Anmerkung: Versuch anerkannt am:

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1 Fachbereich 3 : Informations- und Elektrotechnik Semester: Fach: Dozent: Elektrische Maschinen Prof. Dr. Bernd Aschendorf Datum: Versuch Nr. 1 Thema: Einführung in Elektrische Maschinen - Teil 1 Streuung - Teil 2 Magnetischer Kreis - Teil 3 Lorentzkraft - Teil 4 Stromverdrängung Gruppe: Studenten: Name Vorname Unterschrift Versuchsleiter: Unterschrift: Datum der Abgabe: Sichtvermerk Laboringenieur: Datum: Sichtvermerk des Dozenten: Datum: Anmerkung: Testat: Versuch anerkannt am:

2 INHALTSVERZEICHNIS 1. Ziel des Versuches Grundlagen zum Versuch Durchführung Teil Einleitung Teil Aufbau der Modelle Teil Teil 1a Streuung weit ohne Eisen Teil 1b Streuung eng ohne Eisen Teil 1c Streuung weit mit Eisen Teil 1d Streuung eng mit Eisen Durchführung Teil Einleitung Teil Aufbau der Modelle Teil Lösung 1 (lineare Rechnung, muer = 1000, mit Luftspalt) Lösung 2 (lineare Rechnung, muer = 100, mit Luftspalt) Lösung 3 (nichtlineare Rechnung mit B(H)-Kurve, mit Luftspalt) Lösung 4 (lineare Rechnung, muer=100, ohne Luftspalt) Lösung 5 (nichtlineare Rechnung mit B(H)-Kurve, Uq=50V, ohne Luftspalt) Lösung 6 (nichtlineare Rechnung mit B(H)-Kurve, Uq=100V, ohne Luftspalt) Durchführung Teil Einleitung Teil Aufbau der Modelle Teil Teil 3a Berechnungen ohne Strom Durchführung der Berechnungen mit Strom Teil 3c Berechnung mit Strom und Verschiebung des Leiters Durchführung Teil Einleitung Teil Aufbau der Modelle Teil Aufbau des Modells Teil 4 Rechtecknut Aufbau des Modells Teil 4 Trapeznut II

3 Ziel des Versuches Grundlagen zum Versuch 1. Ziel des Versuches Ziel des Versuches ist es das Verständnis für Phänomene im Umfeld Elektrischer Maschinen kennenzulernen. Hierzu zählen Streuung, Magnetischer Kreis, Kraftentstehung und Stromverdrängung. Diese Phänomene werden über die Maxwellschen Gleichungen, wie dem Durchflutungsgesetz und dem Induktionsgesetz beschrieben. Das Verständnis für den Umgang mit Maxwell schen Gleichungen setzt voraus, daß die Eigenschaften magnetischer Systeme bekannt sind oder abgeleitet werden können. Aus diesem Grunde bietet die Anwendung der Finite Elemente Theorie eine gute Basis, um elektromagnetische Phänomene zu berechnen und analysieren. Im folgenden sollen 4 verschiedene elektromagnetische Phänomene analytisch untersucht werden. 2. Grundlagen zum Versuch Der Versuch Nr. 1 besteht aus vier Teilen, die von jeder Gruppe durchgeführt werden müssen. Diese vier Teile werden mit dem Programm ANSYS 11.0 durchgeführt. Teil 1 a Streuung weit ohne Eisen Teil 1 b Streuung eng ohne Eisen Teil 1 c Streuung weit mit Eisen Teil 1 d Streuung eng mit Eisen Teil 2 Magnetischer Kreis Teil 3 Lorentzkraft Teil 4 a Stromverdrängung in der Rechtecknut Teil 4 b Stromverdrängung in der Trapeznut 1

