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     

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     

Zum Einschwingverhalten beim Abschalten induktiver Stromkreise

Übersicht Das Einschwingverhalten eines Stromkreises wird in der Regel durch Anstoßverfahren meßtechnisch ermittelt, kann aber in bestimmten Fällen auch theoretisch bestimmt werden. [1]—Bei der Abschaltung induktiver Stromkreise treten Überspannungen auf. Hierdurch können an Schaltgeräten Wiederzündungen hervorgerufen werden.—Es wird eine Meßmethode angegeben und eine normierte Spannungsgröße _1Aeingeführt, mit deren Hilfe eine Festlegung der Spannungsspitze nach der Unterbrechung eines induktiven Stromkreises möglich ist.—Näherungsgleichungen, die aus einer größeren Zahl von Messungen abgeleitet wurden, liefern hinreichend genaue Werte für die praktisch auftretenden überspannungspitzen und Frequenzen in Starkstromkreisen.—Es wird eine physikalische Erklärung für das Verhalten von Strom und wiederkehrender Spannung mit der Einschwingfrequenz gegeben.—Charakteristisch ist das Einsetzen des Einschwingvorganges vor dem Stromnulldurchgang.

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Contents The transient phenomena of a circuit are, as a rule, determined by measuring with the help of the impulse process, but they can also be theoretically determined in certain cases.—When interrupting inductive circuits over-voltages will develop. This may cause re-ignitions on switching devices. A measuring method is indicated and a normalized voltage magnitude _1A introduced, with the help of which the voltage peak can be determined after interruption of an inductive circuit.—Approximation equations, deducted from a large number of measurings yield adequately precise values for the overvoltage peaks and frequencies developing in actual service.—A physical explanation is given of the behaviour of current and recurrent voltage with the transient frequency.—Of particular interest is the start of the transient phenomenon before the passage of the current through zero.

     

Über Einschwingvorgänge bei Abschaltungen von Starkstromanlagen

Übersicht Es wird das Verhalten der wiederkehrenden Spannung von Starkstromkreisen nach Stromunterbrechung theoretisch und experimentell untersucht. Die theoretischen Untersuchungen erstrecken sich allgemein auch auf Stromkreise mit Zusatz-Kapazitäten und ohmschen Widerständen parallel zur Kreisinduktivität. Die experimentellen Untersuchungen geben Auskunft über den Einfluß der Meßanordnung und die Verhältnisse an Versuchsständen und industriellen Energieversorgungsanlagen.

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Contents The behaviour of the recurrent voltage in high current circuits after breaking will be studied experimentally and theoretically. The theoretical studies are general applied on circuits with additional capacities and resistances parallel to the circuit inductance. The experimental studies give information about the effect of the measuring set-up and the conditions at test-circuits and power net-works.

     

Wavelength selection and tuning by optical control in a two-segmenterbium-doped fiber laser

A new method for controlling the wavelength of an Er³⁺-doped fiber laser is proposed and demonstrated. Using two sections of dissimilar Er³⁺-doped fiber and pumping them separately, switching among several distinct lasing wavelengths has been observed. Wavelength tuning over a range of 8 nm has also been achieved     

Machining of micro-channels and pyramid patterns using elliptical vibration cutting

Precision machining of micro-channels and quadrangular pyramids was studied using elliptical vibration cutting (EVC). A single crystal diamond tool with the trapezoidal shape was specially developed, and the tool was attached to the orthogonally arranged dual piezoelectric actuators to make the tool traverse an elliptical path at a frequency of 18 kHz for EVC. When the conventional micro-shaping method was applied to create microgrooves and patterns on workpieces of different materials, it was observed that (1) relatively large shear deformation induced periodic waves and partial tearing on the surface of brass which has relatively small brittleness, (2) a significant amount of burrs were formed on ductile copper, and (3) fractures of microstructures were observed on brittle nickel. In contrast, the application of EVC greatly reduced cutting resistance which, in turn, inhibited formation of burr and fracture of the microstructure and prevented degradation of surface quality from shear deformation, collectively contributing to significantly improving form accuracy of micro-channels and pyramid patterns.     

