Das Buch erläutert, wie die Bestimmung der Netzlast und der vorzuhaltenden Leistung pragmatisch mit konventionellen und alternativen Planungsinstrumenten effizient durchgeführt werden kann.
Aktualisiert: 2022-03-01
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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Lösungsansatz entwickelt, der es ermöglicht, bewegte ferromagnetische Körper in direkten Lösungsverfahren gemäß der PEEC Formulierung einzubinden. Zur Berechnung der Induktivitäten wird dabei die zweidimensionale Lösung der magnetostatischen Poissongleichung mittels geeigneter Green'scher Funktion verwendet und hinsichtlich ihrer numerischen Stabilität und ihrer Eignung zur Berechnung von Stromverdrängungsverlusten mit der quasistationären FEM verglichen. In einem nächsten Schritt wird die PEEC Formulierung um die Berücksichtigung ferromagnetischer Materialien erweitert. Dazu wird der unter Verwendung einer statischen FEM Rechnung bestimmte Magnetisierungszustand des ferromagnetischen Körpers in eine PEEC-kompatible Darstellung konvertiert. Weiter wird die Nutzung von Systemsymmetrien zur Vereinfachung der Berechnung erörtert und es wird ein Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht, das dabei mögliche Auftreten von Singularitäten zu verhindern. Ferner wird erarbeitet, wie auch bewegte Körper durch geeignete Transformation berücksichtigt werden können.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Diese Arbeit behandelt die Eisenverluste in permanentmagneterregten Synchronmaschinen und erarbeitet eine in der Ingenieurspraxis umsetzbare Simulationsmethodik, welche die praktische Charakterisierung weichmagnetischer Werkstoffe durch erweiterte Messmethoden mit Werkstoffmodellen zur numerischen Berechnung verknüpft. Des Weiteren stellt diese Arbeit eine neuartige Berechnungsmethode vor, um den Rechenaufwand der numerischen Berechnung zu reduzieren. This work contributes itself to modeling of magnetic core losses in permanent magnet synchronous machines and develops a simulation method for engineering practices. This method combines the practical characterization of soft magnetic materials and the material models for numerical finite element calculation by using extended measuring methods. Furthermore, this work presents a novel calculation method that reduces numerical simulation effort.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Die Berechnung der Ummagnetisierungsverluste in den Blechpaketen elektrischer Maschinen stellt einen großen Unsicherheitsfaktor im Auslegungsprozess dar, was sich an maschinenspezifischen Korrekturfaktoren von ca. 1,5 bis 2,0 widerspiegelt. In der vorliegenden Arbeit werden ein numerisches sowie ein analytisches Verlustmodell für allgemeine Drehmagnetisierungen im magnetisch anisotropen Blech entwickelt. Der numerische Ansatz erreicht eine physikalische Verlusttrennung und hohe Extrapolationsfähigkeit, während der vereinfachte analytische Ansatz auf minimale Rechenzeit und schnelle Parametrierung optimiert ist. Die vorliegende Arbeit stellt für vier nichtkornorientierte Güten die gefundenen Verlustparameter in einen physikalischen Kontext, diskutiert deren Änderungen unter Schneiden per Laser, Schlagschere und Drahterodieren, unter mechanischen Zug- und Druckbelastungen bis 80 MPa sowie unter Temperaturen von −25°C bis 125°C. Eine permanenterregte Synchronmaschine dient zur Validierung eines speziell auf diese Verlustmodelle abgestimmten Post-Processing-Ansatzes. Es zeigt sich, dass die Berücksichtigung von Bearbeitungseinflüssen wesentlich für eine hohe Genauigkeit der Eisenverlustberechnung ist. Im Falle der betrachteten Maschine kann nahezu der komplette Korrekturbedarf auf das Stanzen und das Einpressen des Statorpakets zurückgeführt werden.
Aktualisiert: 2019-12-27
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In einer sensorlosen Regelung wird die aktuelle Rotorlage der elektrischen Maschine mit Hilfe eines Modells aus den Strömen und Klemmenspannungen des Motors geschätzt.
Während diese Schätzung im oberen Drehzahlbereich durch die Auswertung des Grundwellenmodells erfolgen kann, ist im Stillstand und im unteren Drehzahlbereich die Einprägung hochfrequenter Testsignale in die Maschine notwendig, um vorhandene Anisotropien auszuwerten.
Auf Grund ihrer Rotorbauform eignen sich permanenterregte Synchronmaschinen mit vergrabenen Magneten besonders für eine sensorlose Regelung im gesamten Ständerfrequenzbereich. Um die Systemkosten zu senken, sind die Maschinen häufig hinsichtlich ihrer Baugröße optimiert. Lokale Bereiche des Ständereisens befinden sich in magnetischer Sättigung. Unter Last wird dieser Effekt weiter verstärkt und führt zu einem ausgeprägten nichtlinearen Verhalten.
Die magnetische Sättigung beeinflusst das Betriebsverhalten der Maschine signifikant und stellt eine der Hauptursachen für Schätzfehler in sensorlos geregelten Antrieben dar. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung eines erweiterten analytischen Maschinenmodells zur Beschreibung des nichtlinearen Betriebs-verhaltens der Synchronmaschine. Das vorgestellte Modell bildet die auftretenden Sättigungseffekte der Maschine sowohl im Grundwellen- als auch im Oberwellenverhalten ab und ist die Basis für die Identifikation der Maschinenparameter und die sensorlose Regelung.
Aktualisiert: 2019-08-12
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Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss einzelner Fertigungseinflüsse auf den Magnetisierungsstrom und die Eisenverluste getrennt voneinander zu betrachten und infolgedessen eine genauere Berechnung zu erzielen. Im Vergleich zu vorherigen Arbeiten wird dies nicht ausschließlich anhand einzelner Maschinen vollzogen, sondern anhand einer großen Anzahl von 850 Maschinen durchgeführt.
Durch den Vergleich berechneter Magnetisierungsströme und Eisenverluste mit Leerlaufmessungen, werden zwei Themenschwerpunkte gesetzt. Dies betrifft zum einen den Einfluss von mechanischen Spannungen im Läuferblechpaket auf den Magnetisierungsstrom, hervorgerufen durch den zylindrischen Pressverband zwischen Welle und Läuferblechpaket. Dazu werden zunächst Messungen an einem modifizierten Einzelstreifentester durchgeführt. Durch mechanische Berechnungen werden die Ergebnisse aus dem Einzelstreifentester in eine elektromagnetische Rechnung eingebunden.
Zum anderen wird der Einfluss von Schnittkanten auf die Eisenverluste und den Magnetisierungsbedarf untersucht. Dazu finden Messungen drahterodierter bzw. wasserstrahlgeschnittener Blechstreifen statt, um eine annähernd ideale Referenzmessung zu besitzen. Um von den Messungen an einem Prototyp auf die zu erwartenden Messergebnisse der Serienmaschinen schließen zu können, wird zu Beginn der Einfluss des Laserstrahlschneidens auf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech untersucht. Schwerpunkt der Forschungen ist das Stanzen und der Werkzeugverschleiß des Stanzwerkzeugs. Die Messergebnisse werden in eine Magnetkreisrechnung eingebunden und die entwickelten Berechnungsmodelle anhand einer großen Anzahl von Maschinen validiert.
Abschließend werden die gewonnenen Ergebnisse bewertet und weiterführende Arbeiten aufgezeigt.
Aktualisiert: 2021-12-20
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