Das Drehmoment- und Schwingungsverhalten des Schleifringläufermotors bei Unsymmetrien im Läuferkreis

Übericht Bei Asynchronmaschinen mit Unsymmetrien im Läuferkreis treten sowohl eine Einsattelung der Momentenkennlinie wie auch Pendelmomente doppelter Schlupffrequenz auf. Diese Pendelmomente können Schwingungen anregen. Die Beziehungen zur Berechnung der Momente bei beliebiger Läuferunsymmetrie werden abgeleitet und das Schwingungsverhalten des Motorverbandes wird untersucht.

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Contents Unbalances in the rotor circuits of induction Motors causes a dip in the Torque-Speed-Characteristic and variable torques with an oscillation frequency of 2s f. This variable torques may cause mechanical oscillations. In this paper, the equations for the calculation of torque in the general case of unsymmetrical impedances in all phases are given. The oscillations and the behavior of the mechanical system of Motor and working machine are analyzed.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole c _m (Ws) Federzahl der Asynchronmaschine - c _w (Nm) Federzahl der Wellenverbindung Motor-Arbeitsmaschine - D (cm) Maschinen-Bohrungsdurchmesser - d _m (Ws²) Dämpfungsziffer der Asynchronmaschine - e (–) Basis der natürlichen Logarithmen - p (–) Maschinenpolpaarzahl - q (–) Nuten je Strang und Pol - s (–) Spulenbreite - s, s ₀, s (–) Schlupf, mittelwert des Schlupfes, Amplitude der Schlupfschwankung - w, W (– bzw. mkp) Windungszahl, Gegenmoment - z (–) Leiterzahl je Nut - ₀ (cm) Effektiver Luftspalt - _{m, A, ges, st} (km cm s²) Trägheitsmoment (Motor, Arbeitsmaschine, Gesamt, Ständer des Asynchronmotors) - (s^–1) Netzkreisfrequenz - (-) Phasenwinkel der Ströme - (-) Wicklungsfaktor - ₀ (H cm^–1) Induktionskonstante - _p (-) Polteilung     

Skineffekt im endlich langen Zylinder bei Stromeinspeisung an den Stirnflächen

Übersicht Die Berechnung der Stromverteilung in einem leitenden zylindrischen Körper bei Stromeinspeisung über perfekt leitende Zuleitungen an den Stirnflächen des Zylinders wird für beliebigen Zeitverlauf des Stromes durchgeführt. Ausgangspunkt ist die Lösung der Feldgleichung für den Fall einer sprungartigen Änderung im Zeitverlauf des Zuleitungsstromes. Daraus werden allgemeine Beziehungen abgeleitet, die das Strömungsfeld im Innern des Zylinders beschreiben, wenn ein Gesamtstrom beliebiger Zeitabhängigkeit vorgegeben ist. Durch direkte Integration der Differentialgleichung für zeitlich sinusförmig veränderliche Feldgrößen werden die Ergebnisse kontrolliert. Die Betrachtung von Sonderfällen der vorgegebenen Geometrie ermöglicht den Vergleich mit schon behandelten Problemen des transienten Skineffektes. Abschließend werden für verschiedene Parameterwerte die Stromverteilungen grafisch dargestellt und die Ergebnisse diskutiert.

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Contents In this paper, a general method is derived to calculate the transient eddy-current distribution in a solid cylinder which is injected by perfect conducting wires at the frontal areas, carrying a current of any time dependence. Starting from the case of a sudden current change, general relations are given for the stream function describing the current distribution inside the cylinder. The results are proved by direct integration of the differential equation for sinusoidal values. By consideration of special configurations formulae are given for the field strength. At last, the stream lines are represented graphically and the results are discussed for several different parameters.

     

Wirbelströme im leitenden Halbraum bei beliebiger Form der erregenden Leiterschleife

Übersicht Das in der Überschrift definierte Randwertproblem kann nicht mit den bekannten Mitteln der Potentialtheorie gelöst werden. Um die Randbedingungen erfüllen zu können erweist sich die Einführung eines neuen Vektorfeldes als zweckmäßig, dessen Wirbel das konventionelle quellenfreie Vektorpotential ergeben. Allgemeine Ausdrücke in Form von Fourier-Integralen werden für die Verteilung und für die Stromfunktion der Wirbelströme abgeleitet. Die aufgestellten allgemeinen Beziehungen werden mit Hilfe bekannter Ergebnisse für den einfachen Sonderfall extrem hoher Frequenzen kontrolliert.Contents The problem mentioned above cannot be solved by known field theory methods. To fit boundary conditions it is convenient to express the conventional vector potential of zero divergence as a curl of a new vector function. Using Fourier-integrals, general expressions for the distribution and the stream function of the eddy currents are derived. The general formulae are controlled by means of known results for the trivial special case of extreme high frequencies.     

