Die zweidimensionale Stromverdrängung in einer wechselstromdurchflossenen,trapezförmigen Nut

Übersicht Es wird in dieser Arbeit die Stromverteilung in einem hinreichend langen, metallischen Stab von trapezförmigem Querschnitt berechnet, der von einem Wechselstrom durchflossen wird und bis auf einen schmalen, von einem magnetischen Wechselfeld erfüllten Luftschlitz von allen Seiten ohne merklichen Luftzwischenraum und isoliert in eine unendlich permeable, metallische Hülle eingebettet liegt. Der Umriß des Leiters mit dem trapezförmigen Querschnitt besteht aus zwei gegenüberliegenden, gleich langen, auseinander-strebenden Geradenstücken, deren Endpunkt oben und unten durch konzentrische Kreisbogen verbunden sind. Die maßgebende partielle Differentialgleichung für die FeldkomponenteE _z (, ) in Richtungz der Längsstreckung eines solchen Nutenleiters entspricht dann der ebenen Wellengleichugn in Zylinderkoordinaten.Nicht streng erfaßbar ist bei Anwendung dieser Methode geradeso wie in den beiden anderen bereits durchgerechneten Fällen, wo es sich um einen rechteckigen oder kreisförmigen Nutenquerschnitt handelt, der Einfluß der Öffnungsweite des Nutenschlitzes in der Oberfläche des Nutenleiters. Ist er hinreichend schmal, so kann die Verteilung der maßgebenden magnetischen Feldkomponente als gleichmäßig angesehen werden. Bei genaueren Rechnungen müßte man über die Fourierkomponenten des Feldes der magnetischen Induktion im Nutenschlitz Bescheid wissen. Diese Annahme wird in der Arbeit gemacht.

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Summary In this paper is reported on the distribution of an alternating current over the trapezoid crosssection of a metallic and sufficiently long conductor, who ist embedded in an infinitely permeable envelop up to a narrow air slit containing an alternating magnetic field, the feeler of the airgapfield between stator and rotor. The contour of the conductor with the trapezoid cross-section is composed here of two equally long opposite but divergent straight lines. The endpoints of which on the two ends are connected by two concentric circular arcs. The decisive partial differential equation for the field componentE _z (, ) in the direction of the conductor corresponds to the two dimensional wave equation in cylinder coordinates.As in the two other cases which are already counted over conformal with this method, namely in the cases of the rectangular and circular cross-section, the influence of the width of the slit is not exactly to realise. In cases which call for more excit calculations, it would be necessary to have knowledge of the Fourier-components of the magnetic induction in the slits of the grooves.

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Übersicht der Abkürzungen und der mathematischen Zeichen E die elektrische Feldstärke in V/m als Betrag des Vektors , - H die magnetische Feldstärke in A/m als Betrag des Vektors , - B die magnetische Induktion oder die Flußdichte in Vs/m² als Betrag von , - ₀ die magnetische Feldkonstante von der Größe 4·10^–9 H/m, die elektrische Leitfähigkeit des Nutenleiters in S/m - =2f die Kreisfrequenz in 1/s - d=(2/₀)^1/2 das Eindringmaß in m - die imaginäre Einheit - eine besondere komplexe Konstante mit der Dimension 1/m - 2 die totale Winkelbreite des keilförmigen Nutenleiters - , ,z die drei Zylinderkoordinaten mit [, ,z] in m - _i , _a die Radien der oberen und unteren Begrenzungskreisbögen des Nutenquerschnitts von Bild 1 in m - 2 der doppelte öffnungswinkel zwischen den Zahnflanken - I (h )K _r (h ) die beiden modifizierten Zylinderfunktionen mit dem Parameter - die beiden, in ihren Richtungen von abhängenden Einheitsvektoren im Zylinderkoordinatensystem - der dritte, stets parallel zurz-Achse gerichtete Einheitsvektor - D _n die Koeffizienten in der maßgebenden Fourier-Entwicklung vonB (, ) in Gl. 2(9) mit der Dimension Vs/m (n=0, 1, 2 ...), - e ^jt das Gesetz der zeitlichen Strom- und Feldänderungen Mit 4 Textabbildungen     

Meßspulen zur Analyse des Luftspaltfelds elektrischer Maschinen

Übersicht Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der meßtechnischen Erfassung einzelner Komponenten des Luftspaltfeldes elektrischer Maschinen mit Hilfe von meßspulen. Nach der Herleitung eines allgemeinen Ausdrucks für die in beliebigen meßspulenanordnungen induzierte Spannung wird ein neues Verfahren zum Entwurf besonders selektiver Meßspulensysteme anhand konkreter Beispiele vorgestellt. Die Abhängigkeit der induzierten Spannung von der Lage der Meßspulen am Umfang wird ebenso erörtert wie Besonderheiten mehrsträngiger Meßspulensysteme. Den Abschuß bilden Hinweise zur praktischen Ausführung.

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Search coils for the analysis of the air-gap flux of electrical machines

Contents This paper deals with the measurement of certain space harmonics of the air-gap flux of electrical machines by means of search coils. A general equation for the induced voltage in any given system of search coils is given. A novel method for the design of highly selective search coils is presented, including many examples. The dependence of the induced voltage on the position of the search coils is discussed, as well as the special quality of multi-phase search coils. Finally, hints for the practical implementation are given.

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Liste der Verwendeten Formelzeichen B, b magnetische Induktion - B Amplitude einer Induktionswelle der Polpaarzahl - f Frequenz einer Drehwelle der Polpaarzahl in Ständerkoordinaten - g ganze Zahl - j imaginäre Einheit - k ganze Zahl - l ideelle Länge der Maschine - m _M Strangzahl des Meßspulensystems - n Ordnungszahl einer Symmetrischen Komponente der Nutdurchflutung - Menge der natürlichen Zahlen - N ₁ Ständernutzahl - minimale Ständernutzahl, mit der eine Meßwicklung realisiert werden kann - R Bohrungsradius - t Zeit - Zeitzeiger der Nullkomponente der Meßspulenspannung - Zeitzeiger der Gegenkomponente der Meßspulenspannung - u _i Augenblickswert der von einer Feldwelle der Polpaarzahl induzierten Spannung - Zeitzeiger der induzierten Spannung - Zeitzeiger der Mitkomponente der Meßspulenspannung - Felderregung, magnetische Spannung - x (Ständer-) Umfangskoordinate im Bogenmaß - y axiale Koordinate parallel zur Ständernutung - Menge der ganzen Zahlen - z _SK maximale Zahl von Null verschiedener Symmetrischer Komponenten - z _w Zahl der Windungen einer Meßwicklung - _S Schrägungswinkel der Läufernuten gegenüber den Ständernuten - effektive Leiterzahl einer Meßwindung bezüglich der Polpaarzahl - Schrägungsordnungszahl einer Drehwelle der Ordnungszahl - Polpaarzahl einer Drehwelle - _R Polpaarzahl des Referenzfelds für die Fehlerdiagnose - _U Polpaarzahl einer die Diagnose störenden Feldwelle - , _n Wicklungsfaktor bezüglich der Polpaarzahl bzw. der Symmetrischen Komponenten - _m Maschenfaktor - _S Schrägungsfaktor - Kreiszahl - Summenzeichen - , ₁, ₂ Versatz zweier Meßleiter in Nutteilungen - , ₁, ₂ Versatz zweier Meßleiter im Bogenmaß - _h Lage des Hinleiters einer Spule - _M Versatz zweier Stränge eines Meßspulensystems - _r Lage des Rückleiters einer Spule - _u Phasenlage der induzierten Spannung - _v Phasenwinkel einer Drehwelle der Polpaarzahl      