4 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 1 Streuung 3. Durchführung Teil 1 Im ersten Teil des Versuchs 1 wird das Thema Streuung untersucht. Dabei werden 4 Modelle untersucht, bei denen ein Spulenpaar jeweils weit voneinander entfernt oder nah zueinander angeordnet ist. Zusätzlich können Eisenblöcke eingeblendet werden. Anhand der verschiedenen Modelle soll die Streuung untersucht werden, wobei die Anwesenheit von Eisen und der Spulenabstand berücksichtigt werden sollen. 3.1 Einleitung Teil 1 Der erste Teil besteht aus vier Unterpunkten, für die jeweils drei Lösungen berechnet werden. Teil 1a Streuung weit ohne Eisen Zu berechnende Lösungen Teil 1b Streuung eng ohne Eisen Lösung 1 = Primärsystem gespeist und Sekundärsystem offen Teil 1c Streuung weit mit Eisen Lösung 2 = Primärsystem offen und Teil 1d Streuung eng mit Eisen Sekundärsystem gespeist Lösung 3 = Primärsystem gespeist und Sekundärsystem kurzgeschlossen 3.2 Aufbau der Modelle Teil Teil 1a Streuung weit ohne Eisen In Teil 1a wird die Streuung für das folgendes Modell berechnet. Wie in der Abbildung zu erkennen sind die beiden Spulen sind weit voneinander entfernt und die Blöcke weisen die Materialeigenschaft Luft auf. Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichnis mit dem Namen Teil1_a (d:/a&ax/v_1/[matrikelnummer]/teil1_a). 2

5 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 1 Streuung Voreinstellungen MT1 (S) Präferenzen MT1 (S) Geben Sie folgende Daten ein: Geometriedaten o Leiterabstand oben [m] 0.1 o Leiterabstand unten [m] 0.1 o Leiterdurchmesser oben [m] o Leiterdurchmesser unten [m] o Spulenabstand [m] 0.1 o Tiefe [m] 1.0 o Eisenblock vorhanden (ja = 1) 0 o Eisenblockhöhe [m] 0.06 o Eisenblockdicke [m] 0.06 o Aussenraum [m] 0.8 Netzdaten o Maschengröße Eisen [m] o Maschengröße Leiter [m] o Maschengröße Aussenraum [m] 0.08 Schaltungsdaten o R_stirn Spule oben [Ohm] 1e-9 o L_stirn Spule oben [H] 1e-9 o Spannung Spule 1 [1] 100 o R_stirn Spule unten [Ohm] 1e-9 o L_stirn Spule unten [H] 1e-9 o Spannung Spule 2 [1] Generierung des Modells Ändern Sie folgende Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells. Materialdefinition MT 1 (S) o Leitfaehigkeit oben [S/m] 56e6 o Leitfaehigkeit unten [S/m] 56e6 o muer Eisenklotz 1000 o (Nicht) lineares Eisen? Linear Lösung MT1 (S) Harmonische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien. Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 1b fort. 3

6 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 1 Streuung Teil 1b Streuung eng ohne Eisen In Teil 1b wird die Streuung für folgendes Modell berechnet. Wie in der Abbildung zu erkennen sind die beiden Spulen nah zueinander angeordnet und die Blöcke weisen die Materialeigenschaft Luft auf. Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil1_b (d:/a&ax/v_1/[matrikelnummer]/teil1_b). Kopieren Sie die GEO -Datei Streuung_1a.geo aus Teil 1a und ändern Sie den Dateinamen auf Streuung_1b.geo ab Voreinstellungen MT1 (S) Präferenzen MT1 (S) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. o Ändern Sie folgende Geometriedaten: Spulenabstand [m] Übernehmen Sie die Netz- sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Übernehmen Sie alle Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT1 (S) Harmonische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien. Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 1c fort. 4

7 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 1 Streuung Teil 1c Streuung weit mit Eisen In Teil 1c wird die Streuung für folgendes Modell berechnet. Wie in der Abbildung zu erkennen sind die beiden Spulen sind weit voneinander entfernt und die Blöcke weisen die Materialeigenschaft Eisen auf. Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil1_c. Kopieren Sie die GEO -Datei Streuung_1a.geo aus Teil 1a und ändern Sie den Dateinamen auf Streuung_1c.geo ab Voreinstellungen MT1 (S) Präferenzen MT1 (S) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. Ändern Sie folgende Geometriedaten: o Eisenblock vorhanden (ja = 1) 1 o Eisenbockhöhe [m] 0.18 o Die anderen Werte können übernommen werden Übernehmen Sie die Netz- sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Übernehmen Sie alle Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT1 (S) Harmonische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien. Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 1d fort. 5

