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    Zur Berechnung einseitigmagnetischer Zugkräfte in Drehfeldmaschienen (1981)
    Springer
    Electrical engineering 63 (1981), S. 117-124 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents Unbalanced magnetic pull (u.m.p.) in induction and synchronous machines is usually calculated by integrating the mechanical tension on the eccentric rotor around its surface. The invariant u.m.p. follows from parametric magnetic fields in the air-gap caused by a 2-pole-oscillation of the magnetic resistance. Whe deriving the u.m.p. from the magnetic energy it bcomes evident that the energy of the parametric waves is always zero. The apparent discrepancy between the
    Notes: Übersicht Bei dem herkömmlichen Berechnungsverfahren für die einseitig magnetischen zugkräfte in Drehfeldmaschinen geht man von den Maxwell'schen Zugspannungen aus, die auf einen exzentrischen Läufer wirken. Der zeitlich konstante einseitig magnetische Zug ergibt sich aus parametrisch erregten Luftspaltfeldern, welche durch Leitwertschwankungen der Polpaarzahl eins entstehen. Die alteinative Ermittlung der Zugkräfte aus der magnetischen Energie des Luftspaltfeldes zeigt, daß Leitwertrehwellen der Polpaarzahl eins keinen Beitrag liefern. In dem Aufsatz wird der scheinbare Widerspruch zwischen den beiden Berechnungsverfahren aufgeklärt. Sowohl die Behandlung in mathematisch geschlossener Form als auch die Anwendung der Drehfeldtheorie ergeben, daß neben den bisher bekannten Gleichkräften bei Läuferexzentrizitäten zusätzliche Wechselkräfte entstehen, deren Frequenz bei statischen Exzentrizitäten gleich der doppelten Netzfrequenz und bei dynamischen Exzentrizitäten gleich der doppelten Schlupffrequenz ist. Die Amplituden der Wechselkräfte hängen von Polzahl und Größe der Verlagerung ab; bei zweipoligen Maschinen liegen sie in der Größenordnung von 50% der Gleichkräfte. Die Kräfte werden für Sperisung der Maschine aus einem starren Netz und mit konstanten Strom berechnet. Bei kleinen Exzentrizitäten sind die Unterschiede gering. Die bisher nicht beachteten einseitig magnetischen Wechselkräfte wurden an zwei Maschinen auch experimentell nachgewiesen. Um die fundamentalen Wirkungsmechanismen offen zu legen, wurden in der Arbeit Eisensättigung und Läuferrückwirkung vernachlässigt und nur der Grund-Strombelag berücksichtigt.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01578411
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 2
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    Exzentrizitätsfelder als Ursache von Laufinstabilitäten bei Asynchronmaschinen (1982)
    Springer
    Electrical engineering 65 (1982), S. 271-281 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents The starting point of the investigations is the calculation of harmonic fields in the air gap of cage induction motors with rotor eccentricity taking armature reaction into account. By means of harmonic fields and armature reaction current distribution the steady unbalanced magnetic pull is calculated, which arises from both the radial Maxwell tensile stress and the tangential electrodynamic force. The total unbalanced force acting upon rotor consists of two rectangular components, one of them is well known unbalanced force pulling rotor always to spot of shortest air gap length and thus being related to electro-magnetic spring constant and the second component is a force with its action line always perpendicular to the first one. From the equations of motion of the rotor shaft it is shown that the last mentioned force component is acting like an external mechanical damping force.
