Thesis dissertate power reactors and analyses techniques of an air-core power coils and inductors with ferromagnetic circuit and an air gap. Construction of the inductors verified the accuracy of the calculated values against the measured parameters. According to the outcome of this analysis, corrections of the design process are derived. Thesis design optimization to minimize size, weight, efficiency and in comparsion of these two factoctors.

In this thesis is described the function and design of the transformer designed on ferromagnetic core, composed of transformer sheets. It is explained a transient inrush current of the transformer. In this work is inserted voltage and current waveforms, designed printed circuit board, serving to reduce the inrush current.

Vzduchem izolované vysokonapěťové rozváděče jsou nedílnou součástí energetického distribučního řetězce a to jak v průmyslovém, tak ve veřejném sektoru. Hlavní funkcí rozváděče je ochrana pracovního personálu, rozpojování/odpojování a spínání, izolování, měření proudů a napětí, chránění a ovládání zatížení a komunikace dat do řídících systémů. V každé z výše zmíněných funkcí probíhal technologický vývoj v průběhu posledních 40 let. Dnešní rozváděče jsou spolehlivé a elektrickému oblouku odolné zařízení, zoptimalizované téměř k fyzikálním limitům dielektrických, elektromagnetických a termodynamických polí. Vakuové vypínače zajišťují stálou a spolehlivou vypínací funkci. Taktéž v oblasti chránění, řízení a komunikace došlo k mnoha technologickým proměnám. Od elektromechanických relé přes zařízení založená na tranzistorech, později na jednoúčelových mikroprocesorech, až po dnešní multifunkční vysoce výkonná mikroprocesorová inteligentní elektronická zařízení. Pouze oblast měření proudů a napětí setrvala z technologického hlediska posledních 40 let beze změny. K dominujícím měřícím technologiím dneška stále ještě patří indukčně založené transformátory proudu a napětí. Byly sice provedeny některé pokusy k obměně technologie měření jako takové, nicméně bez dosažení úspěchu. Tato dizertační práce je zaměřena na poskytnutí nového náhledu na alternativní technologii měření v elektrických sítích a ve vzduchem izolovaných vysokonapěťových rozváděčích, kterou lze využít jak pro měření proudu, tak i napětí. Tato práce vysvětluje, proč Rogowského cívky, odporové a kapacitní děliče jsou tou správnou volbou a měly by být použity ve vysokonapěťových rozváděčích a podrobně analyzuje přesnost měření a jejich příslušné meze. Dále tato práce popisuje, že pro nasazování nových měřících technologií musí být postupováno systematicky. Senzory připojené k inteligentním elektronickým přístrojům a schopností komunikace založené na IEC 61850 spolu s vysokorychlostní komunikační sběrnicí Ethernetu vytvoří systém, který zjednoduší a sjednotí konstrukci rozváděčů a umožní oddělit aspekty projektování měření od studie zkratových selektivit. V práci je také uveden příklad, jak tento nový systém může přinést změny a zjednodušení do oblastí projektování a řízení. V této práci jsou popsány výsledky několikaletého úsilí při stanovení nových měřících a digitalizovaných přístupů ve vysokonapěťových rozváděčích pod autorovým vedením. Toto úsilí také vedlo k uvedení nového produktu – UniGear Digital - konceptu od ABB. Závěrečná část práce demonstruje praktické nasazení všech výsledků v této práci při skutečných aplikacích.

In this thesis is described the function and design of the transformer designed on ferromagnetic core, composed of transformer sheets. It is explained a transient inrush current of the transformer. In this work is inserted voltage and current waveforms, designed printed circuit board, serving to reduce the inrush current.

Buildings account for up to 32% of the total energy use in different countries. Directives from the European Union have pointed out the importance of increasing energy efficiency in buildings. New regulation in countries like Sweden establishes that new buildings should fulfill regulations of Nearly Zero Energy Buildings (NZEB), opening an opportunity for new technologies to achieve these goals. Almost 80-90% of the energy in domestic hot water use is wasted from different applications with almost no use and with a lot of potential energy to be recovered. The present work studied the characteristics of greywater heat exchanger as a solution to recuperate heat from greywater to increase efficiency in buildings. This study explored the fluid mechanics involved in the vertical greywater heat exchangers, analyzing the falling film effect present in drain pipes and the effects of the secondary flow generated in the external helical coil. A heat transfer model from a theoretical approach was proposed and validated. In addition, this study explored the different variables influencing the economic feasibility of the technology and an economic analysis was performed. A theoretical comparison between a greywater heat exchanger application and a reference case without it was evaluated highlighting the importance of all the variables involved in the potential of implementation of the technology. The technology shows big potential in households with high water consumptions, especially with electric boilers.

