Electrodynamics of polyphase windings

Contents The construction of an electrodynamic theory for linear induction motors entails consideration of the mechanism of energy supply to the excitation winding. This problem, in turn, involves the electromagnetic behaviour of polyphase windings and their performance in the energy-exchange process. In the paper two distinct excitation models for linear induction motors are introduced. While the model involving one-sided excitation seems to permit analysis by means of quasistatics, this is achieved to the detriment of understanding of the energy-transfer mechanism to and from the winding. The second model, on the other hand, while perhaps more artificial at first glance, provides clearer insight into the physical processes involved.

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Übersicht Der Ausbau einer elektrodynamischen Theorie linearer Induktionsmaschinen erzwingt die Untersuchung der Energie-Zufuhr an die Erregerwicklung; diese Frage, ihrerseits, schließt in sich die Untersuchung desVVerhaltens der verteilten mehrphasigen Erregerwicklung. In der vorliegenden Arbeit werden zwei verschiedene Modelle für die Erregerwicklung vorgeschlagen, Das einseitige Modell läßt wohl die Untersuchung des Verhaltens des Motors auf quasi-statischer Weise zu; jedoch verweigert scheinend, ermöglicht eine klare Einsicht in den unterstehenden physikalische Vorgägen.Beide Modelle werden untersucht.

     

Damages of windings of a three-phase slip-ring induction machine having parallel paths in the stator or in the rotor

Contents The following damages of a three-phase slip-ring induction machine having parallel paths in the stator or in the rotor are analysed in the paper: break in a parallel path of the stator or the rotor winding, internal short-circuit in the stator winding, earth fault of the stator winding. The mathematical model of asymmetrical states is presented. For the case of existence of the parallel paths in the windings, specific action of the space harmonics of the magnetic field, deformed as a result of internal asymmetry, is described.

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Wicklungsschäden der Dreiphasen-Schleifringläufer-maschine mit parallelen Wicklungszweigen im Stator oder RotorTeil 1: Das mathematische Modell

Übersicht In dem Aufsatz werden die folgenden Schäden der Dreiphasen-Schleifringläufermaschine mit parallelen Wicklungszweigen im Stator oder Rotor analysiert: Unterbrechung von parallelen Wicklungszweigen, innerer Kurzschluß in der Statorwicklung, Erdschluß. Das mathematische Modell von unsymmetrischen Zuständen wird dargestellt. Die spezifische Wirkung der Raumharmonischen, des infolge der inneren Unsymmetrie deformierten magnetischen Feldes, wird für den Fall des Vorhandenseins von parallelen Wicklungszweigen beschrieben.

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Part 2: Arch. Elektrotech. 71 (1988) 269–274     

Investigation of the influence of the space harmonics interaction phenomenon on transient and steady state characteristics of a three-phase slip-ring induction machine

Contents Transient and steady state characteristics of a three-phase slip-ring induction machine calculated on the ground of two different mathematical models allowing for space harmonics are compared in the paper. The precise model takes the space harmonics interaction both in the stator and in the rotor into consideration. In the approximate model, independent electric circuits are introduced in the rotor for each space harmonic. It is proved that the space harmonics interaction phenomenon in the stator and in the rotor exerts a great influence on transient and steady characteristics of a three-phase slip-ring induction machine. It is shown that the approximate model considerably deforms effects of space harmonics [ought not to be in use]. For constant rotor speed, a new operational method of calculation of transient and steady characteristics of an induction machine is presented. For dynamical calculations, the inverse inductance matrix is given; it makes quick numerical integration of non-linear differential equations of the dynamical mathematical model possible.

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Untersuchung des Einflusses der Wechselwirkung zwischen den Raumharmonischen auf transiente und stationäre Charakteristiken der Dreiphasen-Schleifringläufermaschine