Der Asynchronmotor mit drei und sechs Wicklungssträngen am stromeinprägenden Wechselrichter

Übersicht Für Drehzahlstellantriebe größerer Leistung bietet der Käligläufermotor mit 6 Wicklungsphasen und Versorgung durch zwei Stromumrichter deutliche Vorteile gegen-fiber dem 3-Phasenmotor mit 6-pulsiger oder auch 12-pulsiger Umrichterspeisung. Es werden die Größen untersucht und verglichen, die für die Wechselwirkung zwischen Motor und Umrichter charakteristisch sind:Die Induktivitäten und Phasenkopplungen, das Ersatzschahbild, die Pendelmomente und die Wirbelstromverluste.

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The current-source inverter-supplied induction motor with three and six phases

Contents For speed control drives of greater power ratings the induction motor with 6 phases supplied by two current source inverters is superior to the 3-phases motor supplied by an inverter working in 6- or 12-pulse mode. All quantities characteristic for interactions between motor and inverter are analysed.The inductances and phase couplings, the electrical equivalent circuit, the torque harmonics and the eddy current losses.

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Verwendete Symbole d _L Leiterdurchmesser - f, f ₁ Speisefrequenz - k() Kopplungsfaktor zweier um den Winkel versetzter Stränge - Widerstandserhöhung der in Nuten liegenden Leiter - Widerstandserhöhung der gesamten Wicklung - l _i ideelle Eisenlänge - l _s mittlere Länge der Stirnverbindungen - L _h Hauptinduktivität - L _K Kurzschlußinduktivität - L ₁,L ₂ Ständer- bzw. Läuferstreuinduktivität - L _N Nutstreuinduktivität - L _oS Stirnstreuinduktivität - L _oW Induktivität der doppelt verketteten Streuung - m Strangzahl - m _el Luftspaltmoment (als Zeitfunktion) - M _N Nennmoment - n Drehzahl - n Ordnungszahl für (räumliche) Oberwellen des Luftspaltfeldes - N Nutzahl - p Polpaarzahl - q Zahl der Ständernuten je Pol und Strang - s Sehnung in Nutteilungen - t _smin minimale Schonzeit der Thyristoren - V Magnetisierungsdurchflutung eines Pols - Windungszahl eines Stranges - _Sp Windungszahl einer Spule - W _S Spulenweite - Operatorimpedanz - Phasenverschiebung zwischen den Strömen der Ober- und Unterschicht - _res magnetisch wirksamer Luftspalt - ... Beiwert des magnetischen Leitwerts - Ordnungszahl der (zeitlichen) Oberschwingungen der Ströme und des Drehmoments - reduzierte Leiterhöhe nach [10] - _(n ) Wicklungsfaktor fürn-te Oberwelle des Luftspaltfelds - _K für die Kommutierung wirksamer totaler Streufaktor - _p Polteilung - (), () Hilfsfunktionen, siehe Gleichungen (54), (57) - Polfluß - verketteter Fluß - , Winkel, siehe Bild 9 - , ₁ Speisefrequenz - ₂ Läuferkreisfrequenz - ₀ Eigenkreisfrequenz des Kommutierungskreises Indizierung u ₁,i ₁,U ₁,... Ständergrößen - u ₂,i ₂,U ₂,... Läufergrößen - L _..a Stranginduktivität - L _..b Koppelinduktivität zweier um 30° versetzter Stränge - L _..c Sternpunktinduktivität - I _..(), Î_..(), M_..(),... Anteil der -ten Oberschwingung - Anteil dern-ten Oberwelle     

Eine Theorie des Wechselstromkreises mit Lichtbogen

Die Ausgleichvorgänge durch Kreis- und Erdkapazitäten Bei den nachfolgenden Ausführungen handelt es sich um eine Fortsetzung des in Bd. 44 (1959) Heft 4 dieser Zeitschrift bereits erschienenen ersten Teiles Eine Theorie des Wechselstromkreises mit Lichtbogen.Bezeichnungen R ₁ Ohmscher Widerstand von Trafo und Netzzuleitung - R ₂ Ohmscher Widerstand des Lastkreises - R ₃ Ohmscher Widerstand vorC ₁ - R ₄ Ohmscher Widerstand vorC ₂ - R Kleinstmöglicher Widerstand der Verbindung zweier Stromkreise über ein Schaltgerät - Phasenwinkel der Spannung im Augenblick des Stromnulldurchganges bei metallisch geschlossenem Stromkreis - Phasenwinkel der Spannung im Augenblick des Stromnulldurchganges nach der Zündung bei Berücksichtigung vonL undR stattL undR - Phasenwinkel des Stromes im metallisch geschlossenen Stromkreis - Phasenwinkel des Stromes im metallisch geschlossenen Stromkreis vor der Zündung des Lichtbogens - ₁ - ₂ - Phasenwinkel der Ausgleichströme - tg - ₁ - ₂ - 2f (Kreisfrequenz beif=50Hz: =314) - ₁ - ₂ - z _ges - z ₄ - e _b Lichtbogenspannung= (Die konstante induktive und ohmsche Komponente der Lichtbogenspannung ist bereits zu den StromkreiskonstantenL undR addiert) - u Spannungsabfall an einem lastseitigen Stromkreisglied Mit 5 Textabbildungen     

Das Feld der elektromagnetischen Strahlung im Innern eines hohlen Drehparabols mit einem axial gerichteten elektrischen oder magnetischen Dipol im oder vor dem Brennpunkt

Ohne ZusammenfassungZusammenstellung der Formelzeichen =2 f die Kreisfrequenz und die gewöhnliche Schwingungszahl in Hz/s, - exp (–it) das Zeitgesetz der stationären Dipolschwingung - g ^(e)=–i die elektrodynamische Leitfähigkeit für den elektrischen Verschiebungsstrom in S/cm mit= =1/36·10^–11 F/cm für das Vakuum - g ^(m)=+i die elektrodynamische Leitfähigkeit für den magnetischen Verschiebungsstrom in Ohm/cm mit=4·10^–H/cm für das Vakuum - c=()^–1/2 die dem Medium zukommende Lichtgeschwindigkeit in cm/s, - =c/f die der aufgedrückten Schwingung zukommende Vakuumwellenlänge in cm - 2/ die Wellenzahl des Mediums in 1/cm - (/)^1/2 der Wellenwiderstand der freien Raumwelle mit dem Zahlenwert 120 Ohm - die elektrische und magnetische Feldstärke in V/cm und A/cm - x, y, z die drei rechtwinkligen und rechtshändigen Cartesischen Koordinaten - , , die drei rechtwinkligen und rechtshändigen Zylinderkoordinaten - , , die drei rechtwinkligen und rechtshändigen parabolischen Koordinaten - _r der Wert für die parabolische Koordinate in der Begrenzungsfläche des parabolischen Horns oder die Brennweite des Drehparabols in cm - _q der Wert für die parabolische Koordinate, die die Lage des Dipols auf der Achse fixiert - ^'=2k die dimensionslosen, reduzierten, parabolischen Koordinaten - R, R _q der Abstand des Brennpunkts oder des Dipols vom Aufpunkt in cm - I ^(e)·,I ^(m)· das elektrische oder magnetische Moment des Dipols in A/cm und V/cm mit als elementare Dipollänge - zwei Hilfsvektoren in A und V, von denen nur diez-Komponente von Null verschieden ist     