Three-Level AC–DC–AC Z-Source Converter Using Reduced Passive Component Count

This paper presents a three-level AC-DC-AC Z-source converter with output voltage buck-boost capability. The converter is implemented by connecting a low-cost front-end diode rectifier to a neutral-point-clamped inverter through a single X-shaped LC impedance network. The inverter is controlled to switch with a three-level output voltage, where the middle neutral potential is uniquely tapped from the star-point of a wye-connected capacitive filter placed before the front-end diode rectifier for input current filtering. Through careful control, the resulting converter can produce the correct volt-second average at its output, while simultaneously achieving inductive voltage boosting by shooting through either an appropriately selected inverter phase-leg or two phase-legs being commanded simultaneously. More interestingly, these performance features are achieved with no increase in the number of semiconductor commutations, and hence, no increase in switching losses. The proposed converter therefore offers a low-cost alternative to applications that need to ride through frequent input voltage sags. For confirming the converter performance, experimental testing using a constructed laboratory prototype is performed with its captured results presented in a later section of the paper.     

Atomic‐Layer Graphene as a Saturable Absorber for Ultrafast Pulsed Lasers

The optical conductance of monolayer graphene is defined solely by the fine structure constant, α = (where e is the electron charge, is Dirac's constant and c is the speed of light). The absorbance has been predicted to be independent of frequency. In principle, the interband optical absorption in zero‐gap graphene could be saturated readily under strong excitation due to Pauli blocking. Here, use of atomic layer graphene as saturable absorber in a mode‐locked fiber laser for the generation of ultrashort soliton pulses (756 fs) at the telecommunication band is demonstrated. The modulation depth can be tuned in a wide range from 66.5% to 6.2% by varying the graphene thickness. These results suggest that ultrathin graphene films are potentially useful as optical elements in fiber lasers. Graphene as a laser mode locker can have many merits such as lower saturation intensity, ultrafast recovery time, tunable modulation depth, and wideband tunability.     

Ge-Rich (70%) SiGe Nanowire MOSFET Fabricated Using Pattern-Dependent Ge-Condensation Technique

A top-down approach of forming SiGe-nanowire (SGNW) MOSFET, with Ge concentration modulated along the source/drain (Si_0.7Ge_0.3) to channel (Si_0.3Ge_0.7) regions, is presented. Fabricated by utilizing a pattern-size-dependent Ge-condensation technique, the SGNW heterostructure PMOS device exhibits 4.5times enhancement in the drive current and transconductance (G_m) as compared to the homojunction planar device (Si_0.7Ge_0.3). This large enhancement can be attributed to several factors including Omega-gated nanowire structure, enhanced hole injection efficiency (due to valence band offset), and improved hole mobility (due to compressive strain and Ge enrichment in the nanowire channel).     

Evanescent-Coupled Ge p-i-n Photodetectors on Si-Waveguide With SEG-Ge and Comparative Study of Lateral and Vertical p-i-n Configurations

Si-waveguide-integrated lateral Ge p-i-n photodetectors using novel Si/SiGe buffer and two-step Ge-process are demonstrated for the first time. Comparative analysis between lateral Ge p-i-n and vertical p-Si/i-Ge/n-Ge p-i-n is made. Light is evanescently coupled from Si waveguide to the overlaying Ge- detector, achieving high responsivity of 1.16 A/W at 1550 nm with f_{3 dB} bandwidth of 3.4 GHz for lateral Ge p-i-n detector at 5 V reverse bias. In contrast, vertical p-Si/i-Ge/n-Ge p-i-n has lower responsivity of 0.29 A/W but higher bandwidth of 5.5 GHz at -5 V bias. The higher responsivity of lateral p-i-n detectors is attributed to smaller optical mode overlap with highly doped Ge region as in vertical p-i-n configuration.