This master’s thesis describes the function and realization of the laboratory test equipment designed for measuring and analysing of collector current iC and voltage uCE courses during the opening and closing process of a power IGBT transistor. The opening and closing times toff and ton of the new power transistor IGBT are changing in the range from tenths to the ones s, so the reading of current iC and voltage uCE proceeds in a very short time. The measuring circuit of this test equipment is based on a short-time discharging of a condenser battery to the inductive load over the measured transistor. Consequently it is possible to replace the power supply whose maximum output power would otherwise have to be in the range of ones MW. In the final part of this thesis there are described properties and design of a high-frequency sensor with the Rogowski coil, which can be used for reading collector current course during opening and closing time of the measured transistor IGBT. Collector current iC and voltage uCE courses can be analysed with a storage oscilloscope.

This master’s thesis deals with grid dip meter, its operating principle, characteristics and with measuring procedure. The thesis contains basic division of oscilators, its characteristics and operating principal. The master`s thesis contains complete design of grid dip meter with large-diameter measuring coil which is placed outside the device. Grip dip meter is made of SMD components on a one-sided printed wiring. Grip dip meter consist of transformer itself, that has two secondary windings as a supply for resonance meters and internal digital frequency meter. The device has analog panel gauge and BNC input for extrenal counter.

Current transformers and current sensors are devices which are mostly used for current measurement in high voltage systems. These devices transform measured currents to range which are workable for measurement and protection devices. Theoretical part includes from third to seventh chapter. These chapters contain construction analysis and characteristic points for both device and problems of protecting the transformer with differential protection. Practical part includes from eighth to tenth chapter. This chapter consists results from laboratory measurement. Results are used for verification with theoretical part of the thesis. Conclusion of this thesis comparing properties and summarises results from laboratory measurement.

This thesis describes the issue of PN junction of photovoltaic cells, photovoltaic effect physics, basic materials used in photovoltaic and their properties, important for the area of photovoltaic. It deals with the problems of magnetism focused on electromagnetic fields. Experimental facility for measuring the influence of magnetic field on the solar cells through the Helmholtz coils was constructed. This work also dealing with the influence of magnetic radiation on photovoltaic cells and the influence of electromagnetic waves on the volt-ampere characteristics of the photovoltaic cell.

The doctoral thesis is focused on research, design, implementation and testing of systems for the application of magnetic vector potential to biological materials. The main objective was to analyze and design systems which could generate magnetic vector potential without the presence of other unwanted fields or at least amplify its intensity. Moreover, the systems designed had to eliminate other foreign effects on the biological samples, especially the influence of waste heat from the coils. Toroidal coils were employed to generate the vector potential, because they confine the unwanted magnetic induction inside their core thanks to their shape. The thesis employed coils with two different outer diameters, specifically 102 and 600 mm. To excite the coils, four current pulse generators capable of delivering currents of up to 100 A were constructed. The systems’ generated fields were comprehensively analyzed with the help of finite-element simulations in ANSYS. To simplify the design phase, analytical equations for the calculation of vector potential intensity at an arbitrary point around the toroidal coils were also derived. A method employing electromagnetic shielding made of two different materials was developed to suppress the unwanted fields. To eliminate the influence of heat, the 102 mm system employed air cooling and the 600 mm system employed a closed water loop to equalize the temperatures of biological samples. The biological effects of both systems were tested on genetically modified bio-luminescent bacteria Escherichia coli K12 luxABCDEamp. The thesis was created in connection with the research project of The Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic named “Research into the effect of a combination of substances for targeted therapy and inhibitory action of the field pulse vector magnetic potential on oncogenous diseases”, No. 2B08063.