Übersicht In dem Aufsatz werden transiente und stationäre Charakteristiken der Dreiphasen-Schleifringläufermaschine berechnete auf Grund zweier verschiedener mathematischer Modelle unter Berücksichtigung der Raumharmonischen verglichen. Das genaue Modell berücksichtigt die Wechselwirkung zwischen den Raumharmonischen sowohl im Stator als auch im Rotor. Im angenäherten Modell werden unabhängige elektrische Kreise im Rotor für jede Raumharmonische eingeführt. Es wird bewiesen, daß die Wechselwirkung zwischen den Raumharmonischen einen wesentlichen Einfluß auf transiente und stationäre Charakteristiken der Dreiphasen-Schleifringläufermaschine ausübt. Das angenäherte Modell gibt sehr ungenaue Ergebnisse. In dem Aufsatz wird auch eine neue Methode zur Charakteristikenberechnung von der Dreiphasen-Induktionsmaschine mit konstanter Geschwindigkeit dargestellt. Zur dynamischen Berechnung wird die inverse Matrix der Induktivität verwendet. Diese Matrix ermöglicht schnelle numerische Integration der nichtlinearen Differentialgleichungen des dynamischen Modells.

     

The consideration of singularities in the numerical calculation of electrostatic fields by means of the Surface Charge Method

Contents In this paper the behaviour of the Surface Charge Method (SCM) for calculating electrostatic fields in the presence of different kinds of singularities has been investigated. The results obtained by the numerical calculation of some test configurations were compared with the analytical ones. It could be shown that in spite of the singularity a good accuracy in the determination of the electric potential and field strength values can be obtained, if certain techniques for the discretization of the geometry are used.

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Berücksichtigung von singulären Stellen bei der Berechnung elektrostatischer Felder mit dem Oberflächenladungsverfahren

Übersicht In diesem Aufsatz wurde untersucht, wie sich das Oberflächenladungsverfahren bei der Berechnung elektrostatischer Felder verhält, wenn verschiedene Arten von Singularitäten auftreten. Die Ergebnisse der numerischen Berechnung von drei ausgewählten Anordnungen wurden mit den theoretischen Werten verglichen. Es wurde festgestellt, daß trotz der Anwesenheit der Singularität gute numerische Ergebnisse zu erwarten sind, wenn geeignete Diskretisierungsmethoden benutzt werden.

     

Über den Einfluß der Hauptfeldsättigung auf Ausgleichsvorgänge elektrischer Antriebe und eine einfache Methode zu ihrer Berücksichtigung

Übersicht Bei der Simulation von Ausgleichsvorgängen stellt sich die Frage, ob und in welcher Form der Einfluß veränderlicher Sättigung berücksichtigt werden muß. In diesem Aufsatz wird der Einfluß der Hauptfeldsättigung auf die bei der Netzumschaltung eines Gebläseantriebs auftretenden Stoßgrößen untersucht. Dabei zeigt sich, daß die nach dem Zuschalten auf das neue Netz im Wellenstrang auftretenden Stoßmomente durch die Hauptfeldsättigung der treibenden Induktionsmaschine wesentlich beeinflußt werden können.Außerdem werden verschiedene Methoden zum Einbeziehen der Hauptfeldsättigung in die Simulation miteinander verglichen. Es wird gezeigt, daß ein einfaches Nachführen der Induktivitäten mit dem Sättihungszustand auf nahezu identische Ergebnisse führt wie das (physikalisch exakte) Rechnen mit transienten Induktivitäten (d. h. jeweils mit dem vollständigen Differential des Spulenflusses), sofern gleichzeitig mit dem Nachführen der Induktivitätswerte auch die Augenblickswerte der Ströme so geändert werden, daß die Flußverkettungen aller Wicklungen konstant bleiben. Diese Methode ermöglicht eine bedeutende Rechenzeitersparnis. Führt man die Induktivitäten nach, ohne die Ströme zu ändern, so sind die Ergebnisse der Simulation grob falsch.

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On the influence of the main field saturation on transients of electrical drives and a simple method for its consideration

Contents In the simulation of the transient behaviour of electrical drives the question arises, whether and how the influence of changing saturation has to be taken into account. In this paper, the influence of saturation due to the machine's main field on the peak values of quantities occuring during transients is examined for the case of a system transfer of a blower drive. It is shown that the main field saturation has an important influence on the peak torques. Moreover, different methods to include the main field saturation into the simulation are compared. It is shown that a simple tracking of the inductances leads to nearly identical results with the (physically exact) solution of the complete derivative of the flux linkage of each coil, if, simultaneously to the tracking of the inductances, the instantaneous values of the currents are also changed in the way that the flux of each winding remains constant. This method leads to a drastic reduction of computation time. Tracking the inductances without changing the currents leads to totally wrong results.

