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Diese Diplomarbeit befasst sich mit den Möglichkeiten, ein Gebäude, in welchem Menschen mit körperlichen und / oder geistigen Einschränkungen betreut untergebracht sind, mit Hilfe eines Gebäudeautomationssystems energieeffizienter zu machen und den Wohnkomfort der Bewohner zu erhöhen.
Es soll verdeutlicht werden, dass sich die Verringerung des Energieverbrauchs und eine gleichzeitige Steigerung des Wohnkomforts nicht gegenseitig ausschließt, sondern beides mit Hilfe intelligenter Regelungen gleichzeitig umsetzbar ist.
Problemstellung:
Zur Einhaltung der Verordnung (EU)2019/1781 müssen gegenwärtige Einphasenmaschinen konstruktiv angepasst werden. Um die Produktzuverlässigkeit zu gewährleisten, sind Anlaufprüfungen mit unterschiedlichen Belastungs- und Trägheitsmomenten nötig. Besonders von Bedeutung sind hier die Anlaufzeiten der Maschinen, Abschaltzeiten und Abschaltspannungen des Anlaufkondensators.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, darzustellen wie mit einfachen Mitteln ein Prüfstand für diese Aufgabe umgesetzt werden kann. Des Weiteren wird auf Besonderheiten und Probleme bei Prüfungen von Einphasenmaschinen eingegangen. Die Vorgehensweise der Anlaufprüfung wird exemplarisch an einem Modell vollzogen. Es erfolgt eine Auswertung der Messergebnisse und der Vergleich mit berechneten Werten. Abschließend wird noch eine Fehlerbetrachtung durchgeführt.
Die Messungen haben gezeigt, dass die hier betrachteten Maschinen alle vorgegebenen Parameter einhalten. Es wurden Kennlinien für maximale konstante Belastungsmomente und Trägheitsmomente im Anlauf erstellt. Zusätzlich wird eine Berechnungsmöglichkeit der Anlaufzeit aufgezeigt.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Modellierung eines hydraulischen Antriebs, der aus drei Hauptkomponenten besteht: dem Frequenzumrichter, dem Elektromotor und der Pumpe. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Modellbildung für Elektromotoren, insbesondere für Asynchron- und Synchronmotoren.
Im Auftrag eines Unternehmens soll die Grundausrüstung für ein standardisiertes, modulares und lieferzeitoptimiertes Fertigungssystem für Elektronikmontagen elektrotechnisch projektiert werden. Unter Einhaltung der geltenden Normen sind die benötigten elektrischen Betriebsmittel gemäß ihres Verwendungszwecks auszuwählen und die nötigen Stromlaufpläne zu erstellen.
Schwerpunkte:
- Entwicklung einer geeigneten Steuerungshierarchie
- Dimensionierung und Auswahl geeigneter Betriebsmittel
- Entwurf eines standardisierten Schaltschranklayouts
- Erstellen der benötigten Schaltungsunterlagen
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein prognosebasiertes Dimensionierungsverfahren für Speichersysteme im Einsatzfall Lastspitzenkappung mit "Begrenzung der Jahreshöchstlast" entwickelt. Ausgehend von den theoretischen Überlegungen zum möglichen Ablauf der Dimensionierung, konnte das Verfahren erfolgreich in ein MS VBA Programm implementiert werden, welches dann die zur Speicherdimensionierung notwendigen Berechnungen vollständig automatisiert durchführt.
Dieses umfasst auch ein entwickeltes Näherungsverfahren zur Bestimmung des optimalen Speicherenergieinhaltes sowie die Erzeugung von verschiedenen Modifikationen eines vorliegenden Lastgangs. Dabei besteht noch Optimierungspotenzial hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit, da die Simulation von Jahreslastgängen mit einer hohen Anzahl an Lastgangvariationen mehrere Stunden bis Tage in Anspruch nehmen kann.
