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Archiv für Elektrotechnik

, Volume 59, Issue 5, pp 279–289 | Cite as

Die Abschirmung magnetischer Felder bei zylindrischen Anordnungen, insbesondere bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung

  • H. von Markus
  • J. Sergl
Article

Übersicht

Nach Ableitung der Grundgleichungen für das magnetische Vektorpotential werden für eine einfache Anordnung, bestehend aus einem auf eine zylindrische Mantelfläche aufgebrachten Drehstrombelag und einem äußeren Abschirmrohr, die Vektorpotential- und Feldgleichungen angegeben. Es folgt die Definition eines komplexen Abschirmfaktors. Es wird gezeigt, daß zur Berechnung von Vielschichtanordnungen sich die Eigenschaft eines jeden zylindrischen Bereiches durch einen Vierpol erfassen läßt, an dessen Klemmen die an den Trennflächen vorliegenden elektrischen und magnetischen feldstärken auftreten. Die koaxiale Anordnung mehrerer zylindrischer Bereiche führt dann im elektrischen Ersatzschaltbild zu einer Vierpolkette. Als praktisches Anwendungsbeispiel der Theorie wird die Berechnung der Feldgrößen und Leistungen bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung gezeigt.

Verzeichnis der verwendeten Symbole

a

Augenblickswert des Strombelages, Element der Transformationsmatrix

A

Maximalwert des Strombelages, Konstante in der Lösung der Potentialgleichung

b

Augenblickswert der Induktion, Breite

B

Maximalwert der Induktion, Konstante in der Lösung der Potentialgleichung

B0

Maximalwert der Induktion bei fehlenden Schirmen

d

Schirmdicke

e

Augenblickswert der elektrischen Feldstärke

E

Maximalwert der elektrischen Feldstärke

f

Frequenz

g

natürliche Zahl

h

Augenblickswert der magnetischen Feldstärke

H

Maximalwert der magnetischen Feldstärke

I

Effektivwert des Statorstrangstromes

Ip(x)

modifizierte Besselfunktion 1. Art undp-ter Ordnung mit komplexem Argumentx

I′p(x)

Ableitung der Besselfunktion 1. Art nachx

Kp(x)

modifizierte Besselfunktion 2. Art undp-ter Ordnung mit komplexem Argumentx

K′p(x)

Ableitung der Besselfunktion 2. Art nachx

O

Anzahl der Teilschichten der Oberschicht der Ständerwicklung

p

Polpaarzahl

P

zeitlicher Mittelwert der Leistung je Längeneinheit

P

zeitlicher Mittelwert der Leistung pro Flächeneinheit

q

Nutenzahl je Pol und Strang

Q

Nutenzahl je Pol

r

radiale Koordinate, Radius

s

Augenblickswert der Stromdichte, Schlupf

S

Scheitelwert der Stromdichte

t

Zeit

T

Transformationsmatrix

U

Anzahl der Teilschichten der Unterschicht der Ständerwicklung

v

Augenblickswert des magnetischen Vektorpotentials

V

Maximalwert des magnetischen Vektorpotentials

WSp

Spulenweite, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung

z

axiale Koordinate

Z

Oberflächenimpedanz, Leiterzahl eines Stranges (Leiter in Reihe geschaltet)

γ

\( = \sqrt {s\omega \mu } \)

ϑ, ϑ′

Umfangskoordinate

κ

elektrische Leitfähigkeit

µ0

magnetische Feldkonstante

μ

Permeabilität

ν

Ordnungszahl der sich räumlich und zeitlich sinusförmig ändernden Wellen

ξb

Kupferbreitenfaktor

ξz

Zonenfaktor

τp

Polteilung, bezogen auf den mittleren Radius der Ständerwicklung

φ

skalares Potential, Phasenwinkel

ω

Netzkreisfrequenz

ωm

mechanische Winkelgeschwindigkeit

Indizes

a

außen

B

Blind-

Eing

Eingang

i

innen

K

Kupfer

n

Numerierung der koaxialen zylindrischen Bereiche

N

äußerster Bereich, Zahl der koaxialen zylindrischen Bereiche

o

Numerierung der Teilschichten der Oberschicht der Ständerwicklung

p

Pol

r

in radialer Richtung

s

Bereich, der von innen an die Strombelagsschicht grenzt; Strombelag

S

Schein-

u

Numerierung der Teilschichten der Unterschicht der Ständerwicklung

W

Wirk-

z

axial

ϑ

in Umfangsrichtung

(ν)