8 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 1 Streuung Teil 1d Streuung eng mit Eisen In Teil 1d wird die Streuung für folgendes Modell berechnet. Wie in der Abbildung zu erkennen sind die beiden Spulen nah zueinander angeordnet und die Blöcke weisen die Materialeigenschaft Eisen auf. Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil1_d. Kopieren Sie die GEO -Datei Streuung_1c.geo aus Teil 1c und ändern Sie den Dateinamen auf Streuung_1d.geo ab Voreinstellungen MT1 (S) Präferenzen MT1 (S) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. Ändern Sie folgende Geometriedaten: o Spulenabstand [m] Übernehmen Sie die Netz- sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Übernehmen Sie alle Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT1 (S) Harmonische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien. Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 2 fort. 6

9 Durchführung Teil 2 Maxwell sche Theorie 2 Magnetischer Kreis 4. Durchführung Teil 2 Im zweiten Teil des Versuchs 1 soll der magnetische Kreis einer Anordnung anhand des Durchflutungs- und des Induktionsgesetzes untersucht werden. Der magnetische Kreis weist unterschiedlich breite Schenkel, optional einen Luftspalt und gut leitendes oder sättigbares Eisen auf. Anhand verschiedener Skripten werden die Anordnungen aufgebaut und berechnet, um die magnetischen Feldstärken und Flußdichten zu analysieren. 4.1 Einleitung Teil 2 Der zweite Teil besteht aus 6 verschiedenen Rechnungen, jeweils 3 mit Luftspalt und 3 ohne Luftspalt. Zu berechnende Lösungen Vorgaben Lösung 1 Lösung 2 Lösung 3 Lösung 4 Lösung 5 Lösung 6 muer=1000 mit Luftspalt 100 Windungen 50 Volt Klemmenspannung muer=100 mit Luftspalt 100 Windungen 50 Volt Klemmenspannung muer über B(H)-Kurve vorgegeben mit Luftspalt 100 Windungen 50 Volt Klemmenspannung muer=100 ohne Luftspalt 100 Windungen 50 Volt Klemmenspannung muer über B(H)-Kurve vorgegeben ohne Luftspalt 100 Windungen 50 Volt Klemmenspannung muer über B(H)-Kurve vorgegeben ohne Luftspalt 100 Windungen 100 Volt Klemmenspannung 7

10 Durchführung Teil 2 Maxwell sche Theorie 2 Magnetischer Kreis Dabei werden folgende Modelle aufgebaut: Für die Lösungen 1 bis 3 sieht das Modell wie folgt aus: Die hellblauen Flächen sind Luft, die lilafarbene Fläche ist Eisen und die roten Flächen stellen die Spule dar. In dieser Anordung ist ganz deutlich der Luftspalt zu erkennen. Für die Lösungen 4 bis 6 sieht das Modell wie folgt aus: Die Flächen sind wie in der vorherigen Abbildung definiert, wobei in dieser Anordung aber zu erkennen ist, daß der Luftspalt aus Lösung 1 bis 3 ebenfalls mit Eisen gefüllt ist. 8

11 Durchführung Teil 2 Maxwell sche Theorie 2 Magnetischer Kreis 4.2 Aufbau der Modelle Teil Lösung 1 (lineare Rechnung, muer = 1000, mit Luftspalt) Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil2_Loesung Voreinstellungen MT2 (MK) Praeferenzen MT2 (MK) o Geometriedaten Breite des Jochs [m] 0.2 Höhe Joch [m] 0.15 Jochstärke oben [m] 0.03 Jochstärke unten [m] 0.01 Jochstärke links [m] 0.02 Jochstärke rechts [m] 0.04 Luftspalt [m] Luftspalt vorhanden (ja = 1) 1 Spulenhöhe [m] 0.04 Spulenbreite [m] 0.01 Tiefe [m] 0.03 Windungszahl N 100 Füllfaktor 0.8 Aussenraum [m] 0.5 o Netzdaten Maschengröße Eisen [m] Maschengröße Luftspalt [m] Maschengröße Aussenraum [m] 0.08 o Schaltungsdaten R_stirn Spule [Ohm] 5 L_stirn Spule [H] 1e-6 Spannung [V] Generierung des Modells Ändern Sie bei der Durchführung folgende Werte und sichern Sie anschließen das Modell o Materialdefinition MT2 (MK) Leitfähigkeit [S/m] 56e6 muer Joch 1000 Lineares Eisen 9