Zur optimalen Elektrodenanordnung im magnetohydrodynamischen Kanal bei Berücksichtigung des Halleffektes

Übersicht Für den magnetohydrodynamischen Kanal mit einem Elektrodenpaar und mit segmentierten Elektrodenreihen wird bewiesen, daß bei konstanter Kanalhöhe bei beliebigem Magnetfeld der Innenwiderstand minimal ist, wenn die Elektroden nicht gegeneinander verschoben sind. Die in der Literatur vorgeschlagene Verschiebung zwecks Erhöhung der Leistungsabgabe kann daher nicht empfohlen werden.

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Summary For the MHD-channel with constant height and one pair of electrodes or with segmented electrodes the internal resistance is shown to have a minimum in any magnetic field, if the electrodes are placed opposite without displacement. Therefore the displacement proposed in other papers in order to increase the power output of the channel cannot be recommended.

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Mit 7 Textabbildungen

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Herrn Prof. Dr.-Ing.W. Bader zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Angenäherte Berechnung des zweidimensionalen gesättigten Luftspaltfelds bei Drehstrom-Asynchronmaschinen im Leerlauf

Übersicht Für den täglichen Gebrauch in der technischen Berechnung sind numerische Feldberechnungen zu aufwendig, um bei der Motorenauslegung das gesättigte Maschinenhauptfeld mit Berücksichtigung der Wicklungs- und Nutungseffekte zu untersuchen. Ausgehend von Messungen an Leerlauffeldern von Asynchronmaschinen und speziellen numerischen Feldberechnungen wird ein einfaches Verfahren entwickelt, das es gestattet, das Maschinenhauptfeld mit den genannten Effekten zu berechnen.

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Approximative calculation of the two-dimensional saturated airgap-field of three-phase asynchronous machines at no-load

Contents For technical motor design often an analysis of the saturated main-flux distribution including armature and slotting effects is necessary, but numerical field-calculations are too complex for daily use. By using results from experiments and special numerical field-calculations, a rather simple method is developped to consider the above mentioned effects.

     

Modell zur Nachbildung der Vorgänge im Stromnullbereich bei Schaltern mit Löschblechkammern

Übersicht Ein Wechselstromlichtbogen kann in der Zeit unmittelbar nach dem Stromnullwerden, die für Löschung oder Wiederzündung entscheidend ist, als Reihenschaltung einer Plasmasäule und einer katodischen Raumladungsschicht aufgefaßt werden. Die Verhältnisse in Schaltern mit Löschblechkammern, wo der Schaltlichtbogen in mehrere Serienbögen unterteilt wird, lassen sich durch ein Ersatzschaltbild, bestehend aus Widerständen und Funkenstrecken, beschreiben. Ein elektrischer Durchschlag einer der Katodenschichten entspricht einer plötzlichen Verminderung des Gesamt-Schaltstreckenwiderstandes.Auf der Grundlage der Modellvorstellung und unter Verwendung der Stromkreisdaten wurden die Verläufe von Strom, Gesamtspannung und Teilspannungen zwischen den Löschblechen berechnet und mit Oszillogrammen von Ausschaltversuchen im kA-Bereich verglichen. Die Übereinstimmung ist gut.

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Contents In the period immediately after current zero, which is important for extinction or reignition, an ac arc can be understood as a series connection of a plasma column and a cathodic space charge zone. The conditions in deion circuit breakers, where the switching arc is split up in several series arcs, can be described by a model consisting of resistors and spark gaps. The dielectric breakdown of one of the cathode zones means a sudden drop of the total gap resistance.Basing on the model and by using the data of the electrical circuit, the time-dependences of current, voltage, and partial voltages between the deion plates were calculated and compared with oscillograms of switching tests in the kA-region. The agreement is good.

     

Verlauf und Symmetrieeigenschaften der Läuferströme von Induktionsmotoren bei Speisung mit U-Umrichtern im Blockbetrieb

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.

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Time dependence and symmetrical properties of rotor-currents of induction machines fed from U-converters with block-waveform

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.

     

Lösung des Randwertproblems bei Anwesenheit leitender Körper hoher Permeabilität im erregenden magnetischen Wechselfeld

Übersicht Die Wirkung der im genannten Körper induzierten Wirbelströme auf den umgebenden Luftraum wird durch eine neue Randbedingung erfaßt, die für die Normalkomponente der magnetischen Feldstärke ein Randwertproblem dritter Art mit komplexer Verknüpfungskonstante zwischen Normalableitung und Funktion zufolge hat. Mithin braucht nur die Feldgleichung im Luftraum unter Berücksichtigung dieser Randbedingung gelöst zu werden, womit auch die an der Leiteroberfläche induzierten Wirbelströme bekannt sind. Als Beispiel werden eine voll geschlossene Eisennut und ein elliptischer Eisenzylinder betrachtet.

