ermittlung des Hochlaufs (allgemeiner Fall) 268
A.6.4 Berechnungsbeispiele 270
A.6.4.1 Linearer Hochlauf mit Gleichstrom-Permanentmagnetomotor 270
A.6.4.2 Exponentieller Hochlauf mit Gleichstrom-Permanentmagnetmotor 275
A.6.4.3 Hochlauf nach grafisch-rechnerischer Lsungsmethode 277
A.7 Thermodynamisches Verhalten 278
A.7.1 Allgemeines 278
A.7.2 Betriebsarten und thermisches Verhalten (Erwrmungskurven) 281
A.7.2.1 Dauerbetrieb 281
A.7.2.1.1 Berechnungsbeispiel thermischer Dauerbetrieb 282
A.7.2.2 Kurzzeitbetrieb 284
A.7.2.2.1 Berechnung der Beharrungstemperatur bei vorgegebener Einschalt- oder Betriebsdauer 284
A.7.2.2.2 Ermittlung der erforderlichen Stillstands- oder Abkhlungsdauer 285
A.7.2.2.3 Berechnungsbeispiel thermischer Kurzzeitbetrieb 285
A.7.2.3 Aussetzbetrieb, periodischer Ein/Ausschaltbetrieb (intermittierender Betrieb) 289
A.7.3 Bestimmung der Motorleistung vom Aspekt der Erwrmung 292
A.7.3.1 Motorleistung bei Dauerbetrieb 292
A.7.3.2 Motorleistung bei Kurzzeitbetrieb 293
A.7.3.3 Motorleistung bei Aussetzbetrieb 293
A.7.3.4 Motorleistung bei stark wechselnder Belastung 294
A.7.3.5 Berechnungsbeispiel fr intermittierenden Betrieb 294
A.8 Normrichtlinien: Bauformen, Schutzarten, Khlung und Isolation 295
A.8.1 Bauformen 295
A.8.2 Schutzarten 297
A.8.3 Khlung 298
A.8.4 Isolation 298
B Elektromechanik 299
B.1 Begriffe, Normung und Darstellung 300
B.2 Mechanische Bauelemente 303
B.2.1 Schalter 303
B.2.2 Leuchtmelder 308
B.3 Elektromechanische Bauteile 309
B.3.1 Relais 309
B.3.2 Halbleiterrelais 314
B.3.2.1 Halbleiterrelais fr Gleichstrom mit einem bipolaren Leistungstransistor 319
B.3.2.2 Halbleiterrelais fr Gleichstrom mit MOSFET 323
B.3.2.3 Halbleiterrelais fr Wechselstrom 323
B.3.2.3.1 Realisierung eines Wechselspannungsrelais mit Thyristoren 324
B.3.2.3.2 Eingangsschaltung mit Potentialtrennung 325
B.3.2.3.3 Steuerschaltung mit Thyristoren 326
B.3.2.4 Halbleiterschalter fr dreiphasigen Wechselstrom 326
B.3.2.5 Schutzbeschaltung fr Halbleiterrelais 327
B.3.3 Zeitrelais 327
B.3.4 Schtze 330
B.3.4.1 Schtztechnik 330
B.3.4.2 Stern-Dreieck-Schtz 332
B.3.4.3 Wendeschtzschaltung 334
B.3.4.4 Zusatzbeschaltung von Schtzen 336
B.4 Sicherheitsbaugruppen 340
B.4.1 Sicherheitsschalter 341
B.4.2 Sicherheitsverriegelungen 343
B.4.3 berwachungsbausteine 344
B.5 Klemmen 345
B.6 Sicherungen 346
C Steuerungen und Regelungen 349
C.1 Digitale Schaltungen 349
C.1.1 Grundlagen der digitalen Schaltungstechnik 349
C.1.1.1 Binres Zahlensystem 350
C.1.1.2 Verknpfungen nach Boole und De Morgan 353
C.1.2 Flipflop und Zhler 358
C.1.3 Digitale Speicher 363
C.1.4 Rechnertechnik 370
C.2 Digital-Analog- (DA) und Analog-Digital-Wandler (AD) 373
C.2.1 Digital-Analog-Wandler (DA-Wandler) 374
C.2.1.1 Das R-2R-Leiternetzwerk 375
C.2.1.2 Multiplizierender DA-Wandler 376
C.2.1.3 Vierquadrantenmultiplizierer 377
C.2.1.4 DA-Wandler mit fester Referenzspannung 379
C.2.1.5 Datenwandler mit Mikroprozessor-kompatibler Schnittstelle 380
C.2.1.6 Fehler bei der Datenumsetzung 381
C.2.2 Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) 382
C.2.2.1 Integrierende Analog-Digital-Wandler 382
C.2.2.2 Analog-Digital-Wandler nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation 386
C.2.2.3 Die Abtast- und Halteschaltung (Sample and Hold) 389
C.2.2.4 Parallel Analog-Digital-Wandler 390
C.3 Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) 393
