Global ETD Search

51	Design and Construction of High Current Winding for a Transverse Flux Linear Generator Intended for Wave Power Generation Amine Ramdani, Ahmed, Rudnik, Sebastian January 2018 (has links) There is currently a high demand for electric power from renewablesources. One source that remains relatively untapped is the motionof ocean waves. Anders Hagnestål has been developing a uniquelyefficient and simplified design for a point-absorb buoy generator byconverting its linear motion directly into alternating electric power usinga linear PM engine. To test this method, a smaller prototype isbuilt. Its characteristics present some unusual challenges in the designand construction of its winding.Devices of this type typically use relatively low voltage (690V typicallyfor a wind turbine, compared to the 10kV range of traditionalpower plants). To achieve high power, they need high current, whichin turn requires splitting the conductors in the winding into isolatedparallel strands to avoid losses due to eddy currents and current crowding.However, new losses from circulating currents can then arise. Inorder to reduce said losses, the parallel conductors should be transposedin such a way that the aggregate electromotive force the circuitsthat each pair of them forms is minimized.This research and prototyping was performed in absence of advancedindustrial means of construction, with limited space, budget,materials, manpower, know-how, and technology. Manual ingenuityand empirical experimentation were required to find a practical implementationfor: laying the cables, fixing them in place, transferringthem to the machine, stripping their coating at the ends and establishinga reliable connection to the current source.Using theoretical derivations and FEM simulation, a sufficientlygood transposition scheme is proposed for the specific machine thatthe winding is built for. A bobbin replicating the shape of the enginecore is built to lay down the strands.The parallel strands are then organized each into their respectivebobbin, with a bobbin rack and conductor funneling device being designedand constructed to gather them together into a strictly-organizedbundle. An adhesive is found to set the cables in place.Problems with maintaining the orientation and configuration of thecables in the face of repeated torsion are met and solved. A chemicalsolution is used to strip the ends of the conductors, and a reliableconnection is established by crimping the conductors into a bi-metalCu-Al lug.ivIn conclusion, the ideal transposition schemes required to cancelout circulating currents due to magnetic flux leakage are impossibleto put in practice without appropriate technological means. The feasibletransposition scheme turns out to be a simple mirroring of conductors’positions, implemented by building each half of the windingseparately around replicas of the core and then connecting them usingcrimping lugs. / Efterfrågan på el från förnybara källor är hög och inget tyder på att det kommer ändras den närmsta tiden. En källa till förnybar el som än idag står relativt orörd är den där man använder energin från havsvå- gor. Det är denna förnybara källa Anders Hagnestål haft i åtanke när han nu bygger en unikt effektiv generator med syftet att i ett senare skede utvinna el med hjälp av flytande punktabsorberande vågkraft- system. Generatorn är av den linjära typen och omvandlar det punk- tabsorberande systemet rörelse till el. För att testa denna generator- modell så påbörjades bygget av två fullskaliga prototyper 2017. Denna uppsats behandlar specifikt arbetet med generatorlindningen till pro- totyperna och innefattar processen från design till själva byggnatio- nen. Lindingen består av flertalet mindre och isolerade lindningsleda- re med uppgift att bland annat minska skinneffekt och virvelströms- förluster. När man använder denna metod så uppkommer dock ett nytt problem vilket härstammar från att lindningsledarna är samman- kopplade i vardera ända och bildar på så sätt n slutna strömkretsar. Konsekvensen kan vara stora förluster från cirkulerande strömmar på grund av det magnetiska ströflöde som finns runt järnkärnan som lindningen