     

Generalized theory of electric power

Contents The paper presents the generalized theory of electric power, which makes it possible to estimate the operation of complex electric circuits. Use has been made of the correlation analysis and new definitions have been found for various kinds of power occurring in such systems. It has been shown that both the active and the reactive power depend on the voltage-current correlation of the system. A new definition has been found for the distortion power, together with the condition which leads to its minimization.

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Allgemeine Theorie der elektrischen Leistung

Übersicht Der vorliegende Aufsatz befaßt sich mit der allgemeinen Theorie der elektrischen Leistung, die es ermöglicht, die Arbeit komplexer elektrischer Stromkreise schätzungsweise zu ermitteln. Zu diesem Zweck hat man sich der Korrelationsanalyse bedient, und es konnten neue Definitionen für verschiedenartige Leistungen, die in einem solchen System auftreten, gefunden werden. Es wurde nachgewiesen, daß sowohl die Wirk- als auch die Blindleistung von der Korrelation zwischen Spannung und Stromstärke des gegebenen Systems abhängig ist. Für die infolge von Verzerrungen auftretende Leistung ist einen neue Definition aufgestellt worden, und auch die Bedingungen ihrer Verminderung konnten ermittelt werden.

     

The application of space-vector theory to the analysis of electrical machines with space harmonics

Contents In the present paper the space vector method is described for the analysis of uniform air-gap three-phase and two-phase machines, taking into account the effects of m.m.f. space harmonics.The space vector equations are established in a natural and also in an arbitrary reference frame. It is shown that the various harmonic models can obtained without performing matrix transformations. The relationship between matrix and space vector forms is discussed. The models derived are suitable for both steady-state and transient analysis. Methods of derivation of harmonic transformations are also presented.

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Die Anwendung der Raumzeigertheorie zur Analyse elektrischer Maschinen mit räumlichen Obserwellen

Übersicht In der vorliegenden Arbeit wird die Methode der Raumzeiger zur Darstellung räumlicher Oberwellen in elektrischen Maschinen betractet. Die allgemeinen räumlichen Vektorgleichungen werden in einem natürlichen bzw. in einem beliebigen Koordinatensystem beschrieben. Es wird gezeigt, daß die verschiedenen harmonischen Modelle ohne Matrizenoperationen erhalten werden können. Die Beziehungen zwischen den Matrizen- und Raumzeiger-schreibweisen werden untersucht. Die Darstellungen der Maschine sind für die Analyse stationärer und nichtstationärer Vorgänge anwendbar. Schließlich wird die Ableitung harmonische Transformationen berücksichtigt.

     

Das Luftspaltfeld der m-strängigen Drehfeldmaschine mit magnetischem Nutverschluß

Übersich Zur Ermittlung der Oberfelder einer Wicklung beliebiger Strangzahl wird das Vektorpotential mit Hilfe von Reihenansätzen für den Luftspalt, den magnetischen Verschluß und die Nut analytisch berechnet. Im Hinblick auf Maschinen mit großem Luftspalt wird das Luftspaltfeld in Zylinderkoordinaten beschrieben. Über die Formulierung der Randbedingungen zwischen den drei Bereichen sowie eine anschließende Fourieranalyse erhält man eine der Lochzahl entsprechende Anzahl linearer Gleichungssysteme für die Amplituden der Vektorpotentiale.

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The air gap field of polyphase a.c. machines with magnetic slot wedges

Contents For the purpose of calculating higher harmonic fields produced by an m-phase winding the vector potential is computed analytically using Fourier series for the air gap, the magnetic wedge and the slot. With regard to machines having a large gap the air gap field is described in cylindrical polar coordinates. Expressing the boundary conditions between the three areas and making use of Fourier analysis several sets of linear equations will be obtained, the number of which is equal to slots per pole and phase. The solutions yield the amplitudes of the vector potential.