Zur Theorie des dynamischen Betriebs von Drehstrommotoren mit Stromverdrängungsläufer

Übersicht Ausgehend von einer Annäherung der Stromdichteverteilung in den Läuferstäben wird das den Betrieb von Drehstromkäfigankermotoren bei raschen Drehzahländerungen beschreibende Differentialgleichungssystem abgeleitet. Die Raumzeigerdarstellung ermöglicht eine einfache mathematische Formulierung und eine physikalisch anschauliche Anschrift der Systemgleichungen.

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Contents Basing on an approximation for current density in the rotor bars a set of differential equations is presented, dealing with the operational behaviour of squirrel-cage induction motors at fast speed variation. Using the definition of space vectors a mathematically simple and physically clear representation is possible.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole a Augenblickswert des Strombelags, Nutabmessung - b Augenblickswert der Induktion, Nutabmessung - D Bohrungsdurchmesser - g ganze Zahl - h Nutabmessung - i Augenblickswert des Stroms, natürliche Zahl - j imaginäre Einheit , natürliche Zahl - J polares Massenträgheitsmoment - k natürliche Zahl - l Länge, Selbstinduktionskoeffizient - L Selbstinduktionskoeffizient - m Gegeninduktionskoeeffizient - M Gegeninduktionskoeffizient - n natürliche Zahl - p Polpaarzahl - q Nutenzahl je Pol und Strang - r ohmscher Widerstand - R ohmscher Widerstand - s Nutabmessung - S Spulenweite - u Augenblickswert der Spannung - Windungszahl je Strang - z Stabzahl - elektrischer Winkel - effektiver Luftspalt - Nutenzahl, um die die Ständerwicklung gesehnt ist - Bogenkoordinate - Ordnungszahl - natürliche Zahl - v Ordnungszahl - ₀ Permeabilität des Vakuums - Wicklungsfaktor - Streuzahl - Länge in Umfangsrichtung - Augenblickswert der Flußverkettung Indizes 1 Ständer - 2 Läufer - o bezogen auf das System dreifacher Polpaarzahl - A Strang A - b Belastung - B Strang B - C Strang C - dv doppeltverkettet - Fe Eisen - g geometrisch - h bezogen auf das Hauptfeld - i ideell, bezogen auf einen Teilkäfig - k bezogen auf einen Teilkäfig - K Zahnkopf - n Nut - N Netzzuleitung - p Pol - R Ring - Schr Schrägung - St Stab - w Wicklung - Ordnungszahl - natürliche Zahl - Ordnungszahl - Streuung - Re Realteil - Im Imginärteil Besondere Schreibweisen Komplexe Zahlen werden durch Unterstreichen, konjugiert komplexe Zahlen durch Unterstreichen und hochgestellten Stern, zeitliche Ableitungen des Läuferverdrehungswinkels durch Punkt über dem Buchstabensymbol und auf das Ständerkoordinatensystem transformierte Läufergrößen durch gestrichene Symbole gekennzeichnet.Der Verfasser dankt Herrn Professor Dr.-Ing. H. W. Lorenzen für die Anregung und Förderung dieser Arbeit.     

Eine experimentell überprüfte Vorausberechnung der Harmonischen des Läuferstromes von Käfigläufermotoren mit geraden Nuten

Übersicht Ein Verfahren zur Berechnung der Läuferoberströme, das sowohl den numerisch berechneten Feldverlauf als auch die Verringerung der doppeltverketteten Läuferstreuung infolge der Sättigung der Ständerzähne berücksichtigt, wird anhand experimenteller Untersuchungen an Käfigläufermotoren mit halbgeschlossenen und offenen Ständernuten überprüft. Zur Messung der Läuferoberströme werden Rogowski-Spulen eingesetzt, da Messungen anhand des Nutenstreuflusses infolge von Sättigungseinflüssen für die Läuferströme der Ständernutharmonischen stark überhöhte Werte vortäuschen. Berechnung und Messung lassen die Wirkungen der Eisensättigung auf die Entstehung der Läuferoberströme erkennen.

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Predetermination of the harmonics of rotor currents in squirrel cage induction motors with unskewed slots, verified by experiment

Contents A method to calculate the higher harmonic currents, comprising the numerically calculated field pattern as well as the reduction of rotor airgap leakage due to the saturation of stator tooth bodies, is verified by means of experimental investigation on squirrel cage induction motors with semiclosed and open stator slots. Rogowski coils are employed for the measuring of higher harmonic currents. Owing to the influence of saturation, measurements based on slot leakage flux resulted, however, in unduly high values for rotor currents of stator slot harmonics. Calculation as well as measurement display effects of magnetic saturation on higher harmonic currents.

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Verwendete Symbole B Induktion - Amplitude der Ständerzahninduktion, Mittelwert über alle Zähne - b _zs Ständerzahnbreite - D Bohrungsdurchmesser - g Ordnungszahl - h _zs Ständerzahnhöhe - I Strom (Effektivwert) - k _c Carterscher Faktor - k _Fü Eisenfüllfaktor - L Induktivität - Drehfeld-Luftspaltinduktivität - Induktivität der Nuten- und Stirnstreuung - l axiale Blechpaketlänge - M Gegeninduktivität - m Strangzahl des Ständers - N Nutenzahl - n Ordnungszahl der Leitwertswellen der Ständernutung - P Polpaarzahl - q Lochzahl - R ohmscher Widerstand - s Schlupf - t Zeit - t _n Nutteilung - U Spannung (Effektivwert) - V magnetische Spannung - w _s Windungszahl je Ständerwicklungsstrang - Umfangskoordinate im Bogenmaß - Abplattungsfaktor - _g geometrischer Luftspalt - _gr effektiver Luftspalt für die Zahnpulsation der Ordnungszahlg _r - effektiver Luftspalt - Sehnung der Ständerwicklung um Nuten - Nutschlitzfaktor - Schrägung in Ständernutteilungen - magnetischer Luftspaltleitwert - Ordnungszahl der Läuferoberfelder - ₀ Induktionskonstante - _r relative Permeabilität - Ordnungszahl der Ständerfelder - Wicklungsfaktor - Sättigungsfaktor für das -te Läuferoberfeld - Korrekturfaktor aus der digitalen Feldberechnung - _r L _v Luftspaltfluß einer Läufermasche - Netzkreisfrequenz Indizes N Nennwert - R Ring - r Läufer - s Ständer - schr Schrägung - St Stab - Streuung Hochgestellte Indizes und Sonderzeichen Scheitelwert - * konjugiert komplex - Re Realteil einer komplexen Größe Unterstreichung bedeutet komplexe Größe     