In der blechverarbeitenden Industrie ist in den letzten Jahrzehnten der zunehmende Einsatz organisch bandbeschichteter Bleche zu verzeichnen. Diese so genannten Coil Coating-Werkstoffe werden derzeit vorwiegend im Baubereich für Fassaden und Innenausstattungen, für Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik sowie zunehmend in der Automobilindustrie eingesetzt. Neuerdings sind Coil Coating-Werkstoffe verfügbar, die aus vier Schichten bestehen und vor allem den ästhetischen Anforderungen der Automobilindustrie für den Außenhautbereich entsprechen. Sie sind eines von vielen Puzzleteilen zur Komplettierung des Gesamtbildes von zukünftigen modernen Fahrzeugkonzepten wie z.B. Modulbauweisen, weil sie die teure Stückbeschichtung bei der Produktion einsparen und somit durch Wegfall von Fertigungsstufen eine Kostenreduzierung erreicht werden kann. Beim Einsatz von neuen Coil Coating-Werkstoffen mit Schichtdicken bis 100 μm ist auf eine fertigungsgerechte Produktgestaltung zu achten. Die zum Fügen von Feinblechen etablierten thermischen Fügeverfahren sind aufgrund der Entstehung von Oberflächenschädigungen nicht anwendbar. Als ökonomische und technologische Fügealternative bietet sich hier das Durchsetzfügen oder Clinchen insbesondere mit der Unterstützung von Wirkmedien an. Jedoch bestehen erhebliche Kenntnisdefizite zum Clinchen organisch bandbeschichteter Feinbleche mit Gesamtschichtdicken größer als 30 μm. Handlungsbedarf resultiert aus den negativen Auswirkungen des Fügeprozesses auf die Beschichtungen und auf die qualitätsbestimmenden Eigenschaften der gefertigten Verbindung. Diese Arbeit soll einen Beitrag zur Erweiterung des Kenntnisstands für das schädigungsfreie Clinchen von organisch beschichteten Blechen leisten. Ziel ist es, ein Clinchverfahren zu entwickeln, das organisch endbeschichtetes Feinblech bei guter Verbindungsfestigkeit schädigungsfrei fügt. Hierzu sind folgende Punkte erarbeitet worden: -In einem ersten Schritt wurde der Stand der Technik zu Coil Coating-Werkstoffen und die Problemstellung beim Clinchen von vorbeschichteten Blechen. -Im nächsten Schritt sind als Ausgangssituation der Arbeit Referenzwerte zur Lackschädigung beim Clinchen von endlackierten Blechen mit konventionellen Clinchwerkzeugen erarbeitet worden. Es zeigt sich, dass mit konventionellen Clinchverfahren Verbindungen mit akzeptabler Festigkeit und guter ästhetischer Erscheinung nicht herstellbar sind. -Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen werden neue Ansätze zum schädigungsfreien Clinchen vorgestellt, die auf wirkmedienunterstützte Umformverfahren basieren. Der Schwerpunkt liegt auf der Reduzierung von lokalen Dehnungen und der Reibung während des Clinchens sowie auf der Verbesserung des Werkstoffflusses durch die Minimierung des Werkzeug-Werkstoffkontaktes. Die vorgestellten Lösungsansätze zu Änderungen an der Werkzeuggeometrie und am Clinchverfahren selbst durch den Einsatz von elastischen und flüssigen Wirkmedien werden begleitend mit der Finite-Elemente-Simulation überprüft. -In weiteren praktischen Untersuchungen an einer neu entwickelten Versuchsanlage sind die numerischen Ergebnisse verifiziert worden. Das Clinchen mit flüssigen Wirkmedien zeigt sich dabei als ein gut geeignetes Verfahren zum Fügen mit akzeptabler und deutlich reduzierter Lackschädigung bei guter Verbindungsfestigkeit. -Die Kenntnis von Dehnungszuständen und deren Vergleich mit den sichtbaren Schädigungen auf den Oberflächen ermöglichen die Erschließung der Vorteile aus der Kombination von hydraulischer Tiefung und dem mechanischen Stauchen. In der vorliegenden Arbeit sind neue Lösungsansätze zum Clinchen von Coil Coating-Werkstoffen mit geringsten Oberflächenschädigungen unter Verwendung von Wirkmedien vorgestellt und erläutert worden. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen eine Möglichkeit auf, Coil Coating-Werkstoffe schädigungsarm und prozesssicher zu fügen. Die Lösungsansätze und Erkenntnisse dieser Arbeit sollen die Generierung von neuen Perspektiven für die Anwendung von Coil Coating-Werkstoffen unterstützen. Das Ergebnis lässt erwarten, dass in Zukunft neue Schritte auf dem Weg zum Einsatz von endlackiertem getätigt werden können, weil ein sicheres und robustes Fügeverfahren für die Produktion zur Verfügung gestellt werden kann.