12 Durchführung Teil 2 Maxwell sche Theorie 2 Magnetischer Kreis Lösung MT2 (MK) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie für die Rechnung folgende Wert ein: Quellenspannung [V] 50 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 2 Lösung 2 fort Lösung 2 (lineare Rechnung, muer = 100, mit Luftspalt) Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil2_Loesung2. Kopieren Sie die Geometriedatei Teil2_Loes1_MK.geo und ändern Sie den Dateinamen in Teil2_Loes2_MK.geo Voreinstellungen MT2 (MK) Praeferenzen MT2 (MK) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. Übernehmen Sie die Geometriedaten, Netzdaten, sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Ändern Sie folgende Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells. o Materialdefinition MT2 (MK) muer Joch Lösung MT2 (MK) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie für die Rechnung folgende Wert ein: Quellenspannung [V] 50 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 2 Loesung 3 fort Lösung 3 (nichtlineare Rechnung mit B(H)-Kurve, mit Luftspalt) Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil2_Loesung3. Kopieren Sie die Geometriedatei Teil2_Loes2_MK.geo und ändern Sie den Dateinamen in Teil2_Loes3_MK.geo Voreinstellungen MT2 (MK) Praeferenzen MT2 (MK) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. Übernehmen Sie die Geometriedaten, Netzdaten, sowie die Schaltungsdaten. 10

13 Durchführung Teil 2 Maxwell sche Theorie 2 Magnetischer Kreis Generierung des Modells Ändern Sie folgende Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells. o Materialdefinition MT2 (MK) muer Joch 0 Nicht lineares Eisen Lösung MT2 (MK) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie für die Rechnung folgende Wert ein: Quellenspannung [V] 50 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 2 Loesung 4 fort Lösung 4 (lineare Rechnung, muer=100, ohne Luftspalt) Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil2_Loesung4. Kopieren Sie die Geometriedatei Teil2_Loes2_MK.geo und ändern Sie den Dateinamen in Teil2_Loes4_MK.geo Voreinstellungen MT2 (MK) Praeferenzen MT2 (MK) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. o Ändern Sie bei den Geometriedaten folgende Werte: Luftspalt vorhanden (ja = 1) 0 Übernehmen Sie die Netz-, sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Übernehmen Sie die Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT2 (MK) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie für die Rechnung folgende Wert ein: Quellenspannung [V] 50 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 2 Loesung 5 fort Lösung 5 (nichtlineare Rechnung mit B(H)-Kurve, Uq=50V, ohne Luftspalt) Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil2_Loesung5. Kopieren Sie die Geometriedatei Teil2_Loes3_MK.geo und ändern Sie den Dateinamen in Teil2_Loes5_MK.geo. 11

14 Durchführung Teil 2 Maxwell sche Theorie 2 Magnetischer Kreis Voreinstellungen MT2 (MK) Praeferenzen MT2 (MK) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. o Ändern Sie bei den Geometriedaten folgende Werte: Luftspalt vorhanden (ja = 1) 0 Übernehmen Sie die Netz-, sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Ändern Sie folgende Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells. o Materialdefinition MT2 (MK) Muer Joch 0 Nicht lineares Eisen Lösung MT2 (MK) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie für die Rechnung folgende Wert ein: Quellenspannung [V] 50 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 2 Loesung 6 fort Lösung 6 (nichtlineare Rechnung mit B(H)-Kurve, Uq=100V, ohne Luftspalt) Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichniss mit dem Namen Teil2_Loesung6. Kopieren Sie die Geometriedatei Teil2_Loes5_MK.geo und ändern Sie den Dateinamen in Teil2_Loes6_MK.geo Voreinstellungen MT2 (MK) Praeferenzen MT2 (MK) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. Übernehmen Sie die Geometriedaten, Netzdaten, sowie die Schaltungsdaten Generierung des Modells Übernehem Sie die Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT2 (MK) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie für die Rechnung folgende Wert ein: Quellenspannung [V] 100 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. 12