Das elektromagnetische Feld eines in Seewasser parallel zum Spiegel verlegten,geraden, stromdurchflossenen,isolierten Drahtes mit blanken Enden in dem dreifach geschichteten Raum: Luft,Wasser, Erde

Inhaltsübersicht Die Aufgabe und ihre Daten—1. Das elektrische Strömungsfeld und das parasitäre elektrische Luftfeld: 1.1. Die formale Lösung für das elektrische Strömungsfeld; 1.2. Die Lösung der Aufgabe in Reihenform und der Zusammenhang mit der Methode der elektrischen Bilder; 1.3. Die Potentialfunktion des vom Strömungsfeld abhängenden elektrostatischen Feldes im Luftraumz0; 1.4. Die Berechnung der elektrischen Strömung i(_±, z) aus der PotentialfunktionV(, ,z) und die Darstellung in Zylinderkoordinaten—2. Das Magnetfeld des Strömungsfeldes: 2.1. Die grundlegenden Integraldarstellungen für die drei Komponenten des Vektorpotentials; 2.2. Die drei inhomogenen und verkoppelten partiellen Differentialgleichungen für die drei Komponenten des Vektorpotentials, die HilfsfunktionU(, ,z) im FalleB _z=0; 2.3. Die direkte Berechnung der KomponenteA _z(, ,z) des Vektorpotentials; 2.4. Die direkte Berechnung der KomponentenA (, ,z) undA (, ,z) des Vektorpotentials aus den Integraldarstellungen; 2.5. Das Vektorpotential und das Magnetfeld der stromdurchflossenen Kabellänge zwischen den Punkten (±a,o,—h); 2.6. Der magnetische Feldanteil mitB _z=0–3. Schlußbemerkungen.Physikalische Bedeutung der benutzten Symbole; Einheiten , ,z;x, y, z die Zylinderkoordinaten oder die kartesischen Koordinaten des Aufpunktes, - , ,z die Koordinaten des Quellpunktes oder des Wirbelpunktes; in beiden Fällen sind die Längen in m zu messen, - die elektrische Leitfähigkeit in S/m; Index 1 Wasser, Index 2 Erdkörper - h Abstand des Kabels von der Meeresoberfläche in m - H mittlere Tiefe des Meeres über die Länge des Kabels in m - ₀ die Dielektrizitätskonstante der Luft - ₀ die Permeabilität von Luft, Wasser, Erdkörper: - i elektrische Stromdichte in A/m² - V Potentialfunktion in V - U das Vektorpotential in Vs/m - B die magnetische Induktion in Vs/m² - qF die elektrische Flächenladung As/m² Mit 2 Textabbildungen     

Beitraǵ zur Berechnunǵ der notwendiǵen Trocknunǵszeit von Großtransformatoren

Ohne ZusammenfassungSymbolliste A Oberfläche - A _j Koeffizient der Differenzgleichung - a Schichtdicke in Diffusionsrichtung - a ₁...a ₄ Konstante - B _j ,C _j Koeffizienten der Differenzgleichung - c Feuchte - c _b Feuchteverteilung zu Beginn des Ausgleichsvorganges - c ₀ Feuchte an der Außenkante (x=0) - D Diffusionskoeffizent - F Fehlerterm - E _j ,F _j Koeffizienten der Differenzgleichung - G Masse - G zeitliche Änderung der Wassermasse dG/dt - H _j Koeffizient der Differenzgleichung - j Anzahl Gitterpunkte - K Pumpenkapazität - k relativer Feuchtehalt - m Nummer des mittleren Maschenpunktes - n Anzahl Zeitschritte - p Druck - p Laplaceoperator für die Zeittransformation - p ₀ Anfangsdruck (t=0) - p _e Enddruck - Q gesamte Feuchtemenge - q Lapalaceoperator für die Ortstransformation - R Gaskonstante - T absolute Temperatur - t Zeitkoordinate - t _max maximal zulässige Zeit - t Zeit, während der gesättigter Wasserdampf gepumpt wird - V Volumen - v Diffusionsgeschwindigkeit - x Ortskoordinate - x ₀ Feuchteeindringtiefe - y Ortskoordinate - z Ortskoordinate - reduzierter Schrittlängenfaktor - Schrittlängenfaktor - Hilfsgröße - x Schrittlänge inx-Richtung - t zeitliche Schrittlänge - partielles Differential - Differenz - Gaußsches Fehlerintegral - unabhängige Variable - ₁ Thetafunktion - v unabhängige Variable     

Die Theorie des Käfigläufermotors unter Berücksichtigung der Ständer- und Läufernutung

Übersicht Das allgemeine Gleichungssystem des Käfigläufermotors wird auf den Fall erweitert, daß Ständer und Läufer Nuten besitzen. Insbesondere wird dieser Einfluß auf die Gegeninduktivität zwischen Ständer und Läufer sowie auf die Selbstinduktivität des Läufers berücksichtigt. Anhand eines Beispiels wird der Einfluß der Ständernutöffnungen auf die Oberfeldmomente erläutert.

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Contents The general system of equations of the squirrel-cage induction motor is extended to the case that both stator and rotor have slots. The influence of the stator slots upon the mutual inductance between stator and rotor and upon the selfinductance of the rotor circuits is considered in particular. A numerical example shows the effect of stator slot openings on the torque components due to magnetic field harmonics.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole a Dreher nach Gl. (34) - A ₀ Querschnitt für den Unipolarfluß - A _z Querschnitt eines Läuferzahnes - b Dreher nach Gl. (34) - B Induktion - d Dreher nach Gl. (6) - g Ordnungszahl der Leitwertswelle - i Strom - I Strommatrix - k _c Carterscher Faktor - k _Fc Faktor der Eisensättigung - l ideelle Eisenlänge - L Induktivität - L Induktivitätsmatrix - L Induktivitätsschwankung - L Matrix der Induktivitätsschwankung infolge der Nutung - Drehfeldinduktivität einer Läufermasche - N Läufernutenzahl - N _s Ständernutenzahl - p Polpaarzahl - P Matrix nach Gl. (5) - P Matrix nach Tafel 1 - R Bohrungsradius - R Widerstand - R Widerstandsmatrix - s Schlupf - u Spannung - U Matrix der Spannung - V magnetische Spannung - w _s Anzahl der in Reihe geschalteten Windungen eines Ständerwicklungsstranges - Umfangskoordinate - Verhältnis magnetischer Leitwerte nach Gl. (46) - Konstante nach Gl. (51) - einseitiger effektiver Luftspalt - _g einseitiger geometrischer Lufftspalt - Ersatzluftspalt - Sehnung der Ständerwicklung in Nutteilungen - Nutungsfaktor - räumlicher Drehwinkel - A magnetischer Luftspaltleitwert - ₀ Induktionskonstante - Ordnungszahl der Luftspaltfelder (Grundwelle =1) - Wicklungsfaktor - _schr Schrägungsfaktor - Spulenfluß - Netzkreisfrequenz Indizes s Ständer - r Läufer - h Haupt- - Streu- - o Nullkomponente des Läufers (unipolare Komponente) - St Stab Hochgestellte Zeichen T transponierte Matrix - * konjugiert komplex - einmal transformierte Größe - zweimal transformierte Größe - 0 Nullkomponente des Ständers - + Pluskomponente - – Minuskomponente - Drehfeld- - ^ Scheitelwert     