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Shaft current protection in hydro and turbo generators is an important generatorprotection issue. Currents owing in the generator shaft might damagegenerator bearings which, in turn, could reduce operating time and cause largenancial losses. Therefore, it is important to prevent operation of the generatorunder conditions of high shaft currents.In this project, task was to develop measurement and protection system thatis able to operate under certain conditions. Measurement device has to be ableto accurately measure currents lower than 1 A in a generator shaft that canvary in diameter from 16 cm up to 3 m. Also, those currents might appear infrequencies equal to multiples of line frequency. Device is to be located in alimited space and in a proximity of the generator. Thus, stray ux is expectedwhich might inuence measurements. Furthermore, since currents that haveto be measured are low, output of a measurement device is usually a low levelsignal. Such signal had to be catered for and adapted in a way that it can beused with numerical relay. After literature review and overview of possible solutions, Rogowski coil waschosen as the measurement device which will be further analysed. Two othercurrent transformers were considered which served as a good comparison withRogowski coil. Several dierent tests and measurements were made on mentionedmeasurement devices. Also, it was investigated how IEC61850-9-2 andMerging Unit (MU) could be used in this application. Upon this investigation,complete protection systems were assembled in the laboratory and they weretested. To asses the behaviour of dierent systems in the real environment, test installationwas built in the hydro power plant, Hallstahammar. This installationincluded traditional systems, with measurement signals connected to the relaya,and the one which utilized concepts of Process Bus and Merging Unit. Measurementsand tests that were made there served as a nal proof of successfulnessof protection systems. Results showed that Rogowski coil was a suitable choice for a measurementdevice due to its benecial mechanical and electrical properties. Also, tests madewith actual shaft current showed advantages of using Rogowski coil in pair withMerging Unit and process bus over traditional protection systems. Nevertheless,it was conrmed that both types of systems satisfy project requirements. / Skydd mot axelstrommar i vattenkraft- och turbo-generatorer ar mycket viktiga. Strommar kan uppkomma i generatoraxeln beroende pamagnetisk osymmetri istatorkarnan. Denna osymmetri ger upphov till en inducerad spanning i axelnsom sedan kan ge en axel-strom vid kortslutning av isolationen som rotornslager vilar pa. Om axel-strommen gar genom generatorns lager, kan lagretskadas allvarligt. Detta kommer i sin tur minska drifttiden och orsaka storaekonomiska forluster vid produktionsbortfall. Darfor ar det viktigt att detekteraom det gar axelstrommar genom generatorns lager. Examensarbetets mal var att utveckla ett mat- och skyddssystem for att detekteraaxel-strommar. Den matande enheten maste kunna detektera strommarmindre an 1 A i generatoraxeln vilken kan variera i diameter fran 16 cm upp till3 m. Dessutom kan dessa strommar ha frekvenser lika med eller multiplar avkraftnatets frekvens (50 eller 60Hz). Den matande enheten skall vidare kunnamonteras i ett trangt utrymme och i narhet av generatorns stator. Lackodefran statorn kan forvantas vara stort, och detta kan antas ha stor paverkanpamatningarna. Eftersom axelstrommen som mats ar lag, ar utsignalen franden matande enheten vanligtvis en lagnivasignal. Denna laga signalnivamasteanpassas saatt den kan anvandas i ett numeriskt rela, vilka vanligtvis kraverhogre energinivaer paingangsignalerna.Efter genomford litteraturstudie och oversikt over mojliga losningar, konkluderadesdet att en losning med Rogowski spole som matanordning borde varaintressant, och denna analyserades ytterligare. Tvastromtransformatorer medkonventionell konstruktion med karna av elektroplat valdes som jamforelse medlosningen baserad paRogowski spole. Flera olika tester och matningar gjordes. Dessutom