C.3.1 Einfhrung 393
C.3.2 Aufbau und Wirkungsweise 394
C.3.3 Programmierung speicherprogrammierbarer Steuerungen 398
C.3.3.1 Befehlsvorrat einer SPS 398
C.3.3.2 Arten der Programmdarstellung 399
C.3.4 Programmierung einfacher Steuerungsfunktionen 401
C.3.4.1 Steuerungen mit Verknpfungsfunktionen 401
C.3.4.1.1 ODER-Funktion, UND-Funktion und Negation 401
C.3.4.1.2 Disjunktive und konjunktive Schaltfunktionen 403
C.3.4.2 Speicherfunktion 404
C.3.4.3 Auswertung von Signalflanken 407
C.3.4.4 Zeitgeberfunktion (Timer) 408
C.3.4.4.1 Zeitgeber mit verlngertem Impuls (Monoflop) 408
C.3.4.4.2 bersicht ber verschiedene Zeitgeberfunktionen 411
C.3.4.5 Zhlfunktionen 413
C.3.4.6 Realisierung von Ablaufsteuerungen 415
C.3.4.7 Diagnose und berwachungsfunktionen 419
C.3.5 Wortverarbeitung und hhere Funktionen 420
C.3.5.1 Wortbildung und Befehlsliste 420
C.3.5.2 Lade-, Transfer- und Vergleichsoperationen 423
C.3.5.3 Lade-, Transfer- und Vergleichsoperationen mit Zhlern 425
C.3.5.4 Lade-, Transfer- und Vergleichsoperationen mit Zeitgebern 426
C.3.5.5 Analgowertverarbeitung in speicherprogrammierbaren Steuerungen 427
C.3.5.6 Regelung in speicherprogrammierbaren Steuerungen 430
C.3.6 Programmierung mit symbolischen Parametern und Software-Bausteinen 432
C.3.6.1 Programmierung mit symbolischen Parametern 432
C.3.6.2 Programmierung mit Software-Bausteinen 433
C.3.7 Programmiereinrichtungen 434
C.3.8 Gerte fr Prozebedienung und Prozevisualisierung 435
C.3.9 Vernetzung von SPS-Systemen 435
bungsaufgaben 437
Weiterfhrende Literatur 437
Normen und Richtlinien 438
C.4 Numerische Steuerungen (NC) 438
C.4.1 Einfhrung und bersicht 438
C.4.2 Positioniersteuerungen 440
C.4.3 NC-Antriebe 440
C.4.4 Bahnsteuerungen 442
C.4.4.1 Zahl und Anordnung der NC-Achsen 442
C.4.4.2 Interpolation 444
C.4.4.3 Bahnfehlerkompensation 445
C.4.4.4 Bewegungsfhrung und Bahnplanung 447
C.4.4.5 Framekonzept 449
C.4.4.6 Koordinatentransformation 450
C.4.5 Kommunikation 451
C.4.6 Programmierung 452
C.4.6.1 Programmierung nach DIN 66025 452
C.4.6.2 Grafisch-Interaktive-Programmierung 453
C.4.7 Indikatoren der Leistungsfhigkeit 454
C.5 Feldbusse 455
C.5.1 Topologie von Feldbussen 458
C.5.2 Bitbus 460
C.5.3 Profibus 461
C.5.4 Interbus-S 464
C.5.5 CAN-Bus 466
C.5.6 AS-Interface 471
C.5.7 LON 472
C.5.8 SERCOS 475
C.6 Regelungstechnik 478
C.6.1 Einleitung 478
C.6.1.1 Unterschied zwischen Steuern und Regeln 478
C.6.1.2 Analoge und digitale Regler 479
C.6.1.3 Grundstruktur einer Regelung und Anforderungen 480
C.6.1.4 Beispiele aus der Praxis 481
C.6.2 Berechnung von Regelkreis- oder bertragungsgliedern 484
C.6.2.1 Zeitverhalten von bertragungsgliedern, Zeitdiagramme 484
C.6.2.2 Frequenzverhalten von bertragungsgliedern, Frequenzgang, Bode-Diagramm 491
C.6.3 Auslegung von Regelkreisen und Untersuchung der Stabilitt 493
C.6.3.1 Grundgleichung des Regelkreises 493
C.6.3.2 Stabilitt eines Regelkreises 497
C.6.4 Vorgehen beim Entwurf einer stabilen Regelung (Beispiel Spannungsregler) 499
C.6.4.1 Aufbau des Spannungsreglers 499
C.6.4.2 Stabilittsbedingung (Stabilittskriterium) 500
C.6.4.3 Beurteilung des Regelkreises mit dem Bode-Diagramm 500
C.6.4.4 Einschwingverhalten 504
C.6.4.5 Verbleibende Regelabweichung 505
D Einfhrung in die Elektromagnetische Vertrglichkeit (EMV) 507
D.1 Definition und Begriffe 507
D.2 Physikalische Gren und Einheiten 510