Die wechselstromseitigen Spannungsharmonischen eines Stromrichters bei idealer Sperresonanz des Netzes

Übersicht Es wird berechnet, welche Höhe die Spannungsharmonische auf der Wechselstromseite eines gesteuerten Stromrichters erreicht, wenn die zugehörige Stromharmonische durch eine Netzresonanz ideal gesperrt ist.Zur Vereinfachung der Rechnung wird angenommen, daß das Netz bei der jeweils betrachteten harmonischen Frequenz eine unendlich hohe Sperrimpedanz aufweist, während es sich für alle anderen Frequenzen wie eine Induktivität verhält. Für den Stromrichter wurde vollkommene Drosselglättung des Gleichstroms und Verlustfreiheit der Ventile vorausgesetzt.Übersicht der benutzten Formelzeichen J, Maximal-, Scheitelwert eines Stromes - L Induktivität - U, Û Effektiv-, Scheitelwert einer Spannung - a _v b _v Fourierkoeffizienten der Ordnungszahlv - i Augenblickswert eines Stromes - i _v Harmonischer Stromanteil der Ordnungszahlv - m Zählindex der Ventilem=o...(P–1) - n beliebige ganze Zahl - P Pulszahl des Stromrichters - u Überlappungswinkel - x Zeit, gemessen im Winkelmaß der Grundschwingung - _k, _k, _k Hilfsfunktionen - Zündwinkel (im allgemeinen mit bezeichnet) - Sperrfrequenz des Netzes bezogen auf Grundfrequenz - Ordnungszahl der Harmonischen - Schwenkwinkel des Bezugsventils - Indexg Gleichstrom, kommutierter Gleichstrom - Indexk kommutierender Grundschwingungs-Kurzschlußstrom - Indexw kommutierender Strom von Sperrfrequenz - IndexR,S,T Kennzeichen der Drehstromstränge Mit 12 TextabbildungenDie Größen in den Ventilkreisen sind einfach, die Größen in den Netzkreisen zweifach gestrichen.     

Lösung der Grundgleichung nichtlinearer Stromkreise durch Analogrechenverfahren

Inhaltsübersicht Die vorliegende Arbeit, die sich in den neuen, vom Verfasser und anderen als nichtlineare Elektrotechnik bezeichneten Abschnitt der modernen Elektrotechnik einreiht, verfolgt die ins einzelne gehende Analyse der Grundgleichung nichtlinearer Stromkreise hinsichtlich ihrer Lösung durch Analogrechenverfahren und die Aufstellung einer allgemeinen Rechenschaltung dieser Gleichung für den Analogrechner.

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Summary The present paper deals with problems in the field of modern electrical engineering, called by the author and others nonlinear electrotechnics. It presents a detailed analysis of the fundamental equation of nonlinear circuits with respect to its solution by analog computation and offers a general programming schedule for the analog computer.

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de|Übersicht der wichtigsten verwendeten Symbole i(t) Zeitverhalten des Leitungsstromes - U _ee (t) Angelegte elektromotorische Kraft - (t) Die Ableitungsfunktion 1. Ordnung vonU _ee (t) - f(i), g(i), h(i), j(i) A(i), B(i), C(i), D(i) Funktionen der Klasse C° voni(t) - r(i) Nichtlinearer Widerstand - l(i) Nichtlineare Induktivität - c(i) Nichtlineare Kapazität - T(i) Nichtlineare Zeitkonstante - Magnetischer Fluß - R Quasilinearer Widerstand - L Quasilineare Induktivität - C Quasilineare Kapazität - (t) Physikalische Größe in direkter Abhängigkeit voni(t) - F(),G(),H(),J() Funktionen der Klasse C° von (t) - t Reelle Zeitvariable - Zeitvariable auf dem elektronischen Rechner - Dehnungsfaktor des Zeitmaßstabes - Dehnungsfaktor des Amplitudenmaßstabes der, auf dem elektronischen Rechner verfolgten Größe (Spannung) - Die auf dem elektronischen Rechner verfolgte Größe (Spannung) - (s) Die Laplace-Bildfunktion der auf dem elektronischen Rechner verfolgten Größe - Das Symbol der Laplace-Transformation - (t) Dirac-Funktion Mit 8 Textabbildungen     

Die Berechnung des dynamischen Verhaltens eines Wechselstrom-Magnetantriebes

Inhaltsübersicht Einleitung — Magnetsysteme — Aufstellung der Bewegungsgleichung für einen Hubmagneten — Bewegungsgleichung eines Klappankermagneten — Berechnung des Stromes aus der Durchflutung — Berechnung des Stromes bei konstanter Induktion — Versuchsergebnisse — Linearisierung der Gleichung — Berechnungen mit elektronischem Analogrechner und Digitalrechner — Bestimmung der beim kompletten Schutz durch die Kontaktbrücke hervorgerufenen Trägheitskraft — Zusammenfassung — Literatur.Bezeichnungen und Größen P _{(x oder )} Federvorspannung plus Gewicht in jedem einzelnen Punkt des Weges - f _{(x oder )}·x Kraftbedarf in jedem einzelnen Punkt des Weges - f _{(x oder )} Federkonstante in jedem Punkt des Weges - P _{(x oder )} Vom Antriebssystem aufgebrachte Kraft in jedem einzelnen Punkt des Weges=c·4,04·10^– - _xoder Brems- und Reibkonstante in jedem Punkt des Weges - B _E Kraftflußdichte beis _L =0 [Gauß] - B _L Kraftflußdichte beis _L 0 [Gauß] - _E Eisendurchflutung [AW] - _L Luftspaltdurchflutung [AW] - H _E Feldstärke in Eisen [AW/cm] - H _L Kraftflußdichtei. Zeitpunktt=0 (Anfang des Vorganges [Gauß]) - R _{(x oder )} Ohmscher Widerstandsanteil - ui _{(xoder )} Phasenwinkel - c _{(x oder )} =Streufaktor - _E Fluß im Eisen [Gauß cm²] - ₀ Fluß im Eisen im Zeitpunktt=0 (Anfang des Vorganges [Gauß cm²]) - 14,8°– - Laufende Winkelgröße von 0°<<11,6° - I Trägheitsmoment - G _s Gewicht des Ankers am Schwerpunkt in horizontaler Lage (=90°)=220 [p] - r _s Radialer Abstand des Schwerpunktes =3,24 [cm] - r _p Radialer Abstand der Polflächenmitte =5,25 [cm] - r Radialer Abstand des Angriffspunktes der Federkräfte und Nutzlasten =6,225 [cm] - P _t tangential wirkende Kraft an der Polfläche - P senkrecht zur Magnetpolfläche wirkende Kraft. (Gemessen wurde mittels Meßapparatur die senkrecht wirkende KraftP ). - F Querschnitt des Ankers an seiner dünnsten Stelle =2,94 [cm²] - f _p Füllfaktor =0,95 - F _p wirksame Eisenfläche =2,94×0,95=2,79 [cm²] - n Windungszahl der Spule =2080 [Wdgn.] - s _O-s _E +s _L mittlere Eisenweglänge =19,23 [cm] - s _E reiner Eisenweg =19,2 [cm] - s _L Luftspalt bei angezogenem Schütz =0,03 [cm] - L() Luftspaltabhängige Induktivität der Spule - R() Luftspaltabhängiger Widerstand der Spule - G _p Gewicht des Ankers bezogen auf die Polfläche =356 [p] - P _M Senkrecht wirkende Kraft der Brückenmasse bezogen auf den Ansatzpunkt des Kniehebels am Anker [p] - P _Mt Tangential wirkende Kraft der Brückenmasse bezogen auf den Ansatzpunkt des Kniehebels am Anker [p] - P _Mtp = Tangentiale Kraft der Brückenmasse bezogen auf Polflächenmitte [p] - Winkel unter dem die senkrechte Kraft der Brückenmasse tangential wirksam wird - m _B Masse der Kontaktbrücke =340 [g] - y _B =0,83 Brückenhub [cm] - y _A =0,2 Ankerhub am Ansatzpunkt des Kniehebels [cm] Mit 28 Textabbildungen     