omsluter. Utgångspunkten för att minimera dessa cirkule- rande strömmar är att transponera alla lindningsledare på ett sätt så att den resulterande elektromotoriska spänningen för varje strömkrets blir så liten som möjligt. Med hjälp av förenklade modeller samt FEM simuleringar så bestämdes ett lämpligt sätt att transponera lindningstrådarna utifrån oli- ka kriterier. Lösningen blev att lindningstrådarna endast transponera- des en gång med en så kallad 180 grader transponering. Detta ger en tillräckligt god minimering av de cirkulerande ström- marna, men den stora fördelen med denna lösning är att det är möjligt att linda maskinen med de små resurser projektet hade tillgång till, dock var detta till en stor nackdel då väldigt mycket tid gick till att hitta egna tillvägagångsätt för att utföra byggandet av lindningen på ibland okonventionella sätt. Wave-power transverse flux generator winding aluminum conductor magnetic flux leakage ocean energy wave energy wave energy generator electromotive force parallel strands circulating currents crowding effects skin effect proximity effect eddy currents racetrack effect cable twisting AlCu connection enamel polyamide-imide dicloromethane Vågkraft transversalflödesgenerator lindningsledare Engineering and Technology Teknik och teknologier
52	Design and construction of a reliable wireless power transfer system for an embedded device : With emphasis on industrial applications Shukla, Dhruvi Ajit January 2022 (has links) This thesis deals with wireless power transfer from an external source to embedded small devices (such as for conditioning monitoring, control etc.) located at different distances from the source. The proposed designs can be used in a variety of applications, including mobile phones, electric cars, unmanned aerial vehicles, robots, etc. where it could be very convenient to transmit power without wires/cables. The wireless charging method which avoids using conventional cables and wires for energizing or charging electrical devices has been one of the fastest developed recent technologies. The inductive coupling technique is one way to transfer power wirelessly and works fairly well over very short distances. For distances greater than the radius of the emitter, however, inductive coupling rapidly declines. An improved approach is to create inductive-capacitive resonance which improves efficiency and transfer distance, which was proposed by Tesla. Other methods using more than two coils have lately been proposed, which improve transfer characteristics even further. Several designs were proposed consisting of two, three and four coil combinations, with different shapes and sizes. A ferrite cored solenoid was also chosen as emitter in some setups over air cored solenoid, for better field enhancement in longitudinal energy transfer applications. To have low resistive high energy transfer, coil-capacitor designs were proposed. Several simulations were performed using COMSOL Multiphysics software to understand the magnetic field distribution and transfer to the adjacent coils in air medium. Based on this power transfer efficiency graphs were plotted for every proposed design. For validation, few simulations were contrasted with lab experiments. The focus was to develop and contribute to the improvement of existing techniques. For this, it is sometimes enough to transfer a small amount of power (e.g., 0.5 W) at different distances and frequencies with different set ups. The results obtained from the simulation and measurements were used to evaluate the impact of frequency and transfer distance on energy transfer in wireless power transfer techinque for proposed design. The analysis was used to suggest the improvements or part of future work in the designs such as use of Litz wire and ferrite concentrators with thin conductive laminates. / Detta examensarbete behandlar trådlös kraftöverföring från en extern källa till inbyggda små enheter (såsom för tillståndsövervakning, kontroll etc.) placerade på olika avstånd från källan. De föreslagna designerna kan användas i en mängd olika applikationer, inklusive mobiltelefoner, elbilar, obemannade flygfordon, robotar, etc. där