    Notes: Übersicht Ausgangspunkt der Untersuchungen ist die Berechnung der Induktions-Drehfelder im Luftspalt von Induktionsmaschinen mit Käfigläufer bei exzentrischer Läuferlage unter Berücksichtigung der Rückwirkung des Läufers. Mit Hilfe der Luftspaltfelder und der Läufer-Dämpferstrombeläge wird die resultierende, zeitlich konstante einseitig magnetische Zugkraft aus der Wirkung der radialen Maxwell'schen Zugspannungen und der tangentialen Stromkräfte ermittelt. Die resultierende Kraft auf den Läufer besitzt zwei orthogonale Komponenten, nämlich die bekannte Kraftkomponente in Richtung der engsten Luftspaltstelle, welche auf das Schwingungssystem wie eine negative Feder wirkt, und eine Kraft mit einer Wirkungsrichtung senkrecht dazu. Aus den Bewegungsgleichungen der Läuferwelle wird abgeleitet, daß die zuletzt genannte Kraftkomponente wie eine äußere mechanische Dämpfung wirkt.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01452151
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 3
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    Exzentrizitätsfelder als Ursache von Laufinstabilitäten bei Asynchronmaschinen (1982)
    Springer
    Electrical engineering 65 (1982), S. 283-292 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents The unbalanced magnetic pull in cage induction motors posesses a force component acting like a speed dependent damping force. Depending on rotor speed this force component will take either positive or negative values. The stability-limit plot therefore must include electro-magnetic damping of the rotor. Speed dependent or deflection dependent interior mechanical damping may combined with negative electromagnetic damping give a total negative damping of the shaft above or below synchronous speed. The existence of electro-magnetic caused running instability was proved by experiments carried out on a 4pole model machine having a mechanical critical speed similar to a larger highly rated machine.
    Notes: Übersicht Die einseitig magnetische Zugkraft bei Induktionsmaschinen mit Käfigläufer besitzt eine Komponente, welche als geschwindigkeitsproportionale Dämpfungskraft wirkt, und je nach Drehzahlbereich positive und negative Werte annehmen kann. Die Stabilitätskriterien des Läufersystems müssen deshalb die elektromagnetische Dämpfung einbeziehen. Sowohl bei ausschlag- als auch bei geschwindigkeitsproportionaler innerer mechanischer Dämpfung ist eine Entdämpfung der Läuferwelle oberhalb und unterhalb der synchronen Drehzahl möglich. Diese elektromagnetisch verursachten Lauf-Instabilitäten werden in einer Modellmaschine, welche das Eigenschwingungsverhalten einer vierpoligen Grenzleistungsmaschine simuliert, experimentell überprüft.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01452152
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 4
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    Über die dynamischen Beanspruchungen in den Wellensträngen großer Gebläseantriebe bei der Netzumschaltung von Asynchronmaschinen-Gruppen (1988)
    Springer
    Electrical engineering 71 (1988), S. 399-411 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents This paper presents a method to determine the transient phenomena, which occur during change-over of a group of asynchronous machines. The switching torque in the shafts of the mostly multistep drives is of practical importance, depending on the phase-angle of the supplyvoltage when switching on, on the mechanical starting condition and on the dates of the other drives. The most unfavourable mechanical boundary condition can be defined generally, the critical phase-angle however must be calculated in each particular case. The maximum stress is to be determined by using a capable computer program.
    Notes: Übersicht In dem Aufsatz wird ein Berechnungsverfahren zur Bestimmung der transienten Vorgänge vorgestellt, die bei der Netzumschaltung einer Asynchronmaschinen-Gruppe entstehen. Für die Praxis wichtig sind insbesondere die Stoßmomente in den Wellensträngen der meist mehrstufigen Antriebe in Abhängigkeit von dem Zuschaltphasenwinkel, der mechanischen Anfangslage und den Kenndaten der übrigen Antriebe. Die ungünstigste mechanische Randbedingung kann allgemein angegeben, der kritische Schaltphasenwinkel muß im Einzelfall bestimmt werden. Die höchsten Beanspruchungen können nur mit einem leistungsfähigen Rechenmaschinenprogramm berechnet werden.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01573722
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    Paper (German National Licenses)
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  • 5
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    Die Stoßdrehmomente bei symmetrischen und unsymmetrischen Kurzschlüssen in Asynchronmaschinen (1989)
    Springer
    Electrical engineering 72 (1989), S. 43-50 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents The transient phenomena in drives with cage induction motors and resiliently coupled loads after switching on the motor at rest and after three-phase short circuit or line-to-line fault during operation are handled in the paper. The calculation method is explained for the unsymmetrical connections regarding the numerical solution of the equations. Especially the switching torques in the shafts are of practical importance. The results of the calculations are demonstrated in detail for two examples of drives. It has been turned out, that line-to-line fault does not represent the worst case at all events.
