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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Der Auslegungsprozess elektrischer Antriebsstränge benötigt möglichst genaue Simulationsmodelle der einzelnen Komponenten, um frühzeitig die Effizienz und Leistungsfähigkeit einer Antriebsstrangkonfiguration bewerten zu können.
Hinsichtlich der Auslegung der elektrischen Maschine ist vor allem die Interaktion mit dem Inverter zu beachten. Die Taktfrequenz, das Modulationsverfahren und die Ansteuerparameter haben zusammen mit der Regelung einen wesentlichen Einfluss auf die Effizienz der elektrischen Maschine.
Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zur rechenzeiteffizienten Berechnung von Asynchronmaschinen unter Berücksichtigung von maschineneigenen und inverterspezifischen Stromharmonischen. Im Vergleich zur üblicherweise verwendeten transienten spannungsgetriebenen Finite-Elemente-Simulation ergibt sich mit der neu entwickelten Simulationsmethodik eine signifikante Verkürzung der Rechenzeit.
Aktualisiert: 2022-03-17
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Die Verlustberechnung induktiver Komponenten mit Folienwindungen basiert in der Regel auf Näherungsverfahren, die stark von den real auftretenden Verlusten abweichen können. In dieser Arbeit werden deshalb die Wicklungsverluste in Folien untersucht. Durch geeignete Annahmen werden zwei Folien unterschiedlicher Höhe in einem rotationssymmetrischen Kern so beschrieben, dass sie analytisch mittels eines zweidimensionalen Randwertproblems und komplexen Eigenwerten in den zusammengesetzten Bereichen gelöst werden können. Aus dem berechneten magnetischen Vektorpotential im Inneren der Komponente werden anschließend die Stromdichteverteilung in den Folien, die auftretenden Verluste und die Induktivität der Komponente berechnet. Die Verifikation erfolgt sowohl mit der Finite-Elemente-Methode als auch durch Messungen. Das in der Praxis oft verwendete Spiegelungsverfahren vereinfacht die Berechnung auf eine Dimension, es kann jedoch kein Mittelschenkel berücksichtigt werden. Außerdem werden exakte Lösungen nur dann erzielt, wenn die Folien die gesamte Wickelfensterhöhe einnehmen. Aus der Feldverteilung in der Komponente und der Stomdichteverteilung in den Folien lassen sich einige in der Praxis auftretende Effekte beschreiben. So führt der Skineffekt zu einer Stromverdrängung in axialer, sowie bei höheren Frequenzen auch in radialer Richtung. Der Proximityeffekt wird sowohl durch den Luftspalt im Mittelschenkel als auch durch die Beeinflussung der Folien untereinander verursacht und führt zu zusätzlichen Verlusten. Daraus lassen sich Empfehlungen für den Aufbau einer induktiven Komponente geben, um die Verluste gering zu halten. Bei hohen Frequenzen wird gezeigt, dass hohe dünne Folien zu bevorzugen sind. Anders als bei Runddrähten sollen Folien möglichst eng zueinander gewickelt werden. Im Wickelfenster ist der Abstand der Folien zum Luftspalt möglichst groß zu wählen.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Von jedem Studenten der Elektrotechnik auf Hochschulen und Höheren Technischen Lehranstalten werden heute vertiefte Kennt nisse auf dem Gebiete der Bauelemente erwartet. Das vorliegende Buch will eine Einführung in das Gebiet der wichtigsten passiven Bauelemente, der Widerstände, Kondensatoren, Spulen und ihrer Werkstoffe geben. Obwohl hier eine Reihe von wichtigen Tatsachen mitgeteilt wird, ist es vor allem mein Ziel gewesen, auf Zusammen hänge hinzuweisen, Erklärungen zu geben und - so oft als möglic- durch sinnvolle Normierung vielfältige Gesetze auf einen Nenner zu bringen. Vollständiges Tatsachenmaterial darzubieten, muß den Hand büchern und Spezial werken überlassen bleiben. Der Leser findet in Kap. 1 über Widerstände und ihre Werkstoffe die Grundgesetze über den Verlauf des spezifischen Widerstandes von unmagnetischen und magnetischen Leiter-Werkstoffen in einem sehr weiten Temperaturbereich, ferner Kalt-und Heißleiter sowie die Grund gesetze über Erwärmung, Temperaturgleichgewicht und Höchsttempera tur von Widerständen. Bei der Besprechung der Festwiderstände wird die Bedeutung der DIN-Normblätter für dieses Gebiet deutlich. Vari storen und Photowiderstände dienen als Beispiele für Spannungs-und Lichteinfluß auf den Leitwert. Der Frequenzabhängigkeit von Widerständen durch unvermeidliche Induktivitäten und Kapazitäten sowie dem Skineffekt ist ein größerer Abschnitt vorbehalten. Die Supraleitfähigkeit wird als Skineffekt bei Gleichstrom dargestellt. Das thermische Rauschen und das Strom rausehen von Widerständen beschließt das 1. Kapitel.
Aktualisiert: 2023-01-30
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Aktualisiert: 2022-06-03
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Aktualisiert: 2023-04-04
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