Library

Notes: Übersicht Die aufgabe, die in einer Induktivität gespeicherte, magnetische Energie in möglichst kurzer Zeit abklingen zu lassen, wird vielfach mit der Forderung nach Einhaltung einer höchst-zulässigen Spannung während des Abklingvorganges verbunden. Zunächst wird die Ideallösung gesucht, die sich aber praktisch nicht oder nur schwer verwirklichen läßt. Eine technisch einfache Lösung ist die Ausnützung der Temperaturabhängigkeit ohmscher Widerstände zur Abkürzung der Entladungszeit. Die Gleichungen dieser Lösung werden abgeleitet und mit den Ergebnissen der Schaltung mit temperaturunabhängigem Widerstand verglichen.

Notes: Übersicht Elektrische Maschinen mit ausgeprägten Polen und genutetem Anker entwickeln periodische Normal- und tangentialkraftschwankungen. Diese sind unter dem Gesichtspunkt der Schwingungsanregung und bei Linearantrieben zusätzlich wegen einer potentiellen Beeinflussung der Fahrfunktionen von Bedeutung. Mit Hilfe einer numerischen Feldberechnungsmethode werden die Kraftschwankungen ermittelt und durch typische Feldbilder bzw. Kraftverteilungen veranschaulicht. Es gelingt durch geeignete Maßnahmen, die Kraftschwankungen praktisch vollständig zu eliminieren.

Notes: Übersicht Ableitung der Differentialgleichung des Vektorpotentials in homogenen anisotropen Medien; Erweiterung der Differentialgleichung zum Einbezug der Seitenlciter; Lösungen für ungedämptte Wellen; Zweischichtmodell mit einer nichtleifähigen Schicht und angrenzenden hochpermeablen Bereichen; Dreischichtmodell mit einer zusätzlichen isotropen stromführenden Schicht; Hinweise auf den Einbezug von Oberwellen; Vergleich mit experimentellen Untersuchungen.

Notes: Übersicht Die Berechnung magnetischer Felder kann heute mit Hilfe der Differenzenrechnung auf großen Digitalrechnern erfolgen. Die hierfür notwendigen Differenzengleichungen werden für kartesische und polare Gitternetzwerke hergeleitet. Zur Konvergenzbeschleunigung werden drei Methoden der Blockrelaxation angegeben. Als Beispiel werden die magnetischen Kräfte auf den Pol einer Gleichstrommaschine berechnet.

Notes: Inhaltsübersicht Die hohe magnetische Ausnützung moderner Induktionsmaschinen rückt auch die Frage nach der Größe der magnetischen Spannungen in den Jochen in Abhängigkeit von der Induktion-und Feldform wieder in den Blickpunkt. Dank der Tatsache, daß sich die Magnetisierungskurve von Dynamoblechen im Gebiet zwischen 14 und 24 kG gut als eine Parabel höherer Ordnung approximieren läßt, ist es möglich, für diesen Induktionsbereich das Feld in den Jochen zu berechnen. Dazu ist allerdings noch die Voraussetzung nötig, daß in dem betrachteten Gebiet veränderlichen Zusammenhangs zwischen der magnetischen Induktion und der Feldstärke die Permeabilität nur von einer Komponente der Induktion abhängt. Teilt man das Gebiet des Joches auf, in einen Abschnitt konstanter Permeabilität, gültig für Induktionen kleiner 14 kG und in ein Gebiet veränderlicher Permeabilität für Induktionen größer 14 kG, so läßt sich für den zweiten Abschnitt auch von der Annahme aus gehen, die Permeabilität hänge nur von der Tangentialkomponente der Induktion ab; sofern es sich um normal gestaltete (hoch ausgenützte) Joche handelt. Die magnetischen Spannungen werden in Abhängigkeit von der Induktion zwischen etwa 16 und 22 kG für verschiedene Polzahlen (2, 4, 6, und ∞ viele Pole) berechnet. Die Feldform im Luftspalt ist von Einfluß auf das Ergebnis. Es werden Berechnungen für das Sinusfeld, für Trapezfelder und für den theoretischen Grenzfall des Feldes angegeben, das bei ausschließlichem Vorhandensein der manetischen J ochspannung (magnetische Spannung im Luftspalt und den Zähnen vernachlässigbar) sich einstellt.