Für die Bewertung des Verfahrens und der erstellten Algorithmen erfolgte ein umfangreicher Test am Beispiel der Lastgangdaten einer realen Industrieanlage zur Fahrzeugproduktion. Dabei wurde ausschließlich die im Programm implementierte, häufig genutzte Variante der Lastspitzenkappung bei jährlicher Abrechnung betrachtet und die benötigten Simulationsparameter aus aktuellen Großprojekten, Stromtarifen und der Literatur recherchiert.
Die weiteren Möglichkeiten zur Reduzierung der Netzentgelte sind noch nicht im Programm enthalten, können jedoch aufgrund der im Rahmen der Arbeit geschaffenen Programmstruktur einfach eingebunden werden.
Zentraler Bestandteil der Diplomarbeit ist die Konzeptentwicklung zur Umrüstung eines Querverschiebewagens innerhalb eines Karosseriespeichers. Dabei soll das bisher verwendete Kommunikationssystem PROFIBUS durch den neueren Ethernet-Standard PROFINET ersetzt werden. Gleichermaßen ist es notwendig, eine neue Konzeption für die Datenübertragung zu ermitteln, da die verbaute Stromschiene nicht dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Unterstützung von Industrial Ethernet und eine sichere Kommunikation in Echtzeit sind notwendige Voraussetzungen, die es zu berücksichtigen gilt. Im Rahmen der Modernisierungsplanung werden die Vor- und Nachteile ausgewählter Möglichkeiten erörtert und anschließend ein Konzept inklusive Einbindung in die bestehende Anlage für das resultierende Ergebnis erstellt.
Zur Volkswagen Sachsen GmbH gehört neben dem Fahrzeugwerk Zwickau, dem Motorenwerk Chemnitz und der Gläsernen Manufaktur Dresden auch der Sonderfahrzeugbau Sankt Egidien. Am Standort Sankt Egidien finden die Entwicklung und der Umbau von Sonderfahrzeugen der Volkswagen AG statt. Dazu zählen unter anderen Taxen, Kommandofahrzeuge der Feuerwehr, Fahrschul-, Polizei- und verdeckte Kriminalpolizeifahrzeuge.
Um die Entwicklung der verschiedensten Sonderfahrzeugumfänge zu gewährleisten, werden Erprobungsfahrzeuge aufgebaut. Ein Grundfahrzeug wird organisiert, teilweise zurück gebaut, elektrische Leitungen und elektronische Bauteile werden neu montiert. Nach dem Umbau findet eine ausgiebige Testung statt. Sinn und Zweck der Erprobung ist das Sicherstellen aller Funktionen und der Kompatibilität dieser Komponenten im Verbund mit dem Grundfahrzeug sowie das allumfängliche Testen neuerer Software. Elektronische Bussignale werden ausgewertet, Fehlerspeicher ausgelesen und dokumentiert. Nur bei einwandfreiem Betrieb werden Kundenfahrzeuge aufgebaut.
Ziel der Diplomarbeit ist es den Erprobungsprozess zu optimieren, indem ein „Konzept“ für eine kostengünstigere und „einfachere“ Testmöglichkeit für elektronische und elektrische Komponenten entsteht. Dafür soll die Bordnetzstruktur eines ID.3 Fahrzeuges in Form eines HIL aufgebaut werden. Dieser soll den Großteil der elektrischen Komponenten des Grundfahrzeuges, sowie eines verdeckten Polizeiwagens abbilden. Nach Inbetriebnahme des HIL müssen auftretende Ereignisspeichereinträge ausgelesen, analysiert und bestmöglich behoben werden. Zusätzlich soll eine Prüfmatrix erstellt werden, um das Erproben von Bauteilen und Softwareständen zu erleichtern. Es soll dem Anwender ermöglicht werden, strukturiert Bauteile am HIL zu testen und die Ergebnisse korrekt zu bewerten.