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Solution of the boundary value problem in presence of high permeable conducting bodies in an alternating exciting magnetic field

Contents The effect of induced eddy currents in the body under consideration is calculated by means of a new boundary condition leading to a boundary value problem of the third kind for the normal component of the field strength, whereby the ratio between the derivative and the function is given by the complex skin constant multiplied by the ratio of both permeabilities outside and inside the body. Therefore the induced eddy currents are already known by solving Laplace's-equation in the region outside the body and using the boundary condition mentioned above. As an example a full-closed iron-slot and an iron elliptic cylinder are considered.

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Herrn Prof. Dr.-Ing. M. Stiebler zum 50. Geburtstag gewidmet     

Über die Beschleunigung und Verzögerung von elektrischen Ladungsträgern im Vakuum bei explizit vorgegebenen elektrischen und kinetischen Randwerten

Übersicht Die Theorie der Ionenraketen basiert darauf, daß die elektrische Feldstärke und die Geschwindigkeit am Beginn der Beschleunigungsstrecke vernachlässigbar sind. Will man Ionen-Durchström-Triebwerke oder Ionen-Vielfachbeschleuniger konzipieren, so kann die elektrische Feldstärke und die Geschwindigkeit am Beginn der Umwandlungstrecke wesentlich von Null abweichen. Es wird deshalb hier eine Theorie der Ionenbeschleunigung entwickelt, bei der die elektrischen und kinetischen Randwerte innerhalb der physikalischen Grenzen frei wählbar sind und explizit vorgegeben werden können. Mit der gleichen Zielsetzung wird die Ionenverzögerung behandelt, welche die Grundlage für die Konzipierung von Ionenstrahl-Generatoren ist. Mit dieser Arbeit wird also ein Beitrag zur Theorie der elektrokinetischen Energiewandlungsprozesse geleistet.

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On the acceleration and deceleration of electric charge carriers in vacuum with explicitely given electrical and kinetic boundary values

Contents The theory of ion rocket engines is based upon the neglection of the electric field strength and the velocity at the beginning of the acceleration path. In the design of ion-flow accelerators or multi-stage ion accelerators the strength of the electric field and the velocity at the beginning of the transfer path may differ significantly from zero. A theory of the ion acceleration is therefore developed, where the electrical and kinetic boundary values can be chosen freely within the limits of physics and where these boundary values can be given explicitely. With the same intent the deceleration of ions is treated: the basic design of ion-jet power generators. This paper may therefore be a contribution to the theory of processes of electro-kinetic energy transfer.

     

Das transiente verhalten von strömen und kräften im toroidalen spulensystem des stellarators wendelstein VII insbesondere bei betriebsstörungen

Übersicht Für den magnetischen Einschluß eines Plasmas haben Fusionsmaschinen mit geschlossenen Magnetfeldkonfigurationen vorrangige Bedeutung gewonnen. Die dazu erforderlichen toroidalen Spulenanordnungen werden hinsichtlich ihres elektrischen Verhaltens am Beispiel des Garchinger Stellarator-Experimentes W VII untersucht. Genauer gesagt, werden die transienten Spulenströme während eines von einem Stoßleistungsgenerator gelieferten Stromimpulses analysiert. Dies geschieht unter Berücksichtigung aller induktiven Kopplungen sowohl für den ungestörten Betrieb wie für den Fall eines plötzlich eintretenden Spulenkurzschlusses. Die ermittelten Stromstärken dienen dann dazu, die auf die Spulen ausgeübten magnetischen Kräfte (Lorentz-Kräfte) als Funktion der Zeit und der Kurzschlußresistanz zu berechnen.

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Contents Fusion machines with closed magnetic field configurations have emerged as the principal means of achieving magnetic confinement of plasmas. The necessary behaviour in the case of the W VII stellarator experiment at Garching, to be more precise, the transient coil currents occurring during a current pulse produced with a pulse power generator are analyzed. Allowance is thereby made for all inductive coupling, both in smooth operation and in the case of sudden coil shorting. The currents determined are then used to calculate the magnetic forced exerted on coils (Lorentz forces) as functions of time and shortcircuit impedance.

     

Spannungsoberwellen bei Umrichtern

Ohne Zusammenfassung     

Nullpunktverlegung bei Doppelspulinstrumenten

Ohne Zusammenfassung