Notes: Abstract Unter direkter Leiterkühlung versteht man die Wärmeabfuhr von stromführenden Leitern an das Kühlmittel bei weitgehender Vermeidung von Wärmewiderständen durch feste Körper zwischen dem Leiter und dem Kühlmittel. Bei elektrischen Generatoren ist die Hochspannungsisolation ein besonders großer Wärmewiderstand und sofern die Stromwärme über das Eisen abgeführt wird, bedeutet auch dies einen zusätzlichen Widerstand für den Wärmefluß. Die Ausschaltung von Wärmebarrieren durch feste Körper bei direkter Leiterkühlung ermöglicht die Abfuhr erhöhter Wärmestromdichten im Vergleich zur Kühlung in herkömmlicher Art und Weise. Bei direkter Leiterkühlung vereinfacht sich die Berechnung der Temperaturverteilung insofern, als die Wärmeabgabe nur über wenige Körper an das Kühlmittel erfolgt. In fast allen Fällen kann der Wärmedurchgang durch die Hochspannungsisolation der Ständerwicklung gegenüber dem Wärmefluß an das in gutem Wärmekontakt mit dem Leiter stehende Kühlmittel vernachlässigt werden. Im Läufer, wo der durch die Nutisolation gebildete Wärmewiderstand wesentlich kleiner ist, kann der Wärmestrom über den Ballen an die Läuferoberfläche eine gewisse Bedeutung erlangen, insbesondere wenn die Kühlung im Spalt der Maschine intensiv ist. Bei direkter Leiterkühlung genügt zur Berechnung des Temperaturverlaufs im allgemeinen neben der Kenntnis der Strömung des Kühlmittels, dessen Wärmekapazität, die Wärmeabgabezahl und die Randbedingungen. Auf dem Anwendungsgebiet der elektrischen Großgeneratoren wird das Kühlmittel sowohl bei Gaswie auch bei Flüssigkeitskühlung in einer erzwungenen Strömung geführt. Über die Bestimmung des Reibungskoeffizienten für den bei Gaskühlung auftretenden Strömungswiderstand bei direkt gekühlten Maschinen liegen Veröffentlichungen vor [2], die in guter Übereinstimmung mit den schon früher für die Rohrströmung gewonnenen Werten sind. So kann also bei gegebener Druckdifferenz an den Enden der Kanäle die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels berechnet werden. Die Wärmeabgabezahl ermittelt man bei gegebenen Kanalabmessungen und bekannter Strömungsgeschwindigkeit nach denNusseltschen Potenzformeln genügend genau. Mit diesen Grundlagen ist es möglich, den Temperaturverlauf in Leiter und Kühlmittel zu bestimmen. Die vorliegende Arbeit behandelt folgende Aufgaben: Übersicht. Herleitung der allgemeinen Lösung für den Temperaturverlauf bei Kühlung durch einen Kühlstrom und konstanten Verlusten im Leiter; a) Kühlung des Leiters in einem Abschnitt oder in mehreren Abschnitten und entgegengesetzten Kühlströmen. b) Kühlung in mehreren Abschnitten, Kühlströme gleich gerichtet—2. Berücksichtigung der linearen Abhängigkeit der Verluste von der Leitertemperatur—3. Der Einfluß zusätzlicher Wärmeabgabe bei direkter Leiterkühlung (direkte und indirekte Kühlung des Leiters)—4. Kühlung durch zwei Kühlströme gleicher Richtung, aber verschiedener Geschwindigkeit (Parallelströmung)—5. Kühlung durch zwei Kühlströme entgegengesetzter Richtung, aber gleicher Geschwindigkeit (Antiparallelströmung).

Notes: Übersicht Nach der Beschreibung der Voraussetzungen und des Rechenmodells werden die Differentialgleichungen des Vektorpotentials mit Hilfe von Reihenansätzen gelöst. Die endliche Schienenbreite, ja sogar Schienenquerschnitte beliebiger Form können durch eine Reihendarstellung der elektrischen Leitfähigkeit in den Ansatz einbezogen werden. Die Stromverdrängungserscheinungen werden bei endlicher Leiterdicke in zwei Ebenen als voneinander unabhängig betrachtet. Das Erregersystem ist als Spulengruppe in supraleitender Ausführung und in Normal-oder Nullflußanordnung vorgesehen. Aus den drei Komponenten des magnetischen Flusses lassen sich Trag-, Seiten-und Bremskräfte berechnen.

Notes: Übersicht Der Beitrag beschreibt die mathematische Darstellung eines elektromagnetischen Systems mit der Energiemethode, wobei die Gleichungen für die mechanischen und die elektrischen Vorgänge aus der Euler-Lagrangeschen Differentialgeichung gewonnen werden. Die Methode wird an Hand einer Systembeschreibung eines berührungslos magnetisch gelagerten Fahrzeugs erläutert.

Notes: Übersicht Die Wärmeströmung von den Leitern der Wicklung über die Hauptisolation und die Eisenteile des Blechpaketes (indirekte Wicklungskühlung) wird untersucht. Die Rechnung beschränkt sich dabei auf eine immer häufiger vorkommende Maschinentype, bei der das Blechpaket in axialer Richtung nicht unterteilt ist. Innerhalb des Eisens erfolgt die Kühlung in axial verlaufenden Kanälen, die in das Blechpaket eingestanzt sind. Der Wärmestrom verläuft also hauptsächlich in der Blechebene, im Gegensatz zur Kühlung durch Schlitze im Blechpaket. Die Ansätze werden so allgemein gehalten, daß der größte Teil der praktisch interessanten Lösungen rechnerisch erfaßt werden kann. So wird der Einfluß der Läufers auf die Ständererwärmung, die veränderte Wärmeabgabe im Wickelkopf und die mögliche Wärmeabgabe zum Zahnkopf und zum Joch des Ständers einbezogen. Bei der Berücksichtigung der zweidimensionalen Wärmeströmung im Nutquerschnitt wurde zur Umgehung rechentechnischer Schwierigkeiten eine Näherung verwendet. Durch Vergleich mit einem genaueren Ansatz läßt sich ein Anhalt über den hierdurch begangenen Fehler gewinne. Das Temperaturfeld wird nach Art einer Randwertsaufgabe berechnet.

Notes: Übersicht Ausgehend von einem vereinfachten Modell wird ein analytisches Rechenverfahren entwickelt, das den Nutungseinfluß auf die Feldverteilung im Luftspalt und im Magnetbereich einer mit Permanentmagneten erregten Synchronmaschine erfaßt. Das Verfahren liefert die Leerlaufinduktionsverteilung im Luftspalt und im Magnetbereich sowie die Wirbelstromverluste in den Magneten. Die Genauigkeit des Verfahrens wird durch einen Vergleich mit Meßergebnissen und numerischen Feldberechnungen überprüft. Die Abhängigkeit der Wirbelstromverluste in den Magneten von verschiedenen Entwurfsparametern wird angegeben und diskutiert.