Das Selbstlernmaterial lässt sich in zwei Schwerpunkte unterteilen. Im ersten Teil werden die klassischen Grundlagen der elektrischen Maschinen und mechanische Grundlagen rotierender Maschinen vorgestellt. Als prominente Vertreter der elektro‐magnetischen Energiewandler werden speziell die Drehfeldmaschinen als wesentliche Betriebsmittel der dezentralen Energieerzeugung in ihrer Funktion erläutert. So wird, angefangen mit einer Wiederholung von symmetrischen Drehstromschaltungen (einphasiges Ersatzschaltbild) und aufbauend auf dem Transformatormodell aus den Grundlagen der E‐Technik, zunächst ein einphasiges Ersatzschaltbild für Drehstromtransformatoren ermittelt.

Dieses Ersatzschaltbild wird für rotierende (Drehfeld)maschinen weiterentwickelt und im Folgenden als Berechnungsgrundlage zur Umrechnung von elektrischen und mechanischen Größen elektrischer Maschinen am Netz (konstante Ständerspannung, und Frequenz) herangezogen. Auf diesem Weg werden dir die wichtigsten Grundlagen für die Auslegung bzw. Dimensionierung von Anlagen und Applikationen der dezentralen Energieerzeugung bzw. der elektrischen Antriebstechnik vermittelt. Es wird als Ergänzung zum klassischen Fach der elektrischen Maschinen zusätzlich auf die Raumzeigerdarstellung der Synchronmaschine (Vollpolläufer wie auch Schenkelpolläufer) eingegangen und die Entwicklung entsprechender Modelle inkl. einer feldorientierten Ständerstrom‐ bzw. Drehzahlregelung erläutert.

Dieser Teil des Selbstlernmaterials soll dir ein grundlegendes Verständnis der dynamischen Vorgänge elektrischer Maschinen vermitteln und die Verbindung dieser Veranstaltung zu weiterführenden Inhalten bezüglich geregelter Antriebe herstellen.

Im zweiten Teil „Leistungselektronik“ wird der selbstgeführte Stromrichter als wichtigstes Stellglied der elektrischen Antriebe näher vorgestellt. Wiederum sollen Grundlagen zwecks Auslegung und Dimensionierung entsprechender Schaltungen vermittelt werden. Ausgangspunkt hierfür ist ein verallgemeinerter Leistungsbegriff, für dessen entsprechende Anwendung auf periodische nicht sinusförmige elektrische Größen messtechnische Grundlagen wie „ die Mittelwert‐ und Effektivwertberechnung sowie die Fourier‐ bzw.
Grundschwingungsanalyse“ wiederholt werden. Grundlegende Leistungshalbleitertypen werden als wesentliche Bauteile leistungselektronischer Schaltungen vorgestellt. Darüber hinaus wird das Prinzip der Stromkommutierung als wichtigste Grundlage für das Verständnis der prinzipiellen Funktion leistungselektronischer Schaltungen angesprochen. Auf Basis grundlegender Schaltungen (einfache DC/DC‐Wandler‐Schaltungen: Hoch‐, 3 Tiefsetzsteller) werden schließlich Vierquadrantensteller bzw. einphasige und anschließend dreiphasige Wechselrichter, welche heutzutage die gängigen Stromrichtertypen für die Ansteuerung elektrischer Maschinen darstellen, entwickelt.

Der inhaltliche Schwerpunkt liegt hierbei in der Ansteuerung dieser Schaltungen durch entsprechende Pulsweitenmodulations (PWM) – Verfahren, um die Studierenden zu befähigen, mit diesen Kenntnissen Schaltungen der elektrischen Antriebstechnik in Betrieb zu nehmen und ggf. weiterzuentwickeln.