Elektrotechnisches Institut (ETI)

Analytische Modell zur Auslegung von Luftspaltwicklungen mit konzentrierten Wicklungen

  • Motivation:

    Mit dem Einsatz von Supraleitern in elektrischen Maschinen und Generatoren können deutlich höhere Stromdichten als in konventionellen Maschinen erreicht werden. Dies führt zu hohen magnetischen Durchflutungen und somit zu großen magnetischen Flussdichten in der Maschine. Die realisierbaren Flussdichten liegen damit über der Sättigungspolarisation von Eisen, was den Einsatz von Luftspaltwicklungen nahelegt.

    Sind Supraleiter bei Betrieb mit DC-Strömen verlustfrei, ergeben sich bei AC-Strömen frequenzabhängige Verluste, diese müssen bei der Auslegung der Wicklung und des Magnetkreises berücksichtigt werden. Insbesondere gilt es, den Einfluss von Luftspaltwicklungen auf die AC-Verluste zu untersuchen.

    Dabei bieten konventionelle analytische Auslegetools üblicherweise keine oder nur sehr simple Möglichkeiten für die Berechnung von Luftspaltwicklungen und AC-Verlusten in Supraleitern.


    Aufgabenstellung:
    Um ein analytisches Modell zur Bestimmung von Luftspaltwicklungen zu erarbeitet müssen zunächst die Grundlagen zur Berechnung von Maschinen erarbeitet werden. Das Basiswissen von Maschinen wie sie in „Entwurf elektrischer Maschinen“ vorgestellt wurden dienen hier als Grundlagen der Arbeit.
    Als nächsten Schritt lassen sich bereits vorhanden Luftspaltwicklungsmodelle untersuchen.
    Diese können dann teilweise adaptiert und für den Einsatz von konzentrierte Wicklungen angepasst werden.
    Am Ende soll ein Skript in Matlab erarbeitet werden mit dem verschiedenen Motorenmodell mit Luftspaltwicklung untersucht werden können.