     

Einfluß der Maschinenparameter auf Zusatzverluste,Momentoberschwingungen und Kommutierung bei der Umrichterspeisung von Asynchronmaschinen

Übersicht Bei der Speisung von Asynchronmaschinen durch Zwischenkreisumrichter mit eingeprägtem Strom oder eingeprägter Spannung treten durch die nichtsinusförmige Speisung zusätzliche Kupfer- und Eisenverluste und zeitlich nicht konstante Momente auf. Der Aufsatz untersucht den Einfluß der Maschinenparameter auf diesc Oberschwingungserscheinungen und auf die Kommutierungsvorgänge im stationären Betrieb. Dabei wird für beide Umrichter nach ungepulstem und gepulstem Betrieb und Läufern mit und ohne Stromverdrängung unterschieden. Aus dem Einfluß der Maschinenparameter lassen sich Richtlinien für die Bemessung einer Asynchronmaschine für den Umrichterbetrieb ableiten.

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Influence of the machine parameters on additional losses, torque harmonics and commutation of inverter-fed induction motors

Contents Induction motors fed by dc-link converters have additional copper and iron losses, compared with sinusoidal operation, and harmonics in torque and speed. This paper discusses the influence of the machine parameters on these harmonic phenomena and on the commutation of the currentlink inverter at stationary operation. Difference is made between voltage and current inverters, normal and pulsed operation, and rotors with and without skin effect. Guiding principles for the design of inverter-fed induction motors are derived from the results.

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Dipl.-Ing. Roger Weninger ist Akademischer Rat a. Z. am Lehrstuhl für Elektrische Antriebstechnik der TU München. Der Aufsatz entstand als Zusammenfassung von Arbeiten, die an diesem Lehrstuhl im Rahmen des Schwerpunktprogramms Neue elektrischeAntriebe der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt werden konnten. Der Verfasser dankt dem Lehrstuhlinhaber, Prof. Dr.-Ing. Gerhart Kessler, für wertvolle Hinweise und Anregungen     

Die Asynchronmaschine mit supraleitender Sekundärwicklung

Übersicht Bei der Asynchronmaschine treten bei Ausgleichsvorgängen außer dem stationären, schlupfabhängigen noch zusätzliche Momente auf. Die Maximalwerte dieser Zusatzmomente hängen von verschiedenen Faktoren, wie vor allem der Anlaufzeitkonstante und dem Kippschlupf ab. Über diese Zusammenhänge liegen schon verschiedene Arbeiten vor [1, 2, 3, 6, 8]. In der vorliegenden Arbeit soll untersucht werden, welche Grenzwerte diese Momente annehmen können. Dabei wird von der theoretisch interessanten Maschine mit Supraleitung im Sekundärkreis ausgegangen, die, wie gezeigt wird, zur Synchronmaschine wird und bei der ein Maximalmoment gleich dem doppelten Kippmoment der normalen Asynchronmaschine auftritt.

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Contents In the transient state an asynchronous machine has additional torques besides the well known torque which depends on the rotor slip. The maximum values of these additional torques are functions of different factors, primarily of the acceleration constant and the critical slip. In this paper the limiting values of these torques are calculated. It is shown that the theoretically interesting asynchronous machine with super-conductive secundary winding can operate like a synchronons machine. The maximum value of its torque is equal to the double critical torque of a normal asynchronous machine.

     

Das äußere magnetische Feld zweidimensionaler magnetisierter Körper

Übersicht Es wird eine Methode zur Bestimmung des magnetischen Potentials und der magnetischen Erregung im äußeren Bereich eines homogen oder inhomogen (regulär) magnetisierten zweidimensionalen Körpers angegeben. Die magnetischen Feldgrößen werden durch ein komplexes Linienintegral beschrieben. Darüber hinaus werden die Singularitäten des äußeren magnetischen Feldes untersucht. Die gewonnenen Ergebnisse sind mit den von Kolbenheyer und Tolcsvay und Beyer und Wolff angegebenen Berechnungsformeln in Übereinstimmung. Die Anwendbarkeit der abgeleiteten Methode wird für verschiedene Modelle erläutert.

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The external magnetic field of two-dimensional magnetized bodies

Contents A method is presented for the determination of the magnetic field potential and magnetic field strength outside a homogeneously or inhomogeneously (analytically) magnetized two-dimensional body. The magnetic field is calculated from a complex line integral. Furthermore, the properties of the field-singularities are examinated. The resuits developed here agree with the relations given for this problem by Kolbenheyer and Tolcsvay and Beyer and Wolff. Several examples illustrate the application of the methods presented.