undersoktes hur en process-bus losning enligt IEC61850-9-2LE meden Merging Unit (MU) skulle kunna anvandas i denna tillampning. Vid alladessa undersokningar har kompletta system for matning och skydd monteratsoch testats i laboratoriemiljo.For att registrera funktionen for de olika systemlosningarna i en verkligmiljo, monterades det kompletta systemet fran laboratorietesterna in i ett vattenkraftverki Hallstahammar. I detta vattenkraftverk ingar traditionella skydd-, styrnings- och kontroll-system och aven en aldre losning for att skydda generatornmot axelstrommar. Darmed kunde man jamfora prestanda mellan deolika losningarna baserade pastromtransformatorer av konventionell konstruktionmed karna av elektroplat och losningen med Rogowski spole. Signalerfran bada givarna anslots till ett numeriskt rela, och anslutning av Rogowskispolen gjordes aven via en MU till det numeriska relat. Matningar och testersom gjordes i kraftstationen kunde tas som ett slutligt bevis paatt de olikalosningarna baserade pa Rogowski spole ar en framtida losning for ett valfungerande axel-stroms skydd for generatorer. Resultaten visar att Rogowskispolen ar ett lampligt val aven med avseendepadess fordelaktiga mekaniska och elektriska egenskaper. Testerna som gjordesmed en verklig axel-strom visade tydligt fordelarna med att anvanda Rogowskispolen i kombination med MU och process bus jamfort med traditionella skyddssystem. Det ska dock understrykas att bade systemet med och det utan MUuppfyllde projektets krav.

Mechanical ventilators are devices in critical care to assist breathing in case of expiratory dysfunction. The expiratory valve is a critical component to the ventilator as it controls the pressure in the patient’s lungs. The design process of a new expiratory valve assembly is a time consuming one due to the wide range of possible design solutions both the voice-coil actuators and membrane valves typically used in ventilators. This thesis evaluates the possibility of creating and using analytical models for model based development to speed up the early design phases of a expiratory valve assembly. The main components, voice-coil actuator and membrane valve are modelled separately and experimentally verified. A complete expiratory system model and hardware-in-the-loop test setup are constructed in order to explore how well can the dynamic properties and control performance of valve assembly be predicted. Finally various questions in the valve assembly design are explored and a new design is proposed to demonstrate the capabilities of the model based approach. The resulting voice-coil and membrane valve models can be considered accurate enough for fast exploration of the design space, as an error rate below 10% is reached without manual tuning for each design. / Mekaniska ventilatorer är en utrustning inom intensivvården för assisterad andning för patienter med nedsatt andningsförmåga. Utandningsventilen är en kritisk komponent till ventilatorn då den kontrollerar lungtrycket hos patienten. Design processen för en ny utandningsventil är en tidskrävande process mycket på grund av den mängd olika design möjligheter som kan utforskas för både talspole aktuatorn samt membran ventilen som oftast används i ventilatorerna. I detta examensarbete utforskades möjligheterna till att skapa och använda analytiska modeller för modellbaserad utveckling för att accelerera de tidiga design stadierna för en utandningsventil. Huvudkomponenterna, talspole aktuatorn och membran ventilen är modellerade separat och experimentellt verifierade. En fullständig modell för hela utandningssystemet samt en hardware-in-the-loop test plattform är konstruerad för att utforska hur väl de dynamiska egenskaperna samt kontroll prestandan för en utandningsventil kan prediceras. Slutligen utforskas diverse frågor angående ventil designen och en ny design föreslås för att demonstrera möjligheterna med en modellbaserad metod. Den slutliga modellen för både talspole aktuatorn och membran ventilen kan betraktas som tillräcklig precisa för snabb utforskning inom de olika design möjligheterna, då en felprocent under 10% är uppnådd utan manuell finjustering för varje design.

