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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

10. Wirbelströme

verfasst von : Ekkehard Bolte

Erschienen in: Elektrische Maschinen

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Im einleitenden Abschnitt Phänomenologie der Wirbelströmung werden Erscheinungsformen, Definitionen und Wirkungen von Wirbelströmen behandelt. Zudem wird dargelegt, wie Wirbelströme berechnet werden können. Als anschauliches Beispiel wird ein langer zylindrischer Eisenstab etwas detaillierter betrachtet.
In den folgenden Abschn. 10.2 Eindringen eines elektromagnetischen Feldes in den eben begrenzten Halbraum und 10.3 Wirbelströme in Blechen wird die Wirbelstrom-Differentialgleichung für zwei praktisch wichtige Fälle gelöst. Als Ergebnis erhält man die Feld- und die Stromverteilung sowie die Stromwärmeverluste im betrachteten Feldraum, wobei die Rückwirkung der Wirbelströme auf das eingeprägte Wechselfeld einbezogen wird – als Erweiterung von häufig angegebenen (Näherungs)lösungen, die die Rückwirkung vernachlässigen.
Im abschließenden Abschn. 10.4 Asynchronmaschinen mit massivem oder geschichtetem Sekundärteil werden Wirbelströme in den Blick genommen, die nicht wie oben als parasitär hingenommen werden müssen, sondern funktionsbestimmend sind. Vorgestellt werden
  • ein Motor mit massivem Rotor als elektrische Unterstützung für Turbolader,
  • ein Segment-Stator-Motor oder Sektormotor als Direktantrieb für Schwungrad-Gesteinsbrecher,
  • ein Anodenantrieb für Hochleistung-Röntgenröhren.

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Fußnoten
1
Dominique Francois Jean Arago, 26. Febr. 1786–2. Okt. 1853, frz. Physiker; bahnbrechende Arbeiten über Polarisation und Wellennatur des Lichtes und über elektromagnetische Grunderscheinungen.
 
2
Synonym verwendet wird auch Diffusionsgleichung, Fouriersche DGL, Wärmeleitungsgleichung; weitere Lösungen sind angegeben in 2.8 Fünf-Gebiete-Modell mit bewegten, leitfähigen Feldräumen; 2.10.3 Stromverdrängung im Kurzschlussring von Asynchronmaschinen; 2.11 Felder in massiven Nutenleitern.
 
3
Dort für u (t) und i (t) formuliert, hier: \(u\,(t) = E_0 \cdot l \cdot \sqrt{2} \cos \omega t\) und \(i\,(t) = \sqrt{2} \cos (\omega t - \pi / 4)\) gemäß Gl. (10.8).
 
4
Diese Annahme wird i.d.R. der Wirbelströmung in Blechen zugrunde gelegt, siehe z. B. [9] 6.4.1.2 Verlustanteil durch Wirbelströme.
 
5
Der Autor dankt der Fa. Siemens für die zur Verfügung gestellten Messwerte.
 
6
Der Autor dankt der Fa. Philips Electronics – Medical Systems Division für das Bildmaterial.
 
Literatur
1.
Lexikon der Physik (1998) Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg
2.
Küpfmüller K (1973) Einführung in die theoretische Elektrotechnik, 10. verbesserte und erweiterte Auflage. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New YorkCrossRef
3.
Bolte E, Oberretl K (1981) Dreidimensionale Berechnung des asynchronen Linearmotors mit massivem Eisen als Sekundärteil. Arch Electrotech 63:141–152CrossRef
4.
Bolte E, Baukloh D (1983) Der asynchrone Linearmotor mit massiveisernem oder geschichteten Sekundärteil. Arch Electrotech 66:201–216CrossRef
5.
Bolte E et al (1981) Eindimensionales Wirbelstromproblem bei feldstärkeabhängiger Permeabilität und beliebigen Randbedingungen. Arch Electrotech 64:202–213CrossRef
6.
Bolte E (1979) Dreidimensionale Berechnung des Sektormotors mit massiveisernem Sekundärteil, Dissertation, Universität Dortmund, Dortmund
7.
Siemens AG (1975) Direktantrieb von Gesteinbrechern in der Zementindustrie
8.
Bolte E, Hahlweg C (2002) Analysis of Steady-State Performance of High Speed Induction Motors with Exterior Rotor and Conductive Layer on the Slotted Stator, International Conference on Electrical Machines, Bruges, Belgium
9.
Müller G, Vogt K, Ponick B (2008) Berechnung elektrischer Maschinen, 6. völlig neu bearbeitete Auflage. Wiley-VCH Verlag, Weinheim
Metadaten
Titel
Wirbelströme
verfasst von
Ekkehard Bolte
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Elektrische Maschinen

Print ISBN: 978-3-662-54687-1

Electronic ISBN: 978-3-662-54688-8

Copyright-Jahr: 2018

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-54688-8_10