     

The discontinuity problem of a cylindrical dielectric post in a waveguide and its application on the dielectric constant measurements of liquids

Contents An exact solution of the discontinuity problem of a circular cylindrical dielectric post centered in a rectangular waveguide is presented. The waveguide is divided in three regions where the field is expressed in cylindrical waves or in waveguide modes. By point matching, a system of linear equations determining the reflection and transmission coefficients is found. — The structure of our interest includes a liquid column surrounded by a cylindrical glass tube. For this case, curves have been made showing the relationship between the coefficients of reflection and transmission and the permittivity of the rod. Such curves are used for measuring the dielectric properties of liquids.

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Das Problem der Diskontinuität einer zylindrischen dielektrischen Probe in einem Wellenleiter und seine Anwendung auf Messungen der dielektrischen Konstanten von Flüssigkeiten

Übersicht Für das Problem einer durch einen dielektrischen Stab in einem rechteckigen Wellenleiter verursachten Diskontinuität wird eine exakte Feldlösung angegeben. Der Wellenleiter wird dabei in drei Bereiche eingeteilt, in denen das Feld in Form von Zylinderwellen oder Wellenleitermoden ausgedrückt wird. — Durch punktförmige Anpassung wird ein System linearer Gleichungen gefunden, aus dem sich Reflexions- und Transmissionskoeffizienten bestimmen lassen. — Als Anwendungsbeispiel wird eine Flüssigkeitssäule in einem zylindrischen Glasrohr untersucht. Für diesen Fall werden Diagramme angegeben, aus denen die Beziehungen zwischen den Transmissions- und Reflexionsfaktoren zu den dielektrischen Konstanten der Probe entnommen werden können. — Solche Kurven werden zur Messung der dielektrischen Eigenschaften von Flüssigkeiten benutzt.

     

Zum Optimalfilterproblem für Mehrfachsysteme

Übersicht Nach einer Einführung in die Theorie der Optimalfilter mit mehreren Ein- und Ausgängen für stochastische Signale wird die Anwendung dieser Theorie auf Mehrfachsteuersysteme gezeigt. Speziell wird auf den Problemkreis der Autonomisierungsbedingungen unter dem Gesichtspunkt der optimalen realisierbaren Entkopplungsnetzwerke eingegangen.

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Contents A short introduction into the theory of multivariable optimum filters for stochastic signals is given. Than this theory is applicated to multivariable servo-systems. Particularly the problem of autonomization-conditions of optimum realizable decoupling networks is discussed.

     

Optimization of the shape of a toroid with a non-idealized distribution of the magnetic field

Contents The optimization of a toroid shape with respect to the tension acting on a turn yields a shape similar to the letter D. This mechanical optimum corresponds with the optimum intrinsic energy of a given length of wire in a toroidal construction. Provided idealized field distribution, these facts have been described before. In the present paper exact semi-analytic methods for field calculation are given. They require a relatively small computing time. A new numerical algorithm for optimization of the shape with respect to the tension is developed. Furthermore a method to determine inductance coefficients of toroidal arrangements is described.

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Optimierung der Querschnittsform eines Toroiden mit nicht idealisiertem Verlauf des magnetischen Feldes

Übersicht Optimiert man den Querschnitt eines Toroiden bezüglich der auftretenden Leiterlängszugspannung, so ergibt sich eine dem Buchstaben Dähnliche Form. Dieses mechanische Optimum ist identisch mit der optimalen Ausnutzung einer gegebenen Leiterlänge zum Energieeinschluß. Für idealisierte Feldverhältnisse wurden diese Sachverhalte bereits beschrieben. Im vorliegenden Aufsatz werden exakte, halbanalytische Feldberechnungsmethoden mit einem relativ geringen Aufwand an Rechenzeit angegeben. Ein neuer numerischer Optimierungsalgorithmus bezüglich der Leiterlängszugspanung wird entwickelt. Weiterhin wird das methodische Vorgehen zur Bestimmung der Induktionskoeffizienten aufgezeigt.

     

Experimental and theoretical study of the turn-off behavior of field-controlled thyristors (FCTh's)

Contents The turn-off behavior of FCTh's with surface-gates is studied. The devices investigated in this paper exhibit short turn-off times of less than 300 ns. The anode current, gate voltage and anode voltage are measured under resistive and inductive load. Analytical models are developed to describe the turn-off transients of the FCTh's. Studies of the storage phase including the time-dependent gate current and the tail period including the recombination in thep ⁺-anode region have been perfomed by applying the new models.