det kan vara mycket bekvämt att överföra ström utan ledningar/kablar. Den trådlösa laddningsmetoden som undviker att använda konventionella kablar och ledningar för att strömsätta eller ladda elektriska apparater har varit en av de snabbast utvecklade nya teknologierna. Den induktiva kopplingstekniken är ett sätt att överföra ström trådlöst och fungerar ganska bra över mycket korta avstånd. För avstånd större än sändarens radie avtar emellertid den induktiva kopplingen snabbt. Ett förbättrat tillvägagångssätt är att skapa induktiv-kapacitiv resonans som förbättrar effektiviteten och överföringsavståndet, vilket föreslogs av Tesla. Andra metoder som använder mer än två spolar har nyligen föreslagits, vilka förbättrar överföringsegenskaperna ytterligare. Flera konstruktioner föreslogs bestående av två, tre och fyra spolar kombinationer, med olika former och storlekar. En solenoid med ferritkärna valdes också som sändare i vissa inställningar framför solenoid med luftkärna, för bättre fältförstärkning i longitudinella energiöverföringstillämpningar. För att ha låg resistiv hög energiöverföring föreslogs spolkondensatorkonstruktioner. Flera simuleringar utfördes med COMSOL Multiphysics programvara för att förstå magnetfältets distribution och överföring till intilliggande spolar i luftmedium. Baserat på detta ritades grafer för effektöverföringseffektivitet för varje föreslagen design. För validering kontrasterades få simuleringar med labbexperiment. Fokus var att utveckla och bidra till förbättringen av befintliga tekniker. För detta räcker det ibland att överföra en liten mängd effekt (t.ex. 0,5 W) på olika avstånd och frekvenser med olika uppsättningar. Resultaten från simuleringarna och mätningarna användes för att utvärdera effekten av frekvens och överföringsavstånd på energiöverföring i trådlös kraftöverföringsteknik för föreslagen design. Analysen användes för att föreslå förbättringar eller delar av framtida arbete i designen, såsom användning av Litz-tråd och ferritkoncentratorer med tunna ledande laminat. Wireless Power Transfer (WPT) ferrites Litz wire skin effect proximity effect electromagnetic induction electromagnetic resonance magnetic coupling power efficiency LC circuits Trådlös kraftöverföring (WPT) ferrit litz-tråd hudeffekt närhetseffekt elektromagnetisk induktion elektromagnetisk resonans magnetisk koppling effekteffektivitet LC-kretsar Elektroteknik och elektronik
53	Methodenentwicklung zur Simulation von Strömungen mit freier Oberfläche unter dem Einfluss elektromagnetischer Wechselfelder Beckstein, Pascal 16 February 2018 (has links) (PDF) Im Bereich der industriellen Metallurgie und Kristallzüchtung treten bei zahlreichen Anwendungen, wo magnetische Wechselfelder zur induktiven Beeinflussung von leitfähigen Werkstoffen eingesetzt werden, auch Strömungen mit freier Oberfläche auf. Das Anwendungsspektrum reicht dabei vom einfachen Aufschmelzen eines Metalls in einem offenen Tiegel bis hin zur vollständigen Levitation. Auch der sogenannte RGS-Prozess, ein substratbasiertes Kristallisationsverfahren zur Herstellung siliziumbasierter Dünnschichtmaterialien, ist dafür ein Beispiel. Um bei solchen Prozessen die Interaktion von Magnetfeld und Strömung zu untersuchen, ist die numerische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel. Für beliebige dreidimensionale Probleme werden entsprechende Berechnungen bisher durch eine externe Kopplung kommerzieller Programme realisiert, die für Magnetfeld und Strömung jeweils unterschiedliche numerische Techniken nutzen. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Allgemeinen mit unnötigem Rechenaufwand verbunden. In dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Methodenapparat auf Basis der FVM vorgestellt, mit welchem sich diese Art von Berechnungen effizient durchführen lassen. Mit der Implementierung dieser Methoden in foam-extend, einer erweiterten Version der quelloffenen Software OpenFOAM, ist daraus ein leistungsfähiges Werkzeug in Form einer freien Simulationsplattform entstanden, welches sich durch einen modularen Aufbau leicht erweitern lässt. Mit dieser Plattform wurden in foam-extend auch erstmalig dreidimensionale Induktionsprozesse