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Nachbildung transienter Betriebszustände eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung am Digitalrechner

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Übersicht

Für ein vereinfachtes mathematisches Modell eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung wild das magnetische Grundwellenfeld ohne Einschränkung des zeitlichen Verlaufs der Ströme zweidimensional berechnet. Die massiven Läuferteile und die zwischen Erregerwicklung und Ständerwicklung angeordneten Abschirmrohre werden dabei zunächst durch symmetrische Käfigwicklungen ersetzt. Ermittelt man die mit den Wicklungen verketteten magnetischen Flüsse und die elektromagnetisch entwickelten Drehmomente, so erhält man ein nichtlineares, das Betriebsverhalten beschreibendes Differentialgleichungssystem. Dieses wird für transiente Vorgänge mit einem digitalen Simulationsprogramm integriert.

Contents

For a simplified mathematical model of a turbo-alternator with a super-conducting field winding the fundamental wave of the magnetic field is calculated two-dimensionally with no restrictions concerning the time-dependence of the currents. In the beginning the solid rotor parts and the shields between field and stator winding are replaced by symmetrical squirrelcages. If the magnetic flux linkages and the electromagnetically generated torques are analyzed, a set of nonlinear differential equations results describing the behaviour of the alternator. By the use of a digital simulation programme it is integrated for transients.

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Abbreviations

a :

Augenblickswert des Strombelags

b :

Augenblickswert der magnetischen Induktion

d :

Schichtdicke

i :

Augenblickswert des Stroms

J :

Trägheitsmoment

j:

imaginäre Einheit\(\sqrt { - 1} \)

j, k :

natürliche Zahlen

l :

Länge des geraden Wicklungsteils

L :

Eigeninduktivität

m :

Augenblickswert des Drehmoments

M :

Kopplungsinduktivität

n :

natürliche Zahl

P :

Polpaarzahl

r :

Radius, radiale Koordinate

R :

ohmscher Widerstand

t :

Zeit

u :

Augenblickswert der Spannung

U :

Effektivwert der Spannung

v :

Augenblickswert des magnetischen Vektorpotentials

W Sp :

Spulenweite, bezogcn auf den mittleren Radius der Ständerwicklung

Z :

in Reihe geschaltete Leiter, Stabzahl einer Käfigwicklung

α:

Winkel

β:

Lastwinkel

δ:

Verdrehungswinkel

ϑ:

Bogenkoordinate

ϰ:

elektrische Leitfähigkeit

j, k :

magnetische Feldkonstante

ω:

Kreisfrequenz

ϱ:

natürliche Zahl

ξ:

Wicklungsfaktor im geraden Wicklungsteil

τp :

Polteilung, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung

φ:

Phasenwinkel

ψ:

Augenblickswert der magnetischen Flußverkettung

a:

außen

b:

Belastung

A, B, C:

Strangbezeichnung

d:

Längsachse

D:

Dämpferschicht

E:

Erregerwicklung

i:

innen

j, k :

natürliche Zahlen

q:

Querachse

r:

radial

S:

Ständerwicklung

St:

Stab

U :

Spannung

W:

Wicklung

μ, ϱ:

natürliche Zahlen

Literatur

  1. Abbegg, K.; Rauhut, P.: Elektrische Großmaschinen gestern, heute und morgen. Bull. SEV 62 (1971) 865–874

    Google Scholar 

  2. Woodson, H. H.; Smith, J. L.; Thullen, P.; Kirtley, J. L.: The application of superconductors in the field windings of large synchronous machines. IEEE Trans. Power Appar. Systems 90 (1971) 620–627

    Google Scholar 

  3. Jeffries, M. J.; Gibbs, E. E.; Fox, G. R.; Holley, C. H.; Willyoung, D. M.: Prospects for superconductive generators in the electric utility industry. IEEE Trans. Power Appar. Systems 92 (1973) 1659–1669

    Google Scholar 

  4. Lorch, H. O.: Feasibility of turbogenerator with superconducting rotor and conventional stator. Proc. IEE 120 (1973) 221–227

    Google Scholar 

  5. Bratoljic, T.: Turbogeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung. Bull. SEV 64 (1973) 1040–1050

    Google Scholar 

  6. Sergl, J.: Probleme bei der Steigerung der Leistung von Synchrongeneratoren, insbesondere bei Anwendung einer supraleitenden Erregerwicklung. Bull. SEV 66 (1975) 318–323

    Google Scholar 

  7. Kirtley, J. L.; Furuyama, M.: A design concept for large superconducting alternators, IEEE Trans. Power Appar. Systems 94 (1975) 1264–1269

