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Die Ermittlung von magnetischen Feldern, Wirbelströmen und Kräften in komplizierten Fällen durch Simulation an Gittermodellen

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Übersicht

Die in 2 dimensionalen Gebieten bei der Ermittlung von magnetischen Feldern und Wirbelströmen auftretenden partiellen Differentialgleichungen vom parabolischen und elliptischen Typus werden mittels elektr. Strömungsmodelle simuliert. Ordnet man der Komponente des magnetischen Vektorpotentials im Modell das elektrische Skalarpotential zu, dann ergeben sich einfache und selbst in komplizierten Fällen übersichtliche Modellvorschriften. Die Abbildung erfolgt an Gittermodellen mitR, C-Gliedern. Es werden 2 verschiedene Gitterarten zur Erfüllung der Randbedingungen angegeben und die am Rand entstehenden Fehler infolge endlicher Maschenweite behandelt. Zur Bestimmung der Größen: Fluß, magnetische Energie, Leistung, Kraft, Drehmoment usw. aus dem Modell werden die erforderlichen Gleichungen abgeleitet, wobei auch Ausgleichsvorgänge mit einbegriffen werden. Auf ein bei der Modelleinspeisung auftretendes Problem wird hingewiesen.

Zur Vermeidung kapazitiver Fehlerströme bei Wechselstrommodellen wird eine geeignete Meßmethode angegeben.

Als Beispiel wird der Stirnraum eines Kurzschlußgenerators behandelt. Es wird das magnetische Feld im Luftraum, das magnet. Feld und die Wirbelstromverteilung innerhalb einer massiven Messing-Preßplatte sowie die Kraft und das Drehmoment mittels der fiktivenMaxwellschen Flächenspannungen auf die Stirnverbin dungen ermittelt.

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Abbreviations

\(\vec A\) :

magnet. Vektorpotential

a :

Fläche

V :

elektr. Potential der Gitterknoten

I, U :

Strom bzw. Spannung des Originales

I M ,U M :

Strom bzw. Spannung des Modelles

G z :

Stromdichte im Original inz-Richtung

i 0,5,i z :

Modellstrom inz-Richtung

h :

Maschenweite

γ:

elektr. Leitwert des Originales

l :

Länge des Originales inz-Richtung

C :

Kapazität der Modellkondensatoren

R :

Modellwiderstand

k m :

Faktor für den Strom- bzw. Spannungsmaßstab

k ι :

Zeitmaßstab

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  1. Schwamendingenstr. 12, Zürich 11/50

    K. Oberretl

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  1. K. Oberretl
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Oberretl, K. Die Ermittlung von magnetischen Feldern, Wirbelströmen und Kräften in komplizierten Fällen durch Simulation an Gittermodellen. Archiv f. Elektrotechnik 48, 297–313 (1963). https://doi.org/10.1007/BF01576129

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