Anwendung der Theorie der Oberwellendrehfelder auf permanentmagnetische Schrittmotoren mit kleinem Schrittwinkel

Übersicht Die Wirkungsweise der meist angewandten Bauart von permanentmagnetischen Schrittmotoren mit kleinem Schrittwinkel wird mit der Theorie der Oberwellendrehfelder erklärt. Eine allgemeine Beziehung für die möglichen Nutzahlen von Stator und Rotor wird entwickelt. Mit dieser lassen sich der Schrittwinkel und das Verhältnis von Drehzahl zu Speisefrequenz berechnen sowie die Induktivitäten und Einsenverluste abschätzen. Darauf aufbauend werden Hinweise für die Auslegung der Ansteuerung gegeben. Für die beschriebene Schrittmotorenbauart wird die Bezeichnung Oberwellen-Schrittmotor vorgeschlagen.

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Contents The principle of operation of permanent magnet stepping motors with small step angles is explained by employing the theory of rotating field harmonics. A general correlation for suitable numbers of stator and rotor slots is developed making it possible to calculate the step angle and the ratio of speed to input frequency as well as to estimate the inductances and iron losses. Based on these results suggestions for the design of drive circuits are given. It is proposed to indicate the described type of stepping motor as harmonic stepper.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole b Luftspaltinduktion - B Amplitude der Luftspaltinduktion - f Speisefrequenz - I Strangstrom - k _C Carterscher Faktor - L Induktivität - l _i ideelle Ankerlänge - m Strangzahl - M Drehmoment - n Drehzahl - N Nutzahl - p Polpaarzahl - q Lochzahl - s Schlupf - t Zeit - U _p Polradspannung - U _S Statorspannung - w Windungszahl - elektrischer Winkel - räumlicher Schrittwinkel - Luftspalt - Durchflutung - Amplitude der Durchflutung - _pv Polradwinkel - , , Ordnungszahlen - spezifischer magnetischer Leitwert - Leitwertamplitude - ₀ Mittelwert des spezifischen magnetischen Leitwertes - Ordnungszahl der 1. Leitwertwelle - ₀ Permeabilität des Vakuums - Wicklungsfaktor - Streufaktor - _p Polteilung - Flußverkettung - Kreisfrequenz Indizes l Grundwelle - d bezogen auf died-Achse - g gegenlaufend - h Haupt- - m mitlaufend - q bezogen auf dieq-Achse - R Rotor - S Stator - , , gn bezogen auf die Oberwelle der Ordnungszahl , , - bezogen auf die 1. Leitwertwelle - Streu- Die Verfasserin dankt Herrn Prof. Dr.-Ing. E. Andresen und der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung dieser Arbeit.     

Der Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung im transienten Betrieb

Übersicht Die weitgehende Verwendung nichtmagnetischer Werkstoffe beim Bau von Turbogeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung erfordert die Erarbeitung neuer theoretischer Grundlagen zur Vorausberechnung des Betriebsverhaltens. Mit Hilfe der Raumzeigerdarstellung wird ein den dynamischen Betrieb beschreibendes Differentialgleichungssystem für ein vereinfachtes mathematisches Modell der Maschine abgeleitet.

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Contents The prevalent application of nonmagnetic materials in construction of turbine generators with superconducting field windings demands the development of new theoretical fundamentals for the predetermination of the operational behaviour. Using the definition of space vectors, for a simplified mathematical model of a generator a set of differential equations is presented, suitable for the calculation of transient performance.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole a Augenblickswert des Strombelags - g ganze Zahl - i Augenblickswert des Stromes - j imaginäre Einheit - J polares Massenträgheitsmoment - l Länge des geraden Wicklungsteils - L Eigeninduktivität - m Augenblicksert des Drehmoments - M Kopplungsinduktivität - P Grundwellenpolpaarzahl - r radiale Koordinate, Radius - R ohmscher Widerstand - u Augenblickswert der Spannung - v Augenblickswert des Vektorpotentials - W _Spl Spulenweite, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung - z axiale Koordinate - Z in Reihe geschaltete Leiter, Stabzahl der Käfigwicklung - räumlicher Winkel - Bogenkoordinate - ₀ magnetische Feldkonstante - natürliche Zahl - Ordnungszahl - v₁ vorzeichenbehaftete Ordnungszahl - natürliche Zahl - Wicklungsfaktor im geraden Wicklungsteil - _p1 Polteilung, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung - Augenblickswert des magnetischen Flusses - Augenblickswert der magnetischen Flußverkettung - 1 Ständerwicklung - 2 Erregerwicklung - 3 Dämpferwicklung - a außen - A Strang A - b Belastung - B Strang B - C Strang C - d Längsachse - i innen - J Joch - m mechanisch - o Oberschicht, oben - q Querachse - s Strombelag - St Stab - u Unterschicht, unten - natürliche Zahl - Ordnungszahl - v₁ vorzeichenbehfaftete Ordnungszahl - natürlich Zahl Der Verfasser dankt Herrn Prof. Dr.-Ing. H. W. Lorenzen, Lehrstuhl und Laboratorium für Elektrische Maschinen und Geräte, TU München, für die Anregung und Förderung, dieser Arbeit. Sie dient als Voruntersuchung zum Thema Elektrische Grenzleistungssynchrongeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung im Rahmen des Schwerpunktprogramms Neue Elektrische Antriebe der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg.     

Die Gleichungen der Synchronmaschine und ihr mathematisches Modell

Übersicht Ausgehend von der Geometrie der Maschine werden die allgemeinen Gleichungen der Schenkelpol-Synchronmaschine mit Dämpferkäfig aufgestellt und ihre Induktivitäten unter Berücksichtigung der Oberfelder ermittelt. Die Transformation in (o, d, q)-Komponenten läßt erkennen, daß man den Dämpferkäfig durch eine von der Stabzahl je Pol abhängige Anzahl von äquivalenten Ersatzwicklungen in der Längs- und Querachse darstellen kann. Sofern keine Ständernullkomponente auftritt, wird der Dämpferkäfig durch je eine Ersatzwicklung in der Längs- und Querachse verhältnismäßig gut beschrieben. Abschließend wird der Einfluß der Oberfelder auf die Streuung diskutiert.