Die Diplomarbeit behandelt die Firmwareentwicklung für die Bluetooth-Anbindung eines Maschinenüberwachungssensors. Mittels Bluetooth werden die gemessenen Beschleunigungswerte zur Weiterverarbeitung übermittelt. Da der Maschinenüberwachungssensor batteriebetrieben ist, wird die Bluetooth Low Energy Spezifikation verwendet. Bei dem Mikrocontroller handelt es sich um einen Multi-Band Wireless System-On-Chip.
Im Rahmen der Diplomarbeit wird eine Komponentenarchitektur erstellt, um basierend darauf die Firmware zu entwickeln. Die zu implementierenden Hauptkomponenten bestehen aus dem Einlesen der Vibrationswerte, sowie dem Aufbau der Bluetooth-Kommunikation und dem Senden der gemessenen Werte. Erstellt, getestet und analysiert wird die Firmware auf einem Evaluation-Board. Abschließend erfolgt ein Funktionstest, bei welchem die Vibrationswerte an einen Master gesendet werden. Hierfür werden am Master, nach erfolgreichem Verbinden mit dem Evaluation-Board, die Daten empfangen und angezeigt.
Im Rahmen der Diplomarbeit soll ein System entwickelt werden, welches Schweißnähte mit Hilfe eines Triangulationssensors prüft und bewertet.
Nach einer theoretischen Betrachtung des Laser-Triangulationsverfahrens werden die wichtigsten Eigenschaften von Schweißnähten beschrieben. Mit einer Marktrecherche wird ein Überblick über die aktuell verfügbaren Triangulationssensoren mit deren Eigenschaften erstellt. Parallel dazu wird eine Recherche zur möglichen Auswertesoftware vorgenommen.
Schwerpunkt der Arbeit ist der Aufbau eines Funktionsmusters zum Testen der Hardware- und Software-Schnittstellen. Die dafür notwendige Hardware ist auszuwählen und in einem E-Plan zusammenzufassen.
Es ist ein Prüfablauf von der Aufnahme bis zur Auswertung zu erstellen. Die Beschreibung der Software und der benötigten Schnittstellen ist übersichtlich vorzunehmen.
Zur Auswertung unterschiedlicher Merkmale sind verschiedene Algorithmen zu programmieren. In Kombination sollen diese eine objektive Beurteilung der Nahtbeschaffenheit ermöglichen.
Die Dokumentation des entstandenen Systems ist zu erstellen und die Funktion anhand von realen Schweißnähten nachzuweisen.
Zur Erfüllung zukünftiger Gesetzesvorgaben (Dekarbonisierung) und den MAN Unternehmenszielen (Nachhaltigkeit) werden Mobilitätslösungen mit rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugtechnologien benötigt. Daraus resultiert eine neue Architektur für die Auslegung und Umsetzung von Hochvoltkomponenten (HV-Komponenten) und deren Integration ins Fahrzeug. Normen für die Mobilität von morgen stehen aufgrund des neuen Aufgabenfeldes noch in den Anfängen und in der Erarbeitungsphase. Somit ist eine Standardisierung der Elektromobilität unerlässlich. Zur Erreichung der Zielvorgaben wurden von einem Dienstleister zehn MAN Dieselfahrzeuge zu Battery Electric Vehicles (BEVs) umgerüstet. Der Dienstleister erbrachte alle Entwicklungsaktivitäten selbstständig ohne Anforderungen zur Umsetzung von MAN Normen. Zwei Feldversuchsfahrzeuge CNL (26t) sollen nach einer Kundenerprobungszeit im Verteilerverkehr von drei Jahren einer spezifischen Untersuchung unterzogen werden, um Know-how mit der BEV-Technologie zu gewinnen. Fokus dieser Diplomarbeit sind die Hochvoltleitungen und deren Verlegung. Die gewonnenen Projekterfahrungen sollen unterstützend zum Reifeprozess der neuen Technologie und der Normung beitragen.
Teilaufgaben der Arbeit:
• Grundlagenrecherche/Normenrecherche und Messmethodiken zur Beurteilung (Befunddokumentation, Analyse der Auswirkungen von Biegeradien auf elektrische Leiter etc.)
