Multiskalen-Modelle für Wicklungen mit heterogenen Materialverteilungen unter Berücksichtigung von kapazitiven Effekten

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Von höherfrequenten Effekten gefährdete Teile des Maschine-Umrichter- Aggregats sind z.B. die Wicklungen, die Lager, die Varistoren im Einsatz sowie die leistungselektronischen Komponenten im Umrichter. Die typischerweise für niedrige Frequenzbereiche entwickelten Ersatzmodelle sind nicht geeignet für die Simulation höherfrequenter Belastungen. In diesem Teilprojekt sollen auf der Basis von Feldberechnungsverfahren und nichtlinearer Parameterextraktion geeignete Ersatzschaltbilder entstehen. Die Schwerpunkte bestehen in der Modellierung der Ströme in Lagern und Varistoren sowie der magnetischen Streuflüsse im Umrichter. Die feldstärke- und temperaturabhängigen elektrischen Leitfähigkeiten des Lagerschmierfilms und der in Varistoren eingesetzten Metalloxide erfordern eine transiente, nichtlineare Feldberechnung. Wegen der geometrischen Komplexität und der Materialinhomogenitäten kommen nur dreidimensionale Modelle in Frage. Die Stromdichten und Streuflüsse werden unter typischen Wirkungsbedingungen simuliert und dann mit Hilfe mathematischer Verfahren zur nichtlinearen Ordnungsreduktion in Form geeigneter Ersatzschaltbilder bereitgestellt. Sowohl die elektroquasistatischen Feldberechnungsansätze als auch die Verfahren zur Ordnungsreduktion bedürfen weiterer Forschung.