Über einseitige Stromverdrängung in rechteckförmigen Hohlleitern

Reichert, K.

doi:10.1007/bf01588345

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“…Die ursprüngliche Betrachtung eines rechteckigen Leiters in einer offenen, rechteckigen Nut wurde um weitere analytische Berechnungen ergänzt. So wurden runde [46] und quadratische [46] Leiterquerschnitte betrachtet, sowie Hohlleiter [43], Trapeznuten [29] und geschlossene Nuten [51] und des Weiteren zwei nebeneinander in einer Nut liegende Spulenseiten [32] und Ansätze zur Berücksichtigung der Eisensättigung [6] [27]. Neben diesen analytischen Betrachtungen, die stets von einem reinen Querfeld in der Nut ausgehen, gab es von Anfang an die Ansicht, dass es weitere Ursachen für Stromverdrängung gibt.…”

Section: Sachbezogene Darstellungunclassified

Untersuchung der Stromverdrängung im Ständer hoch ausgenutzter elektrischer Maschinen

Junginger¹

2017

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Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das etablierte, über hundert Jahre alte, analytische Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Stromverdrängung mit seiner Annahme eines reinen Nutquerfeldes für hoch ausgenutzte elektrische Maschinen mit flachen Massivleitern nicht ausreicht. Die Arbeit legt dar, dass es durch zusätzliche Effekte zu einer signifikanten Beeinflussung der resultierenden Stromverdrängung kommen kann. Mit der magnetischen Sättigung, der nebeneinanderliegenden Anordnung von zwei zu verschiedenen Strängen gehörenden Spulenseiten in einer Nut und der Wechselwirkung mit dem Luftspaltfeld werden drei wesentliche Ursachen für zusätzliche Stromverdrängungseffekte identifiziert und behandelt, welche mit den im Stand der Technik beschriebenen Methoden keine ausreichende Berücksichtigung finden. Für die magnetische Sättigung und die nebeneinanderliegende Anordnung von zwei zu verschiedenen Strängen gehörenden Spulenseiten in der Nut werden die Zusammenhänge in analytischer Form dargestellt. In der Arbeit werden in weiten Teilen Untersuchungen mittels Finite-Elemente-Rechnungen durchgeführt, um zusätzliche Stromverdrängungsursachen zu bestimmen. Dazu wird zunächst eine geeignete Form für die Auswertung der Finite-Elemente-Simulationen entwickelt, da es bisher noch keine etablierte Methode für diese Anwendung gibt. Aus den Betrachtungen werden nach Möglichkeit analytische Ansätze zur Bestimmung der Stromverdrängung abgeleitet. Die analytische Berechnung ermöglicht es, bereits im frühen Auslegungsprozess die tatsächlich auftretenden Wechselstromverluste zu bestimmen. Die vorgestellten Methoden ergänzen das gängige analytische Verfahren. Die entwickelten Methoden werden mit Hilfe von numerischen Vergleichsrechnungen und Messungen am Prüfstand auf Plausibilität geprüft.

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