    Notes: Übersicht Der Aufsatz behandelt die Ausgleichsvorgänge in Antrieben mit Asynchronmaschinen mit Käfigläufer und drehelastisch gekuppelter Arbeitsmaschine beim Einschalten im Stillstand sowie beim dreipoligen und zweipoligen Klemmenkurzschluß der laufenden Maschine. Das Berechnungsverfahren für die unsymmetrischen Schaltungen wird vorgestellt im Hinblick auf die numerische Lösung der Gleichungssysteme. Für die Praxis wichtig sind insbesondere die Stoßmomente in den Wellensträngen. Die Ergebnisse der Rechnungen werden an zwei Beispielantrieben ausführlich erläutert. Es zeigt sich, daß der zweipolige Kurzschluß keineswegs immer den gefährlichsten Störungsfall darstellt.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01573568
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    Paper (German National Licenses)
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  • 6
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    Die Stoßdrehmomente bei symmetrischen und unsymmetrischen Kurzschlüssen in Asynchronmaschinen (1989)
    Springer
    Electrical engineering 72 (1989), S. 224-224 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01577521
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 7
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    Zur Optimierung der Wickelkopfabsteifung von Hochspannungsmaschinen (1990)
    Springer
    Electrical engineering 73 (1990), S. 309-317 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents The forces acting on the coil sides in the overhang are calculated by using the law of Biot-Savart and are splitted up into their tangential and radial components. It is shown that the stresses depend on the design features (chording, imbricating) of the winding and the switching operation (three-phase or two-phase). The force-density changes in circumferential direction with 2p repetitions and in axial direction. A “worst-case” coil is defined by butting the maximum force-densities side by side and the bracing is based on the stresses on this fictitious coil. The winding support is optimized, if the withstand-level in case of system transfer is maximum by using the minimum number of supporting elements (maximum rate of cooling-air flow) without exceeding the permissible figures of bending strain or bending stress at any point. The computer program is illustrated by examples of machines containing windings which are fabricated by different technologies (resin rich respectively vacuum impregnated).
    Notes: Übersicht Die Kräfte auf die Spulenseiten im Wickelkopf werden mit Hilfe des Bio-Savartschen Gesetzes berechnet und in ihre tangentialen und radialen Komponenten zerlegt. Es zeigt sich, daß je nach Wicklungsauslegung (Sehnung, Strangverschachtelung) und Schalthandlung (dreipolig oder zweipolig) unterschiedlich große Beanspruchungen entstehen. Die Kraftverteilung ändert sich in axialer und in Umfangsrichtung, in der sie sich 2p-mal wiederholt. Aus den Maximalkräften wird eine fiktive “worst case”-Spule definiert, die den Absteifungsmaßnahmen zugrunde gelegt wird. Als Optimierungskriterium gilt, mit einer möglichst kleinen Zahl von Absteifungselementen Netzumschaltungen mit möglichst großen Luftdurchtrittsquerschnitt zu erreichen, ohne daß an irgendeiner Stelle die zulässige Biegebeanspruchung oder die zulässige Durchbiegung der Spulenschenkel überschritten werden. Das Optimierungsprogramm wird an Beispielmaschinen mit Spulen, die nach unterschiedlichen Fertigungstechnologien hergestellt sind, demonstriert.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01574266
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
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  • 8
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    Verlauf und Symmetrieeigenschaften der Läuferströme von Induktionsmotoren bei Speisung mit U-Umrichtern im Blockbetrieb (1994)
    Springer
    Electrical engineering 77 (1994), S. 107-115 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents Rotor currents in voltage-converter fed induction machines are analysed. Currents depend on the slip and differ strongly in the shape. Relations between slip and current shape are derived. The currents induced in rotor at no load differ very much from phase to phase. Under load conditions the current phase system may be symmetrical or unsymmetrical depending on the slip. In some cases even non-periodic currents occur.