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Contents Starting from the geometry of the machine the general equations of the salient-pole synchronous machine are derived, and its inductances are determined, taking the magnetic field harmonics into account. A transformation to (o, d, q)-components shows, that it is possible to replace the damper winding by equivalent windings in the direct-and quadrature-axis, the number of these equivalent windings depending upon the number of damper bars per pole. If the stator current system does not contain a zero-sequence component, the damper winding can be described comparatively well by one equivalent winding in the direct axis and one in the quadrature axis. Finally, the influence of field harmonics on the leakage inductaces is discussed.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole A Transformationsmatrix der Ständergrößen - B Luftspaltinduktion - Amplitude des Ständerfeldes unter Vernachlässigung der Pollücken - B Transformationsmatrix der Käfiggrößen - c Feldfaktor, bezogen auf die Seite der erregenden Wicklung - c Feldfaktor, bezogen auf die der erregenden Wicklung gegenüberliegende Seite - D Bohrungsdurchmesser - i Strom - I Strommatrix - k Konstante nach Gl. (49) - l ideelle Eisenlänge - L Induktivität - L Induktivitätsschwankung - L Induktivitätsmatrix - m, M Gegeninduktivität - M Gegeninduktivitätsschwankung - M _e elektromagnetisch erzeugtes Drehmoment - N Anzahl der Dämpferstäbe je Pol - p Polpaarzahl - R Widerstand - R Widerstandsmatrix - t _n Nutteilung der Dämpferwicklung im Längenmaß - u Spannung - U Spannungsmatrix - w Anzahl der in Reihe geschalteten Windungen - _i ideeller Polbedeckungsfaktor - _r Umfangskoordinate des Läufers - Faktor nach Gl. (58) - effektiver einseitiger Luftspalt - räumlicher Winkel zwischen zwei benachbarten Dämpferstäben längs des Polbogens - ; räumlicher Winkel zwischen zwei Randstäben - Verteilungsfaktor der Dämpferwicklung - räumlicher Drehwinkel - ₀ Induktionskonstante - Wicklungsfaktor - Spulenfluß - Spulenflußmatrix Indizes a, b, c Bezeichnung der Ständerwicklungsstränge - d Längskomponente des Ständers - D Längskomponente der Dämpferwicklung - f Erreger- - h Haupt- - k Komponente des transformierten Läuferstromes - K Dämpferkäfig - q Querkomponente des Ständers - Q Querkomponente des Dämpferkäfigs - r Läufer - s Ständer - St Stab - Ordnungszahl des Ständerfeldes - v Ordnungszahl des Ständerstrombelages - Streu- - o Nullkomponente - 1, 2, 3, ..., 2pN Bezeichnung der Käfigmaschen Hochgestellte Zeichen p bezogen auf eine Maschine mitp Polpaaren - T transponierte Matrix - nach der ersten Transformation - nach der zweiten Transformation - * konjugiert komplex - ^ Scheitelwert - Drehfeld     

Vollgesteuerte netzgelöschte Stromrichter im Lückbetrieb

Übersicht In dieser Arbeit werden das Betriebsverhalten und die Parameter vollgesteuerter netzgelöschter Stromrichter im Lückbetrieb bei einer induktiven Last mit Gegenspannung abgeleitet und berechnet. Für Stromrichter mit ausgewählten Pulszahlen werden die Grenzen der Arbeitsphasen, die Leitdauerdiagramme und die Strom-Spannungs-Diagramme numerisch berechnet und graphisch dargestellt.

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Contents This article gives a derivation and computation of the operational behaviour and of the parameters of full-controlled line-commutated converters with discontinuous current for an inductive load with back voltage. The limits of the operating phases, the characteristics of current-flow duration and the voltage-current characteristics are computed and plotted for converters with selected pulse numbers.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole A, B Hilfsgrößen - E Gegenspannung - g bezogene Gegenspannung - g _gg Grenzwert Gleichrichterbetrieb - g ₀ Grenzwert für =o - i Stromaugenblickswert - I _da arithmetischer Mittelwert des Stromes - I _de Effektivwert des Stromes - Effektivwert des überlagerten Wechselstromes - I _max Maximalwert des Stromes - I _min Minimalwert des Stromes - L Induktivität - p Pulszahl - t Zeit - T Periodendauer - u Spannungsaugenblickswert - U Effektivwert der Netzstrangspannung - U _dio ideelle Leerlaufgleichspannung - w Welligkeit des Stromes (Effektivwert-) - Oberschwingungsgehalt des Stromes - z langer Zündimpuls true/false - Steuerwinkel - _gg Grenzwert Gleichrichterbetrieb - _gw Grenzwert Wechselrichterbetrieb - Zündverzögerungswinkel - _gg Grenzwert Gleichrichterbetrieb - _gw Grenzwert Wechselrichterbetrieb - Stromflußdauer - Zündimpulslänge - natürlicher Zündzeitpunkt - bezogene Zeit - Netzkreisfrequenz     

Finite-element method for field analysis in rectangular conductor carrying sinusoidal current

Contents On the basis of finite element method the analysis of skin effect occurring in the rectangular conductor carrying sinusoidal current has been performed. The conductor is surrounded by a cylindrical surface. Outside that surface the method of variable division has been applied and inside — the Bubnov-Galerkin method by means of numerical calculations with the use of finite-element method. — On the basis of the data obtained the numerical calculations were performed and the plots of resistance and reactance were drawn.

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Feldanalyse in einem rechteckigen den sinusoidalen Strom leitenden Leiter mit der Methode der finiten Elemente

Übersicht In diesem Beitrag wird in Anlehnung an die Methode der finiten Elemente eine zweidimensionale Analyse der Stromverdrängung in einem rechteckigen den sinusoidalen Strom leitenden Leiter durchgeführt. Der Leiter ist mit einer Zylinderfläche umgeben, in deren Inneren man die Variablentrennungsmethode verwendet und Außen — die Bubnov-Galerkin-Methode (eine nummerische Realisierung dieser Methode unter Benutzung der Methode der finiten Elemente). — Auf Grundlage der erhaltenen Abhängigkeiten werden digitale Berechnungen durchgeführt, die man zur Ausführung der Resistanz- und Reaktanz-Diagramme verwendet.