• Erarbeitung einer Vorgehensweise zur Datenerhebung von Hochvoltkomponenten. Dazu zählen die Planung des Projektablaufs und der erforderlichen Arbeitsschritte zur Demontage der Leitungen. Die Einzelkomponenten sollen in einer Datenbank digital erfasst und für weitere Untersuchungen logistisch archiviert werden.
• Erstellung einer Befunddokumentation auf Gesamtfahrzeugebene mit Fokus auf Leitungsverlegung, Biegeradien und Austrittswinkeln sowie Verbindungen an HV-Komponenten.
• Im ausgebauten Zustand der obigen HV-Komponenten erfolgen detailliertere Untersuchungen. Es sollen optische und je nach Möglichkeit messtechnische Prüfverfahren angewandt werden. Darüber hinaus werden Zustandsanalysen durchgeführt und mögliche Fehlerquellen dokumentiert. Die detaillierten Ergebnisse fließen in die Gesamtbefunddokumentation ein.
Ziel der Diplomarbeit ist nach Stand der Technik die Herleitung einer Aufbaurichtlinie für die zukünftige HV-Leitungsverlegung in BEV-Fahrzeugen. Diese und das Ergebnis des Abgleichs der Norm mit dem Ist-Stand am Untersuchungsträger dienen dazu die Reifung und die Optimierung interner und externer Normen mit einem Maßnahmenkatalog zu unterstützen.
Im Abschnitt Theoretische Grundlagen soll zu Beginn der aktuelle Stand der Photovoltaikindustrie dargestellt werden. Anschließend wird die deutsche Situation als mitteleuropäisches Land hervorgehoben, um das Potenzial der Technologie vor Ort einschätzen zu können. In den folgenden Schritten wird die grundlegende Technologie, die aktuelle Marktsituation und der Aufbau wichtiger weiterer Elemente wie z.B. des Wechselrichters herausgearbeitet.
Zum Schluss wird ein Ausblick auf zukünftige Speichersysteme abgegeben. Im dritten Kapitel wird die Berechnung der Netzspannung des Gesundheitszentrums Rudolph Virchow Klinikum Glauchau ohne PV-Anlage vorgestellt.
Anschließend wird die potenzielle Anlage auf dem Dach des Rudolph-Virchow-Klinikums Glauchau genauer erläutert. Zunächst wird eine Analyse des Standortes vorgenommen und anschließend ein Dreiviertelmodell mit Software der Firma AutoCAD und PV-Sol erstellt.
Weiterhin folgt ein Vergleich der PV- Anlagen mit und ohne Speicher. Der Modultyp, der in Summe die größte Leistung erbringen könnte, wird anschließend mit PV-Sol simuliert.
Die Ergebnisse dienen der Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Anlage. Im nächsten Kapitel soll die Netzspannung des Rudolph Virchow Klinikums Glauchau mit PV-Anlage ermittelt werden, um den daraus abgeleiteten Einfluss auf das Netz darstellen zu können. Im abschließenden Kapitel Zusammenfassung erfolgt eine Analyse der Ergebnisse und eine Bewertung des Nutzens und der Kosten einer möglichen Photovoltaikanlage für das Gesundheitszentrum - Rudolph Virchow Klinikum Glauchau
Das Thema der Diplomarbeit ist die Untersuchung auf Realisierbarkeit, inwiefern sich ein Elektrodenkessel zur alternativen Wärmeerzeugung neben den aktuellen Wärmeerzeugern Gasheizhaus und Blockheizkraftwerk in das bestehende Versorgungsnetz eines Fahrzeugwerkes integrieren lässt, um diese mit verminderter Last und damit mit geringerem Erdgaseinsatz betreiben zu können.