    Notes: Übersicht Die Rotorströme in aus U-Umrichtern gespeisten Asynchronmaschinen werden analysiert. Die Stromverläufe sind je nach Größe des Grundschwingungsschlupfes sehr unterschiedlich. Dabei auftretende Gesetzmäßigkeiten werden herausgestellt. Beim Leerlauf entstehen beträchtliche Unterschiede in der Strombelastung der einzelnen Stränge. Bei Belastung bilden die Rotorströme abhängig vom Schlupf entweder ein symmetrisches oder ein unsymmetrisches Stromsystem, wobei die Ströme auch nichtperiodisch sein können.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01578533
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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  • 9
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    Zusätzliche Stromwärmeverluste im Läufer von Induktionsmaschinen und ihre räumliche Verteilung bei Speisung mit U-Umrichtern im Blockbetrieb (1994)
    Springer
    Electrical engineering 77 (1994), S. 197-202 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents Additional rotor I2R-losses in speed variable drives with induction motors change very strongly with the operation mode of the invertor. During block-operation the sum of these additional losses is nearly independent of the load (slip). But at synchronous speed the losses are distributed very unequally among the phase windings respectively the rotor bars. The ratio of maximum to minimum bar losses is approximately 10:1. The highest ohmic loss in a bar is nearly the same as the rated bar loss. The additional rotor I2R-losses change with the square of the voltage. In the field weakening range the losses drop with the frequency approximately following the function 1/ω1,52.
    Notes: Übersicht Die zusätzlichen Stromwärmeverluste im Läufer ändern sich bei einem Drehzahlstellantrieb je nach Betriebsweise des Umrichters beträchtlich. Im Blockbetrieb ist der Gesamtverlust kaum vom Lastzustand (Schlupf) abhängig. Im Synchronismus sind die Verluste jedoch ungleichmäßig auf die einzelnen Läuferstränge oder Stäbe verteilt. Die Maxima und Minima der Stabverluste stehen im Synchronismus etwa im Verhältnis 10:1 zueinander. Die Verluste in dem am stärksten beaufschlagten Läuferstab liegen nicht wesentlich niedriger als im Bemessungsbetrieb. Die gesamten zusätzlichen Stromwärmeverluste wachsen bei konstanter Speisefrequenz quadratisch mit der Spannung. Im Feldschwächbereich nehmen sie in Abhängigkeit von der Speisefrequenz ungefähr nach der Funktion 1/ω1,52 ab.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01573895
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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    Paper (German National Licenses)
    Fulltext
  • 10
    Electronic Resource
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    Wellenspannungen und zirkulierende Lagerströme bei umrichtergespeisten Induktionsmaschinen (2000)
    Springer
    Electrical engineering 82 (2000), S. 313-326 
    Details
    ISSN: 1432-0487
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Electrical Engineering, Measurement and Control Technology
    Description / Table of Contents: Contents  This paper deals with circulating currents through both motor bearings which are induced by shaft voltages in a closed loop comprising the shaft, both motor bearings and the frame. The phenomena were thoroughly investigated and tested in case of I- and U-converter supply. The block-type currents during I-converter operation result in the same criteria for the generation of shaft voltage as with sinusoidal supply. But when supplied by a PWM inverter having a pulse frequency above 1 kHz, an additional ring flux of high frequency is caused by the Common-mode currents. A shaft voltage of high frequency with peak values of 10 to 20 times the values at sinusoidal supply is induced. According to the measurements the pulse shaped shaft voltage initiate a circulating bearing current, the emf of which is represented by the shaft voltages of low frequency. This relationship is recognised and described for the first time.
    Notes: Übersicht  Die Arbeit befaßt sich mit zirkulierenden Strömen durch beide Motorlager als Folge von Wellenspannungen, die in der Schleife aus der Welle, den beiden Motorlagern und dem Gehäuse induziert werden. Zur Abklärung der Phänomene werden umfängliche Versuche bei Speisung aus I- und U-Umrichtern durchgeführt. Bei der Blockstromspeisung aus I-Umrichtern gelten die gleichen Kriterien wie bei Netzspeisung. Bei der Speisung aus U-Umrichtern mit Pulsweitenmodulation und Schaltfrequenzen oberhalb 1 kHz entsteht hingegen aus den Common-mode Strömen ein zusätzlicher hochfrequenter Ringfluß. Er induziert eine hochfrequente Wellenspannung, deren Scheitelwert das 10–20fache der Spannung im Netzbetrieb betragen kann. Nach den Messungen wirkt die impulsförmige Wellenspannung als Initialzünder für einen zirkulierenden Lagerstrom, dessen treibende Kraft die niederfrequente Wellenspannung darstellt. Dieser Zusammenhang wird erstmalig erkannt und beschrieben.
    Type of Medium: Electronic Resource
    URL: http://dx.doi.org/10.1007/s002020000045
    Library Location Call Number Volume/Issue/Year Availability
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