By Werner Roddeck
In den letzten Jahren hat die immer stärker werdende Durchdringung von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik zur Bildung einer neuen Disziplin, der Mechatronik geführt. In diesem interdisziplinären Arbeitsgebiet der Ingenieurwissenschaften fließen selbstständige Fachgebiete wie Konstruktionstechnik, technische Dynamik, Modellbildung, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Antriebstechnik, Mikrorechnertechnik und Informatik zusammen. Nach einer Übersicht über die betroffenen Teilgebiete dieser Disziplinen wird die Verzahnung der Gebiete in typischen mechatronischen Produkten anhand von Beispielen dargestellt.
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Das in Bild 2-5 dargestellte neuartige Konzept besitzt keine Antrieb Gesamtsystem direkte mechanische Schiffsantrieb Schraube Verbindung zwischen Elektromotor Primärantrieb (Turbine) und Schraube mehr. Die Turbine treibt einen elektrischen Generator Getriebe Turbine an, der Strom erzeugt. Die Schraube sitzt direkt Generator auf der Welle eines Elektromotors, der sich mechanisches System elektrisches außerhalb des SchiffsSystem rumpfes in einer Gondel Erzeugung Antriebsleistung befindet. Die Antriebsleistung für den Elektromotor wird über Bild 2-5: Gesamtsystem eines Schiffsantriebs mit unterschiedlichen Subsystemen Kabel in diese Gondel übertragen.
Das Bild 2-13 zeigt das Schema eines Pendels und außerdem die an der Masse angreifenden Kräfte. Wird die Masse aus der Ruhelage um den Winkel j = j (t ) ausgelenkt, so wirkt auf sie infolge der Massenkraft Fg = m × g in der zur Auslenkung entgegengesetzten Richtung die Rückstellkraft Fr = m × g ×sinj. Die Bogenlänge beträgt dabei l ×j, die Beschleunigung && Durch Einsetzen in das l × j. 1) Dies ist eine Differentialgleichung, zu der noch zusätzlich die Anfangsbedingungen festgelegt werden müssen: j (t = 0) = j 0 j& (t = 0) = j& 0 = 0 Bei dieser Modellierung wurden natürlich wieder vereinfachende Annahmen getroffen, nämlich dass der Faden masselos ist und alle Masse in einem Punkt - dem Schwerpunkt - konzentriert ist.
Daher muss zur Erzeugung einer fortschreitenden Drehung die Ankerspannung durch einen elektromechanischen Schalter, den sogn. Kommutator, synchron mit der Drehung des Ankers ständig umgepolt werden. Das einfachste elektrische Ersatzschaltbild für den Gleichstrommotor ist in Bild 2-24 a) dargestellt. Es benutzt für die Beschreibung des elektrischen Verhaltens die Ankerinduktivität L, den Ankerwiderstand R und die elektromotorische Kraft (EMK) Ui als interne Spannungsquelle. Energiespeicher im System werden dabei vernachlässigt.