La polykystose rénale autosomique dominante (PKRAD) est une maladie génétique rénale qui se manifeste par le développement de kystes au rein. Elle résulte de mutations dans le gène PKD1/polycystine-1 (PC-1), contenant un motif coiled-coil et dans le gène PKD2/PC-2 dont les fonctions restent à élucider. À partir d’un chromosome artificiel bactérien, le gène Pkd1 murin (BAC-Pkd1) a été modifié afin de générer 4 lignées de souris transgéniques délété du motif coiled-coil Pkd1Δcoiled-coil et 3 lignées contrôles Pkd1TAG possédant 1-35 copies du transgène. Ces 2 transgènes ont un profil d’expression identique à l’endogène et le niveau dépend du nombre de copies. Alors que les souris Pkd1TAG développent la PKRAD de sévérité proportionnelle au niveau d’expression, les lignées Pkd1Δcoiled-coil en sont épargnées. Ces résultats démontrent l’importance du motif coiled-coil dans la maladie. Les souris Pkd1Δcoiled-coil croisées par Pkd1-/- (létale à la naissance), Pkd1-/- ; Pkd1Δcoiled-coil survivent après la naissance et permettent d’analyser in vivo les interactions, la signalisation et le rôle physiologique du motif coiled-coil. Ces souris Pkd1-/- ; Pkd1Δcoiled-coil avec une copie du transgène présentent des kystes rénaux et meurent ~2 semaines alors que celles à hautes copies n’ont aucun phénotype comme les Pkd1TAG. Les résultats génétiques et biochimiques démontrent que Pc-1Δcoiled-coil est hypomorphe. Bien que Pc-1Δcoiled-coil subit son clivage autoprotéolytique, l’analyse du transport intracellulaire de Pc1Δcoiled-coil montre un délai de maturation. Alors qu’in vitro le trafic Pc-1/Pc-2 dépend du motif coiled-coil pour leur interaction, in vivo une interaction Pc-1Δcoiled-coil/Pc-2 est détectée, suggérant un site d’interaction distinct. Nos études in vivo démontrent que le motif coiled-coil de Pc-1 joue un rôle clé dans sa maturation et l’existence d’un nouveau partenaire de Pc-1 pour son transport intracellulaire. / Autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) is the most prevalent genetic disorder that is characterize by the formation of bilateral renal cysts and leads to kidney failure. It results from mutations in the PKD1/polycystin-1(PC-1) gene, containing a coiled-coil motif, and in the PKD2/PC-2 gene, the functions of which remain to be elucidated. From a bacterial artificial chromosome, the murine Pkd1 gene (Pkd1-BAC) was modified in order to obtain 4 transgenic mouse lines deleted from it coiled-coil motif (Pkd1Δcoiled-coil) and 3 Pkd1TAG control lines possessing 1-35 copies of the transgene. These two transgenes have an expression profile identical to the endogenous gene and their expression depends on the number of copies. While Pkd1TAG mice develop ADPKD with a severity proportional to the level of expression, the Pkd1Δcoiled-coil lines are spared. These results demonstrate the importance of the coiled-coil motif in the disease. Pkd1Δcoiled-coil mice crossed by Pkd1-/- (lethal by birth), Pkd1-/-; Pkd1Δcoiled-coil survive after birth and allow the interactions, signaling and physiological role of the coiled-coil motif to be analyzed in vivo. These Pkd1-/-; Pkd1Δcoiled-coil mice with one copy of the transgene show kidney cysts and die ~ 2-weeks while high-copy ones have no phenotype as opposed to Pkd1-/-; Pkd1TAG who eventually develop cyst after 1 year. The genetic and biochemical results demonstrate that Pc-1Δcoiled-coil is hypomorphic. Although Pc-1Δcoiled-coil undergoes its autoproteolytic cleavage, analysis of the intracellular transport of Pc-1Δcoiled-coil shows a delay in maturation. While Pc-1 and Pc-2 appear to interact in vitro through their coiled-coil motif and co-transport, a Pc-1Δcoiled-coil -Pc-2 interaction is conserved in the kidney, suggesting a distinct mechanism of interactions in vivo. Thus, our results show that the coiled-coil motif of Pc-1 in vivo is involved in the maturation independently of Pc-2, highlighting the existence of a critical partner in intracellular transport.