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Experimentelle und theoretische Untersuchung des Abschaltverhaltens von feldgesteuerten Thyristoren (FCTh's)

Übersicht Es wird das Abschaltverhalten von FCTh's mit Oberflächen-Gates untersucht. Die verwendeten Bauelemente weisen Abschaltzeiten von weniger als 300 ns auf. Gemessen werden die transienten Verläufe von Anodenstrom, Gatestrom und Anodenspannung bei ohmscher und induktiver Last. Zur Beschreibung des Abschaltverhaltens werden neue analytische Modelle erstellt. Berechnungen der Abschaltverzugsphase unter Berücksichtigung transienter Gatestromverläufe und der Tailphase unter Berücksichtigung der Rekombination in derp ⁺-Anodenzone werden durchgeführt.

     

Effects of band structure and phonon models on hot electron transport in silicon

Contents The relative importance of band structure and scattering rate models for the modeling of hot electrons in silicon is evaluated. It turns out that the influence of the band structure is dominant while the details of the scattering processes are of less importance. Consequently computationally rather efficient models for phonon scattering and impact ionization scattering can be applied without sacrificing physical accuracy too much as long as the full band structure is considered.

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Einfluß der Bandstruktur und des Phononsystems auf den Transport energiereicher Elektronen in Silizium

Übersicht Die Bedeutung der Bandstruktur gegenüber der Modellierung der Streuraten wird in Bezug auf die Behandlung heißer Elektronen in Silizium untersucht. Es zeigt sich, daß der Einfluß der Bandstruktur überwiegt, während die Einzelheiten der Streuprozesse eher unbedeutend sind. Folglich können numerisch effiziente Modelle für Phononstreuung und Stoßionisation ohne Verlust an physikalischer Genauigkeit verwendet werden, sofern die vollständige Bandstruktur benutzt wird.

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This paper is dedicated to Professor Dr. rer nat. Walter L. Engl, RWTH Aachen, on the occasion of his 70th birthday.     

Calculation of currents for internal short-circuits in a stator of a three-phase slip-ring induction machine

Contents A new method of calculation of steady currents of a three-phase slip-ring induction machine with internal short-circuits in a stator is presented in the paper. The given method takes interaction of space harmonics both in the stator and in the rotor into consideration. Problems of interaction of the zero-sequence system and the substitutional two-phase system are also discussed. Examples of currents calculations for internal short-circuits in the stator are given.

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Berechnung der Ströme beim inneren Kurzschluß im Stator einer Dreiphasen-Schleifringläufermaschine

Übersicht In dem Aufsatz wird eine neue Methode zur Berechnung von stationären Strömen beim inneren Kurzschluß im Stator der Dreiphasen-Schleifringläufermaschine bearbeitet. Das mathematische Modell berücksichtigt die Wechselwirkung zwischen den Raumharmonischen, sowohl im Stator als auch im Rotor. Außerdem wird die Wechselwirkung zwischen dem Nullsystem und der zweiphasigen Ersatzschaltung beschrieben. Es werden Beispiele von der Strömeberechnung beim inneren Kurzschluß im Stator dargestellt.

     

Numerical calculation of the current through a vibrating capacitor

Contents The measurement of the contact potential difference with the so-called Kelvin probe or vibrating capacitor technique is one of the most sensitive measuring procedures in surface physics. This article describes the influence of the shape of the Kelvin probe on the measured current. Two models are investigated: The most simple one, a parallel plate-capacitor and a more realistic one, a sphereplate capacitor.

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Numerische Berechnung des Stromes durch einen schwingenden Kondensator

Übersicht Die Messung der Kontaktpotential-Differenz mit Hilfe der Kelvin-Sonde oder der Methode des schwingenden Kondensators ist eine der empfindlichsten Meßmethoden in der Oberflächenphysik. In diesem Artikel wird der Einfluß der Form der Kelvin-Sonde auf den gemessenen Strom dargestellt. Zwei Modelle werden untersucht: Ein sehr einfaches, der parallele Platenkondensator, und ein etwas praxisnäheres, die Kapazität zwischen einer Kugel und einer Platte.