    Google Scholar 

  8. Appleton, A. D.; Lorch, H. O.; Reece, A. B.; Smith, D. A.; Steel, J. G.: Advanced turbine-generators: An assessment. Int. Conf. on Large High Voltage Electric Systems, Paris, 1976

  9. Ross, J. S.: The engineering design of large superconducting A. C. generators. Int. Conf. on Electrical Machines, Vienna, 1976

  10. Sergl, J.: Berechnung der magnetischen Felder und der Wicklungsinduktivitäten bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung. Habilitationsschrift, TU München, 1973

  11. Echtler, K.: Dreidimensionale analytische Feldberechnung bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung. Dissertation, TU München, 1976

  12. Bratoljic, T.: Electromagnetic transients in superconducting turbogenerators. Int. Conf. on Electrical Machines, London, 1974

  13. Furuyama, M.; Kirtley, J. L.: Transient stability of superconduction alternators. IEEE Trans. Power Appar. Systems 94 (1975) 320–328

    Google Scholar 

  14. Lawrenson, P. J.; Miller, T. J.; Stephenson, J. M.; Ula, A. H.: Damping and screening in the synchronous superconducting generator. Proc. IEE 123 (1976) 787–794

    Google Scholar 

  15. Chirricozzi, E.; Honorati, O.; Veca, G. M.: About the transient behaviour of a superconductive turbogenerator. Int. Conf. on Electrical Machines, Vienna, 1976

  16. Bumby, J. R.: The influence of system operating conditions on the rotor screen design of superconducting A. C. generators. Int. Conf. on Electrical Machines, Vienna, 1976

  17. Einstein, T. H.: System performance characteristics of superconducting alternators for electric utility industry. IEEE Trans. Power Appar. Systems 94 (1975) 310–319

    Google Scholar 

  18. Kovacs, K. P.: Symmetrische Komponenten in Wechselstrommaschinen. Basel, Stuttgart: Birkhäuser 1962

    Google Scholar 

  19. Stepina, J.: Raumzeiger als Grundlage der Theorie der elektrischen Maschinen. ETZ-A 88 (1967) 584–588

    Google Scholar 

  20. Fürsich, H.: Der Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung im transienten Betrieb. Arch. f. Elektrotech. 57 (1976) 291–296

    Google Scholar 

  21. Lorenzen, H. W.: Zur Theorie des transienten Betriebsverhaltens von Drehstromkäfigankermotoren. Arch. f. elektrotech. 53 (1969) 13–30

    Google Scholar 

  22. Alwers, E.: Numerische Behandlung der Netzumschaltung bzw. der Kurzschlußfortschaltung von Synchronmaschinen. ETZ-A 96 (1975) 184–187

    Google Scholar 

  23. Canay, M.: Beanspruchung von Turbosätzen bei elektrischen Störungen. BBC-Mitt. 62 (1975) 435–443

    Google Scholar 

  24. Abolins, A.; Lambrecht, D.; Joyce, J. S.; Rosenberg, L. T.: Effect of clearing short circuits and automatic reclosing on torsional stress and life expenditure of turbine-generator shafts. IEEE Trans. Power Appar. Systems 95 (1976) 14–25

    Google Scholar 

  25. Bratoljic, T.; Fürsich, H.; Lorenzen, H. W.: Transient and small-perturbation behaviour of superconducting turbogenerators. Paper submitted to the IEEE Rotating Machinery Committee of the IEEE Power Engineering Society

  26. Dagalakis, N.: Kirtley, J. L.: Protection of superconducting field windings for electrical machines by the use of an inertial-free electromechanical shield. IEEE Trans. Magnetics 11 (1975) 650–652

    Google Scholar 

  27. Allinger, G.: Das transiente Betriebsverhalten eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung und unabhängig gelagertem Außendämpfer. Zur Veröffentlichung in Vorbereitung.

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Authors and Affiliations

  1. Lehrstuhl und Laboratorium für Elektrische Maschinen und Geräte der Technischen Universität München, Arcisstraße 21, D 8000, München 2, Bundesrepublik Deutschland

    H. Fürsich (Wissenschaftlicher Assistent)

Authors
  1. H. Fürsich
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Herrn Prof. Dr.-Ing. W. Scheuring zum 75. Geburtstag gewidmet.

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Fürsich, H. Nachbildung transienter Betriebszustände eines Turbogenerators mit supraleitender Erregerwicklung am Digitalrechner. Archiv f. Elektrotechnik 59, 153–161 (1977). https://doi.org/10.1007/BF01407307

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