Virtuelles Praktikum

Das virtuelle Praktikum wurde von Prof. Dr.-Ing. habil. Manfred Kronberg erstellt.

• 1. Was ist ein virtuelles Experiment?
• 2. Ein „virtuelles Praktikum" für die Leistungselektronik
• 3. Aufbau und Gestaltung des virtuellen Praktikums
• 4. Voraussetzungen zur Durchführung des virtuellen Praktikums
• 5. Versuchsanleitungen
• 6. Modelle und Datensätze

1. Was ist ein virtuelles Experiment?

Ebenso wie das reale Experiment untersucht das virtuelle Experiment leistungselektronische Systeme in ihrer Anwendung. Das virtuelle Experiment wird mittels eines Rechners, geeigneter Software und dem Modell der Experimentieranlage durchgeführt.

Das Modell der Experimentieranlage ist ein Abbild der zu untersuchenden Anlage. Es ist in der Regel sehr komplex, weil es aus den Teilmodellen aller Funktionseinheiten der realen Versuchseinrichtung besteht.

Das Ausführen des virtuellen Experiments zeitigt die gleichen Ergebnisse, wie man sie in der Realität erhalten würde.

Deshalb sind notwendigerweise andere Fachgebiete wie die Antriebstechnik, die industrielle Elektronik, die elektrische Energietechnik und die elektrischen Maschinen in die Modellierung eingeschlossen und ebenfalls Gegenstand des Experiments.

2. Ein "virtuelles Praktikum" für die Leistungselektronik

Ein virtuelles Praktikum Leistungselektronik umfasst alle Experimente, die notwendig sind, um:

- Dem Studenten eine Anschauung vom Fachgebiet, den Komponenten und Geräten in ihrer technischen Ausführung sowie zu deren Wirkungsweise, Eigenschaften und Verhalten zu vermitteln.

- Es lässt ihn praxisrelevante Erfahrungen sammeln und fördert ganz wesentlich das "Begreifen".

- Es lehrt die Methoden der experimentellen Analyse.

- Das virtuelle Praktikum zeigt, inwieweit eine gelehrte Theorie sich der Realität nähert, wofür man sie anwenden kann und was man zu ihrer Vervollkommnung tun muß.

Für das virtuelle Praktikum Leistungselektronik sind die Modelle zu nachfolgenden virtuellen Experimenten (Titel kursiv gedruckt) erarbeitet worden. Sie stehen zur Unterstützung der Präsenzlehre zur Verfügung.

3. Aufbau und Gestaltung des virtuellen Praktikums

Das virtuelle Praktikum besteht aus den eigentlichen virtuellen Versuchseinrichtungen, die in Form ihrer Modelle existieren und als solche in den Versuchsanleitungen beschrieben und dokumentiert sind. Die Versuchsanleitungen folgen der nachstehenden Gliederung:

• Gegenstand und Ziele des Versuchs
• Einführung und Theorie zum Versuch mit Literaturangaben
• Beschreibung und Begründung der virtuellen Versuchseinrichtung (des Modells, Versuchsobjekt, Messeinrichtung, Kalibrierung, Praxisbezug)
• Aufgaben und Anleitung zu deren Erfüllung
• Ausgewählte Ergebnisse zur Selbstkontrolle
• Hinweise zur Diskussion der Ergebnisse und deren Gültigkeit

Es besteht ein enger Bezug zum Lehrbuch "Leistungselektronik" (Lappe, Conrad, Kronberg; VT GmbH Berlin; 2. Auflage) . Die dort vermittelte Denkweise, die Art der Bezeichnungen und die verwendeten Formelzeichen liegen auch dem virtuellen Praktikum zugrunde.

Das virtuelle Praktikum stellt eine in sich geschlossene und selbständig zu absolvierende Lehreinheit dar. Es ist unerheblich, ob das virtuelle Praktikum im Zuge der Vorlesungen, Übungen und Praktika genutzt wird, oder ob es eigenständig im Rahmen eines Selbststudiums oder einer Weiterbildung "gefahren" wird. Vorteilhaft ist seine Nutzung als Ergänzung zum Studium der in Lehrbüchern dargestellten Theorie.

Im virtuellen Praktikum stehen in der Regel mehrere, unterschiedlich stark vereinfachte Modelle zur Auswahl. Mit ihrer Hilfe lässt sich die Realität vereinfacht abbilden und der Grad der Vereinfachung an das Auffassungsvermögen des Lernenden anpassen. Diese schrittweise Näherung erleichtert das Verstehen und erweist sich als Vorteil gegenüber der realen Versuchseinrichtung.

4.Voraussetzungen zur Durchführung des virtuellen Praktikums

1. Materielle Voraussetzungen:

Die Verfügbarkeit eines Softwaresystems zur Transientensimulation und zur Auswertung, sowie der grafischen Darstellung der Ergebnisse. An der TU Chemnitz sind dies bevorzugt die Systeme Simplorer (Ansoft), SMART SPICE (Silvaco Data Systems GmbH) und Mathematica (Wolfram Research [eng], [de]).

Für die hier zur Verfügung stehenden Versuche ist die Vollversion von Simplorer Version 4.0 notwendig

2. Versuchsanleitung

Zur Druchführung des Praktikums stehen Ihnen Versuchsanleitungen für jeden Versuch zur Verfügung. Diese liegen als *.html Datein vor und sind durch anklicken der Titel der Versuche erreichbar.

5. Versuchsanleitungen

1. Thermisches Verhalten eines Thyristors

2. Kurzschlußversuch

3. Netzrückwirkungen

6. Modelle und Datensätze

Die notwendige Prozedur zur Teilnahme am virtuellen Praktikum ist auf der Seite zur Anforderung der Modelle und Datensätze aufgezeigt. Die zum Versuch notwendigen Modelle und Datensätze schicken wir Ihnen dann per e-mail zu.