Wound Independently Controlled Stator Coil (WICSC) machines are a novel type of multiphase machine with the ability to change its pole-phase configuration during operation. This enables improved post-fault control and thus prolonged continuous operation. For a smooth transition to post-fault control, a quick and robust strategy for Fault detection and isolation (FDI) is essential. This master thesis concerns the design of a procedure to localise Open Phase Fault (OPF) and Open Switch Fault (OSF) in WICSC machines. The strategy is based on Harmonic Plane Decomposition (HPD), which generalises Vector Space Decomposition (VSD) to variable pole-phase machines. A previous iteration of the FDI strategy is analysed and developed further on MatLab. Experimental verification is performed on a WICSC motor with and without imitated OPF. A Printed Circuit Board (PCB) is designed to imitate OSF during operation. The outcome displays a fault detection within less than 30% of a fundamental current period. After no more than one period the full diagnosis is completed. Although only OPFs are tested, the results suggest the Fault detection and isolation (FDI)’s ability to identify OSFs as well. The parameter tuning is shown to be important for both correct fault localisation and avoiding false positives. Imbalances in the machine require special care when choosing the parameter values. Future work includes using the PCB for OSF tests and making the parameter tuning more robust. / WICSC-maskiner är en ny typ av multifasmaskin med förmågan att ändra sin polfas-konfiguration under drift. Detta möjliggör förbättrad reglering efter att fel uppstår och därmed förlängd drift. För att uppnå en mjuk övergång till reglering efter fel krävs en snabb och robust strategi för feldiagnosticering. Denna masteruppsats rör utvecklingen av en strategi för att detektera och lokalisera tomgångsfel i spolar och elektroniska brytare till WICSC-maskiner. Strategin baseras på HPD, som är en generalisering av VSD. En tidigare iteration av strategin analyseras och vidareutvecklas i MatLab. Experimentell verifiering utförs på en WICSC-motor med samt utan imiterade tomgångsfel i spolarna. En PCB designas för att imitera tomgångsfel i växelriktarens brytare. Resultaten ger en feldetektering på under 30% av en fundamental strömperiod. Efter maximalt en period är hela diagnosticeringen slutförd. Trots att endast spolfel testas pekar resultaten på att strategin även fungerar för brytarfel. Strategins parametervärden visar sig vara viktiga för både fellokaliseringen och för att undvika falska positiv. Obalans i maskinen ställer särsklit höga krav på justeringen av dessa värden. I framtida studier kommer PCB-enheten användas för att testa diagnosticering av brytarfel och göra justeringen av parametervärdena mer robust.

A small-scale wave energy converter was designed and built for teaching and academic purposes to be used at The Division for Electricity, in the Ångström Laboratory at Uppsala University. The design of the power take-off (PTO) makes use of magnets passing through a copper coil for electricity generation. The magnets are attached by a string to the floating buoy in the small-scale wave tank which leads to a joint oscillation. Design parameters are executed using COMSOL Multiphysics which illustrates the total voltage output generated as well as the total magnetic field. Simulations and calculations in MATLAB were performed to extract the expected damping coefficient and plots of the buoy position compared to the wave amplitude. Lastly, a PTO prototype were built and compared with the simulations. The PTO shows electricity generation with the aid of a voltmeter showcasing the voltage. Additional information on future improvements to further aid teaching and academic understanding of wave energy converter are mentioned in the final section of this study.