Ordnungszahl von Wellen

1

Mitsystem/Nummer

2

Gegensystem/Nummer

The screening of magnetic fields of cylindrical arrangements, particularly of the fields of a turbogenerator with superconducting field winding

Contents

After deriving the basic equations for the magnetic vector potential for a simple arrangement consisting of a three-phase current sheet, produced on a cylindrical surface and an external shield tube, the vector potential and field equations are given. A complex screening factor is defined. It is shown that for calculation of multiregion systems the property of every cylindrical region is determined by a four-pole network. At the terminals of this network exist electrical and magnetic field intensities. The coaxial arrangement of several cylindrical regions leads to a recurrent network. As a practical example for the application of the theory the calculation of the electromagnetic field and of the power in a turbogenerator with superconducting field winding is demonstrated.

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Literatur

  1. 1.
    Sergl, J.: Probleme bei der Steigerung der Leistung von Synchronturbogeneratoren, insbesondere bei Anwendung einer supraleitenden Erregerwicklung. Bull. SEV 66 (1975) 318–323Google Scholar
  2. 2.
    Bratoljic, T.: Turbogeneratoren mit supraleitender Erregerwicklung. Bull. SEV 64 (1973) 1040–1050Google Scholar
  3. 3.
    Sergl, J.: Berechnung der magnetischen Felder und Wicklungsinduktivitäten bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung. Arch. f. Elektrotech. 56 (1974) 180–188CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Freese, A.: Abschirmung magnetischer Felder durch elektrische Schirme. Dipl.-Arbeit, Lehrstuhl für Elektrische Maschinen und Geräte, TU München, 1975Google Scholar
  5. 5.
    Monti, C.; Morini, A.; Verde, B.: Steady-state analysis of the magnetic fields and eddy currents in the rotating screen of a superconducting alternator. Arch. f. Elektrotech. 57 (1976) 319–328CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Freeman, E. M.: Equivalent circuits from electromagnetic theory: Low-frequency induction devices. Proc. IEE 121 (1974) 1117–1121Google Scholar
  7. 7.
    Schuster, B.: Feld- und Verlustberechnung an einer zylindrischen Mehrschichtanordnung. Dipl.-Arbeit, Lehr-stuhl für Elektrische Maschinen und Geräte, TU München, 1976Google Scholar
  8. 8.
    Bratoljic, T.: Electromagnetic transients in superconducting turbogenerators. Int. Conf. on Electrical Machines, London, Sept. 1974, Proceedings, Part 1Google Scholar
  9. 9.
    Echtler, K.: Dreidimensionale analytische Feldberechnung bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung. Diss., Lehrstuhl für Elektrische Maschinen und Geräte, TU München, 1976Google Scholar
  10. 10.
    Abramowitz, M.; Stegun, I. A.: Handbook of Mathematical Functions. New York: Dover 1970Google Scholar
  11. 11.
    Sergl, J.: Berechnung der magnetischen Felder und der Wicklungsinduktivitäten bei einem Turbogenerator mit supraleitender Erregerwicklung. Habil.-Arbeit, Lehrstuhl für Elektrische Maschinen und Geräte, TU München, 1973Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1977

Authors and Affiliations

  • H. von Markus
    • 1
  • J. Sergl
    • 1
  1. 1.Lehrstuhl und Laboratorium für Elektrische Maschinen und GeräteTechnische Universität MünchenMünchen 2Bundesrepublik Deutschland

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