im Frequenzraum gelöst. Metallurgie Kristallzüchtung Elektroprozesstechnik elektromagnetisches Prozessieren Optimierung Simulation RGS Ribbon-Growth on Substrate freie Oberfläche Interface-Tracking Induktion metallurgische MHD MHD Magnetodynamik Hydrodynamik Thermodynamik Magnetohydrodynamik OpenFOAM foam-extend Methodenentwicklung Softwareplattform Numerische Methoden Strömung mit freier Oberfläche Metalle Halbmetalle Silizium Wafer 3D METIS FVM Finite-Volumen-Methode elektromagnetische Wechselfelder zeitharmonische Anregung Frequenzraum Blockmatrizen diskontinuierliche Materialeigenschaften magnetische Permeabilität elektrische Leitfähigkeit eingebettete Diskretisierung GFM Ghost-Fluid-Methode Mehrfeldproblem Multi-Physics Biot-Savart Biot-Savart-Gesetz Biot-Savart-Induktoren überlagerte Gitter ALE Gitterbewegung Kopplung FAM Finite-Flächen-Methode RMF rotierendes Magnetfeld TMF wanderndes Magnetfeld Validierung Maxwell Maxwell-Gleichungen Navier-Stokes Navier-Stokes-Gleichung inkompressibel Schmelze Lorentz-Kraft Induktor Konduktor Induktionsspulen Wirbelströme Wirbelstromproblem PISO Oberflächenspannung semi-gekoppelter Lösungsalgorithmus Diskretisierung Skineffekt AC quasistatische Approximation Magneto-Quasistatik metallurgy crystal growth electromagnetic processing optimization Simulation RGS Ribbon-Growth on Substrate free-surface interface-tracking Induction metallurgical MHD MHD magnetodynamics hydrodynamics thermodynamics magnetohydrodynamics OpenFOAM foam-extend method development software platform numerical methods free-surface flow metals metalloids silicon wafer 3D METIS FVM Finite-Volumen-Method oscillating magnetic fields time-harmonic excitation frequency domain block-matrices discontinuous material properties magnetic permeability electrical conductivity embedded discretization GFM Ghost-Fluid-Method multi-physics Biot-Savart Biot-Savart-inductor overlapped meshes ALE mesh movement coupling FAM Finite-Area-Method RMF rotating magnetic field TMF traveling magnetic field validation Maxwell Maxwell-equations Navier-Stokes Navier-Stokes-equation incompressible melt melt flow Lorentz-force inductor conductor induction coil eddy-currents eddy-current problem PISO surface-tension semi-coupled solution discretization skin effect AC quasi-static approximation ddc:620 rvk:UF 4600
54	Methodenentwicklung zur Simulation von Strömungen mit freier Oberfläche unter dem Einfluss elektromagnetischer Wechselfelder Beckstein, Pascal 08 January 2018 (has links) Im Bereich der industriellen Metallurgie und Kristallzüchtung treten bei zahlreichen Anwendungen, wo magnetische Wechselfelder zur induktiven Beeinflussung von leitfähigen Werkstoffen eingesetzt werden, auch Strömungen mit freier Oberfläche auf. Das Anwendungsspektrum reicht dabei vom einfachen Aufschmelzen eines Metalls in einem offenen Tiegel bis hin zur vollständigen Levitation. Auch der sogenannte RGS-Prozess, ein substratbasiertes Kristallisationsverfahren zur Herstellung siliziumbasierter Dünnschichtmaterialien, ist dafür ein Beispiel. Um bei solchen Prozessen die Interaktion von Magnetfeld und Strömung zu untersuchen, ist die numerische Simulationen ein wertvolles Hilfsmittel. Für beliebige dreidimensionale Probleme werden entsprechende Berechnungen bisher durch eine externe Kopplung kommerzieller Programme realisiert, die für Magnetfeld und Strömung jeweils unterschiedliche numerische Techniken nutzen. Diese Vorgehensweise ist jedoch im Allgemeinen mit unnötigem Rechenaufwand verbunden. In dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Methodenapparat auf Basis der FVM vorgestellt, mit welchem sich diese Art von Berechnungen effizient durchführen lassen. Mit der Implementierung dieser Methoden in foam-extend, einer erweiterten Version der quelloffenen Software OpenFOAM, ist daraus ein leistungsfähiges Werkzeug in Form einer freien Simulationsplattform entstanden, welches sich durch einen modularen Aufbau leicht erweitern lässt. Mit dieser Plattform wurden in foam-extend auch erstmalig dreidimensionale Induktionsprozesse im Frequenzraum gelöst. info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620

Page generated in 0.0382 seconds