15 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 3 Lorentzkraft 5. Durchführung Teil 3 Im Rahmen des Teils 3 des Versuchs 1 soll die Kraftberechnung aufgrund der Lorentz- Kraftbeziehung untersucht werden. Hierzu wird in dem Modell nach Teil 2 mit Luftspalt ein Leiter in den Luftspalt eingefügt. In Folge eines Stromflusses durch den Leiter und das magnetische Feld im Luftspalt entsteht eine Kraftwirkung auf den Leiter. Zu erkennen ist die Anordnung nach Teil 2 von Versuch 1 mit dem Unterschied, daß sich im Luftspalt ein Leiter befindet. 5.1 Einleitung Teil 3 Der dritte Teil des Versuchs 1 besteht aus insgesamt drei verschiedenen Vorgaben, für die Lösungen berechnet werden. Zu berechnende Lösungen Berechnung 1 Berechnung 2 Berechnung 3 Vorgaben Spule mit Strom Leiter mittig und stromlos Spule mit Strom Leiter mittig und mit Strom Spule mit Strom Leiter verschoben und mit Strom 13

16 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 3 Lorentzkraft 5.2 Aufbau der Modelle Teil Teil 3a Berechnungen ohne Strom Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichnis mit dem Namen Teil3_a_ohne_Strom Voreinstellungen MT3 (L) Präferenzen MT3 (L) o Geometriedaten Breite des Jochs [m] 0.2 Höhe Joch [m] 0.15 Jochstärke oben [m] 0.03 Jochstärke unten [m] 0.01 Jochstärke links [m] 0.02 Jochstärke rechts [m] 0.04 Luftspalt [m] Luftspalt vorhanden (ja = 1) 1 Spulenhöhe [m] 0.04 Spulenbreite [m] 0.01 Tiefe [m] 0.03 Windungszahl N 100 Füllfaktor 0.8 Leiterdurchmesser Leiterstrom [A] 1e-6 Verschiebung aus Mitte (m) 0 Aussenraum [m] 0.5 o Netzdaten Maschengröße Eisen [m] Maschengröße Luftspalt [m] Maschengröße Aussenraum [m] 0.08 o Schaltungsdaten R_stirn Spule [Ohm] 5 L_stirn Spule [H] 1e-6 Spulenstrom [A] Generierung des Modells Ändern Sie folgende Werte und sichern Sie anschließend das Modell. o Materialdefinition MT2 (MK) Leitfähigkeit Spule [S/m] 56e6 Leitfähigkeit Leiter [S/m] 56e6 Muer Joch

17 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 3 Lorentzkraft Lösung MT3 (L) Statische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien und geben Sie unter dem Menüpunkt Statische Berechnung folgende Ströme ein: Spulenstrom [A] 10 Leiterstrom [A] 1e-6 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 3 b Durchführung der Berechnungen mit Strom Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichnis mit dem Namen Teil3_b_mit_Strom. Kopieren Sie die GEO -Datei Teil3_ohne_Strom.geo aus Teil 3a in das Verzeichnis Teil3_b und ändern Sie den Dateinamen auf Teil3_mit_Strom.geo ab Voreinstellungen MT3 (L) Präferenzen MT3 (L) Lesen Sie die GEO -Datei ein. o Ändern Sie bei den Geometriedaten folgende Werte: Leiterstrom [A] 500 Übernehmen Sie die Netz-, sowie die Schaltungsdaten. Sichern Sie die Modelldaten unter Teil3_mit_Strom.geo Generierung des Modells Übernehem Sie die Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT3 (L) Statische Berechnung Geben Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien ein und unter dem Menüpunkt Statische Berechnung folgende Ströme ein: Spulenstrom [A] 10 Leiterstrom [A] 500 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 3 c. 15