     

Theoretical studies on nanosecond surface discharge phenomena observed using Lichtenberg figure method

Contents The nanosecond surface discharge phenomena on the insulation plate have been studied using a Lichtenberg figure method. In the experimental setup voltages of +7 to 22kV, pressures of 150–760 Torr and pulse widths of 3–11 nsec were applied. The developing length of the positive corona streamer has been precisely measured against the applied voltage as a function of the pressure at a given pulse width.It was found that with increasing pressure there was an increase of inception voltage, while the time lag of corona streamer inception decreased. The developing velocity of charged particles on the insulation plate is discussed from a view point of a modified drift theory of charged particles. Finally, it is concluded that the detardation factor due to the photoelectric emission from the insulation plate plays a more important role in the corona streamer development than the electron collision ionization or the gas photoionization.

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Theoretische Untersuchung von Gleitentladungen im Nano-Sekunden-Zeitbereich mit der Methode der Lichtenbergschen Figuren

Übersicht Es wurden Gleitentladungen auf Isolierstoffoberflächen im Nano-Sekunden-Zeitbereich mit der Methode der Lichtenbergschen Figuren untersucht. Experimentell wurden Spannungen von +7 bis 22 kV, Impulsbreiten von 3 bis 11 ns und Gasdrücke über dem Isolator von 150 bis 760 Torr angewendet. Die Elektrodenanordnung bestand aus einer Nadel und einer ebenen Elektrode, die mit der Isolierstoffplatte bedeckt war. Die Ausbreitungslänge der positiven Koronaentladung wurde als Funktion der Spannung bei verschiedenen Drücken und konstanter Impulsbreite gemessen.Es zeigt sich, daß sich bei zunehmendem Druck die Einsatzspannung der Koronaentladung erhöht, während sich die Verzögerungszeit vermindert. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Koronaentladung auf der Isolierstoffoberfläche wird unter dem Gesichtspunkt einer modifizierten Theorie der Ladungsträgerbeweglichkeit auf der Oberfläche diskutiert. Bezüglich der Ausbreitung der Koronaentladung auf der Isolierstoffoberfläche zeigt ich, daß offensichtlich die Photoelektronenemission von der Oberfläche einen größeren Einfluß hat als Elektronenstöße und Photoionisation im Gasraum über dem Isolierstoff.

     

Parameter identification of vector-controlled induction machines

Contents This paper describes the identification of electromagnetic time constants and stator resistance for field oriented induction motor drives. The model of an induction motor at standstill in terms of state representation is discussed. A direct continuous-time identification from the standstill time-domain test data is based on the parametrized observer state vector. In a laboratory configuration the stator resistance is influenced by the non-linear inverter gain function. Two categories of current responses to voltage steps and to pseudo random binary sequences are examined. The current transients indicate saturation effects. Parameter estimates of a linear machine model are determined using least squares algorithms. Simulation and experimental studies are carried out in a Matlab software environment. Corresponding results obtained for two induction motor drives of different power ratings are included.

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Parameteridentifikation von vektorgeregelten Asynchronmotoren

Übersicht Der Aufsatz beschreibt die Identifikation der elektromagnetischen Zeitkonstanten und des Statorwiderstandes für Antriebe mit vektorgeregelten Asynchronmotoren. Das Modell eines Asynchronmotors im Stillstand wird in der Zustandsform beschrieben. Die direkte zeitkontinuierliche Identifikation aus den Meßdaten im Stillstand beruht auf dem parametrierten Beobachter Zustandsvektor. In einer Laboranordnung wird der Statorwiderstand durch die nichtlineare Kennlinie des Umrichters beeinflußt. Es werden zwei Kategorien der Stromantwort auf Spannungssprünge und PRBS-Sequenzen untersucht. Der transiente Stromverlauf weist Sättigungseffekte auf. Parameterschätzungen an einem linearen Maschinenmodell werden mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate bestimmt. Es werden Simulationsrechnungen und experimentelle Studien in einer Matlab Umgebung durchgeführt. Die Ergebnisse für zwei Antriebe mit Asynchronmotoren unterschiedlicher Leistung werden vorgestellt.

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This work was supported in part by the Deutscher Akademischer Austauschdients, Ref. 323, and by a grant from the State Committee for Science Research (Poland) Contract BW959050.