Untersuchung des Einflusses von Auslegungsparametern auf die inhärenten Asymmetrien der transienten Induktivität elektrischer Maschinen

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit bildet eine Entwicklung des Sättigungsverhaltens von Asynchronmaschinen innerhalb von FE Analysen, im Hinblick auf hochfrequente Anregungen von Spannungspulsen. Dieses Sättigungsverhalten äußert sich nach dem Auswerten der Stromantwort der Spannungspulse in einer zusätzlichen Sättigungs- und Intermodulationsharmonischen. Um diese Harmonischen in FE Analysen korrekt wiederzugeben, müssen die verschiedenen Anteile der Sättigung elektrischer Maschinen (Zahn- und Jochsättigung, Streuflusssättigung und die Zahnspitzensättigung) im richtigen Verhältnis implementiert werden. In dieser Arbeit wird dies durch Anpassung der relativen Permeabilitäten vorgenommen, um die Asymmetrien in die Maschine zu bringen. Dabei werden zu Beginn theoretische Betrachtung von Sättigung und der FE Analyse durchgeführt, sowie ein kurzer Einblick über die Generierung des FE Modells gegeben. Anschließend wird der genaue Vorgang der Anpassung der Sättigungsanteile beschrieben. Die Ergebnisse sowie ein Vergleich mit Messungen bilden das letzte Kapitel dieser Arbeit. Durch Einbringen von Asymmetrien durch relative Permeabilität in unterschiedlichen Richtungen der Maschine, war es möglich eine Übereinstimmung der Sättigungs- und Intermodulationsharmonischen zwischen FE Simulation und Messungen zu erhalten.

The aim of this master thesis is the development of a correct saturation behavior of induction machines within FE analysis, with regard to high frequency excitations. This saturation behavior manifests itself, after evaluating the current response of the excitations, in an additional saturation and intermodulation harmonic. In order to reproduce these harmonics correctly in FE analysis, the various components of the saturation of electrical machines (tooth and yoke saturation, leakage flux saturation and tooth tip saturation) must be implemented in the right proportion. This is done by adjusting the relative permeabilities in order to create asymmetries in the induction machine. At the beginning of this thesis, a theoretical description of saturation effects and the FE analysis is carried out, as well as a brief insight into the generation of the FE model is given. The exact process of the adjustment of the saturation portions is described afterwards. The results and a comparison with measurements, form the last chapter of this thesis. By introducing asymmetries in the machine, it was possible to obtain a match between the saturation and intermodulation harmonics between FE simulations and measurements.