18 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. Maxwell sche Theorie 3 Lorentzkraft Teil 3c Berechnung mit Strom und Verschiebung des Leiters Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichnis mit dem Namen Teil3_c_mit_Strom_verschoben. Kopieren Sie die GEO -Datei Teil3_mit_Strom.geo aus Teil 3b in das Verzeichnis Teil3_c und ändern Sie den Dateinamen auf Teil3_mit_Strom_verschoben.geo ab Voreinstellungen MT3 (L) Präferenzen MT3 (L) Lesen Sie die GEO -Datei ein. o Ändern Sie bei den Geometriedaten folgende Werte: Verschiebung aus Mitte (m) Übernehmen Sie die Netz-, sowie die Schaltungsdaten. Sichern Sie die Modelldaten unter Teil3_mit_Strom_verschoben.geo Generierung des Modells Übernehem Sie die Werte und sichern Sie nach der Generierung die Daten des Modells Lösung MT3 (L) Statische Berechnung Geben Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien ein und unter dem Menüpunkt Statische Berechnung folgende Ströme ein: Spulenstrom [A] 10 Leiterstrom [A] 500 Starten Sie die Rechnung und erzeugen Sie anschließend die Auswertungsdateien. 16

19 Durchführung Teil 4 Maxwell sche Theorie 4 Stromverdrängung 6. Durchführung Teil Einleitung Teil 4 Im Rahmen des Teils 4 von Versuch 1 soll die Stromverdrängung näher untersucht werden. Stromverdrängung entsteht aufgrund eines Stromflusses durch ein stromführendes Gebiet und einer Frequenz des Stromes. Bekannt ist die Stromverdrängung als Skineffekt bei Leitern in Luft. In Elektrischen Maschinen sind die Leiter in Nuten im Eisen angeordnet, die an einen Luftspalt grenzen. Man spricht daher bei Elektrischen Maschinen von einseitigem Stromverdrängungseffekt, da die Luftumgrenzung nur zum Luftspalt hin vorhanden ist. Untersucht werden sollen zwei verschiedene Nutformen (Rechteck- und Trapeznut), bei denen die Geometrie zusätzlich verändert werden kann. Berechnung 1 = Rechtecknut Berechnung 2 = Trapez Bei der ersten Berechnung wird die komplette lila-farbene Fläche berücksichtigt. Im Gegensatz zur zweiten Berechnung werden zwar die Flächen angelegt, aber nur die rotfarbene Fläche zur Berechnung berücksichtigt. 6.2 Aufbau der Modelle Teil Aufbau des Modells Teil 4 Rechtecknut Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichnis mit dem Namen Teil4_Rechtecknut Voreinstellungen MT4 (SV) Präferenzen MT4 (SV) o Geometriedaten Breite der Nut [m] 0.01 Höhe Nut gesamt [m] 0.02 Stegbreite [m] Steghoehe [m] Rechteck / Trapez Rechteck 17

20 Durchführung Teil 4 Maxwell sche Theorie 4 Stromverdrängung o Netzdaten Maschengröße Steg [m] Maschengröße Leiter [m] o Schaltungsdaten Stabstrom [A] Generierung des Modells Ändern Sie bei der Durchführung folgende Werte und sichern Sie anschließen das Modell o Materialdefinition MT4 (SV) Leitfähigkeit [S/m] 56e Lösung MT4 (SV) Harmonische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien, geben Sie folgende Werte für die Rechnung ein: Anzahl Frequenzschritte 100 Frequenzschritt 5 Starten Sie anschließend die Rechnung, die Auswertungsdateien werden automatisch erzeugt. Schließen Sie ANSYS und fahren Sie mit Teil 4 b Trapeznut fort Aufbau des Modells Teil 4 Trapeznut Verwenden Sie für diesen Teil das Verzeichnis mit dem Namen Teil4_Trapeznut. Kopieren Sie die GEO -Datei Teil4_Rechtecknut.geo aus Teil 4a in das Verzeichnis Teil4_b und ändern Sie den Dateinamen auf Teil4_Trapeznut.geo ab Voreinstellungen MT4 (SV) Präferenzen MT4 (SV) Lesen Sie die GEO -Datei unter Einlesen Parameter lesen ein. Ändern Sie folgende Geometriedaten: Rechteck / Trapez Trapez Die Netzdaten sowie die Schaltungsdaten könne übernommen werden Generierung des Modells Übernehmen Sie alle Werte und sichern Sie anschließen das Modell Lösung MT4 (SV) Harmonische Berechnung Ändern Sie die Ausgabenummer der Berechnungsdateien, geben Sie folgende Werte für die Rechnung ein: Anzahl Frequenzschritte 100 Frequenzschritt 5 18