D.3 Elektromagnetische Kopplung 511
D.3.1 Leitungsgebundene Kopplungen 513
D.3.2 Die Wellenlnge Lamda (l) als Mastab 516
D.3.3 Gestrahlte Kopplungen 516
D.3.3.1 Verringerung von Kopplungen durch Schirmung 518
D.4 Funkentstr-Bauelemente 520
D.4.1 Kondensatoren 521
D.4.2 Induktivitten 521
D.4.3 Filter 523
D.4.4 Spezielle Entstrbauelemente 524
D.4.5 Schirmgehuse und Schirmmaterialien 525
D.5 Forderungen und Manahmen zur Realisierung der EMV 526
D.5.1 Eigenschaften von Signalen, Strabstand und parasitre Effekte 529
D.5.2 Gesetzliche Vorgaben 532
D.5.3 Normen 533
D.5.3.1 Fachgrundnormen und Grundnormen 535
D.5.3.2 Produktfamilien-Normen und Produktnormen 539
D.5.3.3 Sonstige Normen 543
D.6 EG-Konformittserklrung und CE-Kennzeichnung 544
D.7 Metechnik 545
D.7.1 Megerte 547
D.7.2 Dokumentation und Prfbericht 548
Zitierte Normen 548
Weiterfhrende Literatur 551
Anschriften 552
E Produktsicherheit 553
E.1 Einfhrung 553
E.1.1 Erwartungen der Benutzer 553
E.1.2 Gesetzliche Anforderungen 553
E.1.3 Elektrische Ausrstung 554
E.2 Sicherheit und Gefahr 555
E.2.1 Risiko 555
E.2.2 Risikobewertung 556
E.2.3 Anwendbare Normen 556
E.3 Betriebsbedingungen 557
E.3.1 Umgebungstemperatur der Luft 558
E.3.2 Luftfeuchte 558
E.3.3 Hhenlage 558
E.3.4 Verschmutzung 558
E.3.5 Ionisierende und nichtionisierende Strahlung 559
E.3.6 Vibration und Schock 559
E.3.7 Transport und Lagerung 559
E.3.8 Checkliste der Betriebsbedingungen 559
E.3.9 Anwendbare Normen 559
E.4 Mechanische Gefahren und Schutzmanahmen 559
E.4.1 Gefahrenquellen 559
E.4.2 Konstruktive Schutzmanahmen 561
E.4.3 Elektrische Schutzmanahmen 562
E.4.3.1 STOP 562
E.4.3.2 NOT-AUS 563
E.4.4 Anwendbare Normen 564
E.5 Elektrische Gefahren 565
E.5.1 Gefhrlicher Krperstrom 565
E.5.2 Lebensgefhrliche Auswirkungen 566
E.5.3 Gefhrliche Auswirkungen 566
E.5.4 Gefhrdungsbereiche 567
E.5.5 Stromimpulse 568
E.5.6 Energiegefahr 569
E.6 Schutzmanahmen gegen elektrische Gefahren 569
E.6.1 Prinzipielle Anforderungen 569
E.6.2 Komponenten der Isolationskoordination 570
E.6.3 Beispiel zur Koordinierung der Schutzmanahmen 572
E.6.3.1 Schritt 1: Identifizierung der externen Schnittstellen und der internen Stromkreise 572
E.6.3.2 Schritt 2: Bestimmung der Trennstellen 574
E.6.3.3 Schritt 3: Bestimmen der Parameter fr die elektrische Dimensionierung der Isolationen 576
E.6.3.4 Schritt 4: Auswahl der Abstnde 576
E.6.3.5 Schritt 5: Auswahl des Schutzleiterquerschnitts 577
E.6.4 Anwendbare Normen 578
E.7 Thermische Gefahren und Schutzmanahmen 578
E.7.1 Verbrennungen oder Verbrhungen 578
E.7.2 Arbeitsumgebung mit extremen Temperaturen 579
E.7.3 Wrmeerzeugende Komponenten 579
E.7.4 Schutzmanahmen 579
E.7.5 Anwendbare Normen 579
E.8 Strahlende Gefahren 580
E.8.1 Laser 580
E.8.1.1 Gefhrdung durch Laser 580
E.8.1.2 Schutzmanahmen 580
E.8.1.3 Anwendbare Normen 582
E.8.2 Ionisierende Strahlung 582
E.8.2.1 Gefhrdungen 582
E.8.2.2 Schutzmanahmen 582
E.8.2.3 Anwendbare Verordnungen 582
E.8.3 Elektromagnetische Strahlung 582
E.8.3.1 Gefhrdungen 582
E.8.4 Akustische Gefahren 583
E.8.4.1 Gefhrdung durch Lrm 583
E.8.4.2 Schutzmanahmen 583
E.8.4.3 Anwendbare Normen 583
E.9 Chemische Gefahren 584
E.9.1 Gefhrdungen 584
E.9.2 Schutzmanahmen 584
E.9.3 Anwendbare Normen 584
E.10 Biologische Gefahren 584
E.10.1 Gefhrdungen 584
E.10.2 Schutzmanahmen 585
E.10.3 Anwendbare Normen 585
Lsungen der bungsaufgaben 587
Sachverzeichnis 589
END