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Symbols A vector potential (complex r.m.s. value) - A z-component of A (complex r.m.s. value) - B magnetic induction vector (complex r.m.s. value) - tangential component of the magnetic induction vector (complex r.m.s. value) - normal component of the magnetic induction vector (complex r.m.s. value) - E electric field intensity (complex r.m.s. value) - i, j, k numbers of vertices of the considered finite element - J current (r.m.s. value) - imaginary unit - imaginary unit - R resistance - R ₀ D.C. resistance - S boundary of region - T finite element area - X reactance - Z impedance - z ^* conjugate complex number ofz - basis function - magnetic permeability - pulsation - _i, _j, _k function of finite element shape - conductivity - region - ^h region approximating the region - ^e finite element region - 3.141593... - ² scalar Laplacian - 1 _n ; 1 _t ; 1 _z unit vector in normal external, tangential andz-axis direction - x, y, z rectangular coordinates - r, ,z cylindrical coordinates     

Magnetfelder eines Stromleiters elliptischen Querschnitts im Ferromagnetikum und in Luft und eines in elliptischer Nut in Eisen eingebetteten Stromfadens

Übersicht In der vorliegenden Arbeit wird das Magnetfeld eines vom Strom durchflossenen elliptischen Leiters untersucht, der entweder von Eisen oder von Luft umgeben ist, und das Feld eines Stromfadens in einer geschlossenen elliptischen Nut ermittelt. Zur Lösung aller dieser Fälle wird die konforme Abbildung benutzt, die eine leichte Ermittlung der Feldkomponenten gestattet. Mit Hilfe näher abgeleiteter Beziehungen werden die Feldbilder für alle obenerwähnten Fälle errechnet.Übersicht der benutzten Formelzeichen I Leiterstrom - = _z Leiterstromdichte in derz-Ebene - Leiterstromdichte der -Ebene - ₀ Permeabilität des Leiters oder des Nutinneren - ₂ Permeabilität des Nuteisens - a, b Halbachsen der elliptischen NutE _p oder des elliptischen LeiterquerschnittesE _p - Lineare Exzentrizität der EllipseE _p - x _p,y _p Koordinaten der EllipseE _p - _p , _p Den Koordinatenx _p, y_p zugeordnete Koordinaten der -Ebene - M Abbildungsmodul - A Vektorpotential - H _x,H _y Feldstärkekomponenten im kartesischen Koordinatensystem derz-Ebene - H ,H Feldstärkekomponenten im elliptischen Koordinatensystem derz-Ebene - H , H Feldstärkekomponenten im kartesischen Koordinatensystem der -Ebene - IndexI Innengebiet des Leiters oder der Nut - IndexII Außengebiet des Leiters oder der Nut - x ₀,y ₀ Koordinaten des Stromfadens derz-Ebene - Koordinaten des Stromfadens der -Ebene Mit 10 Textabbildungen     

Die Abschirmung magnetischer Felder bei zylindrischen Anordnungen,insbesondere bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung

Übersicht Nach Ableitung der Grundgleichungen für das magnetische Vektorpotential werden für eine einfache Anordnung, bestehend aus einem auf eine zylindrische Mantelfläche aufgebrachten Drehstrombelag und einem äußeren Abschirmrohr, die Vektorpotential- und Feldgleichungen angegeben. Es folgt die Definition eines komplexen Abschirmfaktors. Es wird gezeigt, daß zur Berechnung von Vielschichtanordnungen sich die Eigenschaft eines jeden zylindrischen Bereiches durch einen Vierpol erfassen läßt, an dessen Klemmen die an den Trennflächen vorliegenden elektrischen und magnetischen feldstärken auftreten. Die koaxiale Anordnung mehrerer zylindrischer Bereiche führt dann im elektrischen Ersatzschaltbild zu einer Vierpolkette. Als praktisches Anwendungsbeispiel der Theorie wird die Berechnung der Feldgrößen und Leistungen bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung gezeigt.

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The screening of magnetic fields of cylindrical arrangements, particularly of the fields of a turbogenerator with superconducting field winding

Contents After deriving the basic equations for the magnetic vector potential for a simple arrangement consisting of a three-phase current sheet, produced on a cylindrical surface and an external shield tube, the vector potential and field equations are given. A complex screening factor is defined. It is shown that for calculation of multiregion systems the property of every cylindrical region is determined by a four-pole network. At the terminals of this network exist electrical and magnetic field intensities. The coaxial arrangement of several cylindrical regions leads to a recurrent network. As a practical example for the application of the theory the calculation of the electromagnetic field and of the power in a turbogenerator with superconducting field winding is demonstrated.

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Verzeichnis der verwendeten Symbole a Augenblickswert des Strombelages, Element der Transformationsmatrix - A Maximalwert des Strombelages, Konstante in der Lösung der Potentialgleichung - b Augenblickswert der Induktion, Breite - B Maximalwert der Induktion, Konstante in der Lösung der Potentialgleichung - B ⁰ Maximalwert der Induktion bei fehlenden Schirmen - d Schirmdicke - e Augenblickswert der elektrischen Feldstärke - E Maximalwert der elektrischen Feldstärke - f Frequenz - g natürliche Zahl - h Augenblickswert der magnetischen Feldstärke - H Maximalwert der magnetischen Feldstärke - I Effektivwert des Statorstrangstromes - I _p(x) modifizierte Besselfunktion 1. Art undp-ter Ordnung mit komplexem Argumentx - I _p(x) Ableitung der Besselfunktion 1. Art nachx - K _p(x) modifizierte Besselfunktion 2. Art undp-ter Ordnung mit komplexem Argumentx - K _p(x) Ableitung der Besselfunktion 2. Art nachx - O Anzahl der Teilschichten der Oberschicht der Ständerwicklung - p Polpaarzahl - P zeitlicher Mittelwert der Leistung je Längeneinheit - P zeitlicher Mittelwert der Leistung pro Flächeneinheit - q Nutenzahl je Pol und Strang - Q Nutenzahl je Pol - r radiale Koordinate, Radius - s Augenblickswert der Stromdichte, Schlupf - S Scheitelwert der Stromdichte - t Zeit - T Transformationsmatrix - U Anzahl der Teilschichten der Unterschicht der Ständerwicklung - v Augenblickswert des magnetischen Vektorpotentials - V Maximalwert des magnetischen Vektorpotentials - W _Sp Spulenweite, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung - z axiale Koordinate - Z Oberflächenimpedanz, Leiterzahl eines Stranges (Leiter in Reihe geschaltet) - - , Umfangskoordinate - elektrische Leitfähigkeit - µ ₀ magnetische Feldkonstante - Permeabilität - Ordnungszahl der sich räumlich und zeitlich sinusförmig ändernden Wellen - _b Kupferbreitenfaktor - _z Zonenfaktor - _p Polteilung, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung - skalares Potential, Phasenwinkel - Netzkreisfrequenz - _m mechanische Winkelgeschwindigkeit Indizes a außen - B Blind- - Eing Eingang - i innen - K Kupfer - n Numerierung der koaxialen zylindrischen Bereiche - N äußerster Bereich, Zahl der koaxialen zylindrischen Bereiche - o Numerierung der Teilschichten der Oberschicht der Ständerwicklung - p Pol - r in radialer Richtung - s Bereich, der von innen an die Strombelagsschicht grenzt; Strombelag - S Schein- - u Numerierung der Teilschichten der Unterschicht der Ständerwicklung - W Wirk- - z axial - in Umfangsrichtung - () Ordnungszahl von Wellen - 1 Mitsystem/Nummer - 2 Gegensystem/Nummer Herrn Professor Dr.-Ing. Wilhelm Scheuring zum 75. Geburtstag gewidmet.Komplexe Größen werden durch Unterstreichen, Vektoren durch halbfetten Druck gekennzeichnet.