Der Klimawandel und damit einhergehend der CO2-Ausstoß ist in aller Munde und vor allem die Schwer- sowie Automobilindustrie haben auf diese Emissionen einen erheblichen Einfluss. Weiterhin ist seit Beginn des Jahres 2022 die Energieversorgung Europas immer volatiler geworden, sodass nach Alternativen zur konventionellen Erdgasverbrennung gesucht wurde und folglich ein Konzept erarbeitet werden soll, wie man den herkömmlichen Erdgaseinsatz substituieren oder zumindest minimieren kann, indem man die Wärmeversorgung eines Fahrzeugwerkes umstellt und auf eine geeignete Power-to-Heat Lösung als Alternative setzt.
Dazu sollen zuerst Grundlagen gelegt und ein Überblick über die vorhandene Elektroenergie- und Wärmeenergieinfrastruktur geschaffen werden. Im Anschluss erfolgt eine Prüfung des Umspannwerkes und der untergeordneten Schaltanlagen sowie eine Betrachtung der werkseigenen Wärmeenergieerzeugungsanlagen. Anhand dieser Vorbetrachtungen soll dann schließlich die Integration einer geeigneten Power-to-Heat-Lösung überprüft und ein Grobkonzept erstellt werden, welches in weiteren Planungsschritten detailliert wird, was jedoch nicht mehr Bestandteil dieser Arbeit darstellen soll.
Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Machbarkeit der Anwendung resistiver Sensoren auf textilen Materialien zur Messung des Auflagedrucks auf kompressiblen Untergründen. Die Recherche hat gezeigt, dass es bereits Anwendungen im medizinischen und
weiteren Sektoren, wie zum Beispiel im Sport, gibt. Die Arbeit konzentriert sich auf die Möglichkeit der direkten Herstellung von Sensoren auf Textilien.
Zwei Herstellungsverfahren für leitfähige Strukturen auf textilen Substraten werden untersucht. Die verwendeten Verfahren zur Herstellung leitf¨ahiger Strukturen auf Textilien umfassen das Pulverdruckverfahren und die Stickerei. Die Stickerei ermöglicht die Platzierung von leitfähigen Fäden bzw. Kabeln auf Textilien, während der Pulverdruck mit funktionalen Pulvern leitfähige Strukturen auf Textilien erzeugt.
Obwohl es bereits eine Vielzahl von Messsystemen für die Erfassung des Auflagedrucks gibt, zielt diese Arbeit darauf ab, Sensoren auf einem textilen Substrat speziell für den Einsatz in einer Auflagedruck-Messmatte im Reitsport zu entwickeln.
Die experimentelle Untersuchung umfasst Zugversuche und Druckbelastungstests. Zunächst werden Zugversuche durchgeführt, um die Dehnungseigenschaften der Textilien zu bestimmen, sowie die Änderung des elektrischen Widerstandes von aufgebrachten Pulverstrukturen bei Dehnung. Darüber hinaus werden zyklische Zugversuche durchgeführt, um die Stabilität der aufgetragenen leitfähigen Strukturen zu überprüfen. Mithilfe dieser Informationen wurde ein Trägermaterial aus mehreren textilen Substraten für weitere Versuche gewählt.
Des Weiteren wird die Änderung des elektrischen Widerstands von aufgebrachten Stick- und Pulverstrukturen während zyklischen Druckbelastungstests auf kompressiblen Untergrund untersucht und verglichen.
Die Ergebnisse der Druckbelastungstests deuten darauf hin, dass die Stick- und Pulverstrukturen eine Veränderung des elektrischen Widerstands während zyklischer Druckbelastung aufweisen. Es wurde beobachtet, dass der elektrische Widerstand während der Belastung
der Pulverstrukturen abnimmt und nach der Entlastung ansteigt. Die gestickten Strukturen weisen gegenteiliges Verhalten auf. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten für die Entwicklung von textilen Sensorlösungen zur Erfassung von Auflagedruck auf kompressiblen Untergründen.
Die Bachelorarbeit zeigt die Komplexität und Herausforderungen bei der Entwicklung von resistiven Sensoren auf textilen Materialien für medizinische und sportliche Anwendungen.