Elektrische Berechnungen

Elektrische Auslegung

Die elektrische Berechnung auf der Basis von magnetischen Ersatzschaltbildern und Erfahrungswerten ist für bekannte Maschinentypen schnell und einfach durchführbar. Nach einer groben Auslegung kann die Optimierung erfolgen, eine Reihe von unterschiedlichen Geometrien und Betriebspunkten können in kurzer Zeit berechnet werden. Entwickler großer Generatoren bevorzugen dabei firmeneigene Berechnungsprogramme, da diese die Erfahrung und firmenvertraulichen Messwerte von Jahrzehnten beinhalten.

Für neue Maschinenauslegungen sollte das magnetische Feld mit der Finite-Elemente Methode berechnet werden. Für einen langgestreckten Motor kann die Genauigkeit von 2D-Berechnungen ausreichend sein; E-Cooling hat dabei gute Erfahrung mir der Software 2D-FEMM gemacht. Für genauere Ergebnisse sollte die Berechnung in 3D mit einer kommerziellen Software erfolgen.

Lokalisieren der Verluste

Verluste in elektrischen Maschinen werden in Stromwärmeverluste (Kupferverluste), Ummagnetisierungsverluste (Eisenverluste) und mechanische Verluste (Ventilationsverluste, Lagerverluste) unterteilt. Die Stromwärmeverluste sind für die Mehrzahl der Maschinen die dominierenden Verluste. Die Zuordnung der elektrischen Verluste zu den Entstehungsorten ist für eine Entwurfsberechnung von untergeordneter Bedeutung. Von Interesse sind vornehmlich die Werte der Gesamtverluste sowie der Wirkungsgrad. Eine gute Kenntnis der Entstehungsorte ist jedoch Vorraussetzung für eine Temperaturberechnung. Die Verluste in der Ständer- und Läuferwicklung sowie die vom Grundfeld verursachten Verluste im Ständerjoch und in den Ständerzähnen lassen sich eindeutig homogen in den zugehörigen Volumina lokalisieren. Schwieriger und ungenauer wird allerdings die Zuordnung der Zusatzverluste.

 

Es empfiehlt sich 2D-Finite-Elemente Berechnungen für mehrere Schnitte der Maschine durchzuführen. Wenn keine Finite-Elemente vorliegen, können die Zusatzverluste mit Hilfe von Formeln der offenen Literatur, wie z.B. von G. Müller, lokalisiert werden.

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Aktuell:
Artikel über E-Cooling in der
Zeitschrift Engineering Edge.
(issue 1, volume 2, Seiten 28-29)
 
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Messe für elektrische Automatisierung
25.-27 November 2014 in Nürnberg
Herr Segond wird als Besucher teilnehmen.
 

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