Coil coatings are durable  organic coatings used to protect metal sheets from corrosion and improve their aesthetic properties. Because of their extensive use, coil coatings have long been of interest for industrial and academic researchers. This interest has recently been furthered by a societal push towards the replacement of fossil-based raw materials with alternatives that are biobased and renewable. The aim of this licentiate thesis is to demonstrate how analyses on the macro-, micro-, and nanoscale can be used to better understand the degradation process of polyester-based coil coatings. The included manuscripts showcase methods for evaluating and comparing different coil coating formulations and for verifying accelerated weathering techniques. Multiple techniques, focusing on infrared (IR) spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), were used to analyze coating systems before and after different types of weathering. IR data acquired from techniques without spatial resolution, such as attenuated total reflection (ATR) and photoacoustic spectroscopy (PAS) have been expanded upon with spatially resolved focal plane array (FPA) and s-SNOM  (scattering-type scanning near-field optical microscopy) measurements. Spatially resolved chemical data of coating cross sections were acquired and used to assess how the degradation at the surface and in the bulk was related. Additionally, differences between the degradation behavior of a standard fossil-based coating and a similar coating with biobased components as well as differences between the degradation caused by artificial and natural weathering was discussed. Nanoscale mechanical measurements of simplified coating surfaces showed that weathering increased nanomechanical stiffness and led to homogenization of mechanical properties on the local level. In addition, measurements with nanoscale FTIR correlated with macroscale FTIR. Even relatively minor changes in band intensities could be tracked on a local scale. Although the simplified samples were chemically homogeneous, nanoscale FTIR shows great promise for the assessment of local degradation of full systems. / Bandlackering är en process för att applicera stabila organiska beläggningar på metallytor för att skydda från korrosion och förbättra deras utseende. På grund av beläggningarnas omfattande användning så har utvärdering och analys av dem varit av intresse för både akademi och industri i flera årtionden. Detta långvariga intresse har ytterligare främjats av en ökade miljömedvetenhet och ett tryck att ersätta miljöfarliga och fossila råmaterial mot biobaserade och förnyelsebara alternativ. Målet med denna licentiatavhandling är att visa hur analysmetoder på makro-, mikro-, och nanonivå kan användas för att bättre förstå nedbrytning av bandlackerade beläggningar. Denna förståelse kan användas både för att utvärdera prestandan hos både nya redan befintliga system, men också för att kunna verifiera accelererade testmetoder vars mål är att minska tiden som krävs för utvärdering. Flera tekniker, med fokus på infraröd (IR) spektroskopi och atomkrafts-mikroskopi  (AFM) använts för att analysera beläggningar före och efter att de blivit utsatta för olika typer av aggressiva miljöer. Spektroskopiska data utan spatial upplösning som attenuerad totalreflektions FTIR (ATR) och fotoakustisk spektroskopi (PAS) har kompletterats med spatialt upplösta fokalplans array (FPA) och s-SNOM mätningar. Kemisk information med spatial upplösning har använts för att utvärdera hur nedbrytningen nära ytan relaterade till nedbrytningen längre ner i beläggningen. Likheter och skillnader i nedbrytningen som skedde i en standardbeläggning och ett system med biobaserade additiv jämfördes efter både väderbestendighets-testning som skedde utomhus och i labb. Skillnader mellan dessa exponeringsmetoder diskuterades också. Nanomekanisk analys med hjälp av atomkraftsmikroskopi användes för att bestämma lokala förändringar av mekaniska egenskaper i förenklade klarlacker. Mätningarna visade att exponeringar i aggressiva miljöer leder till en lokal homogenisering av mekaniska egenskaper och ökad styvhet. Utöver detta så utvärderades likheter och skillnader mellan FTIR spektra som tagits på makro- och nanonivå. Dessa mätningar gav lovande resultat för fortsatta ytanalyser. / <p>QC 2023-05-15</p>

No description available.

Dieses Projekt widmete sich einer neuen Bauweise für stabförmige Drucktragglieder aus ultrahochfestem Beton (UHFB), die - als UHFB-Rohre mit Stahlrohren ummantelt - hier als Hybridrohre bezeichnet werden. Durch eine äußere Wickelverstärkung aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) werden die beiden, für sich alleine betrachtet ausgeprägt spröden Hochleistungsmaterialien UHFB und CFK so kombiniert, dass sie zu besonders leichten Bauteilen hoher Tragfähigkeit mit ausgeprägt duktilem Versagensverhalten zusammengefügt werden. [Aus: Motivation und Zielsetzung] / This project was dedicated to a new construction method for rod-shaped support elements made of ultra-high performance concrete (UHPC), which - as UHPC tubes coated with steel sheets - are called hybrid tubes in this report. Through an exterior wrapping-reinforcement made of carbon fibre reinforced plastic (CFRP), the two high-performance materials UHPC and CFRP, which are distinctly brittle when viewed on their own, are combined in such a way that they form particularly light components of high load-bearing capacity with profound ductile failure behaviour. [Off: Motivation and objective]