Für die Durchführung von Tracerversuchen in der hydrogeologischen Praxis werden spezielle Markierungsmittel benötigt, die verschiedenen Anforderungen gerecht werden müssen. Die vorliegende Arbeit behandelt die auf den ersten Blick ungewöhnlich erscheinende Möglichkeit, Niederschlag als Tracer zu verwenden, welche sich auf die dem Wasser innewohnenden Signale δ2H- und δ18O-Isotopensignatur, elektrische Leitfähigkeit und Temperatur stützt. Diese Signale können sich zwischen Niederschlag und zu untersuchendem Grundwasser deutlich unterscheiden. Diese Unterschiede liefern das Potential für Markierungsversuche. Im Rahmen dieser Arbeit wird auf die natürliche Variabilität dieser Signale in den möglicherweise relevanten Systemkomponenten Niederschlag, Grundwasser und Oberflächenwasser eingegangen. Hierfürwerden Ergebnisse einer Literaturrecherche, verwendete Probenahmemethoden und die Auswertung mehrerer gewonnener Zeitreihen an Standorten in Sachsen vorgestellt. Unterschiedliche Methoden zur isotopentreuen Niederschlagssammlung werden einem eingehenden Vergleich unterzogen und bewertet. Aus den präsentierten Daten können schließlich Empfehlungen für geeignete Sammelzeiträume des Niederschlags abgeleitet werden. Der häufig verwendete Summenparameter elektrische Leitfähigkeit ist bei der Anwendung von Niederschlag als Grundwassertracer ein inverses Tracersignal. Anders als bei Salzungsversuchen liegt er deutlich unterhalb des Hintergrundwertes im Grundwasser. Welchen Einfluss diese Eigenschaft im Vergleich mit herkömmlichen Salztracern auf hydrogeochemische und Transport-Prozesse hat, wird in einer zweiteiligen Laborversuchsserie, bestehend aus Batch- und Säulenversuchen, diskutiert. Bei letzteren werden Durchbruchskurven hinsichtlich ihrer zeitlichen Momente und anderen Statistiken begutachtet. Die Anwendung von Transport- und geochemischen Modellen versucht, die stattfindenden Prozesse besser zu erfassen. Abschließend wird die Methode mithilfe eines Feldversuchs auf dem Lehr- und Forschungsfeld Grundwasser der TU Dresden in Pirna auf ihre Machbarkeit begutachtet. Zu diesem Zweck werden die Konstruktion eines großskaligen Regensammlers, das Sammeln von Regen mit diesem und ein Einbohrloch-Tracerversuch mit diesem Regen beschrieben.:Danksagung -- iv Kurzdarstellung -- v Abstract -- vi Abkürzungsverzeichnis -- xvi Thesen -- xx 1 Motivation -- 1 2 Grundlagen von Tracerversuchen im Grundwasser -- 5 3 Charakterisierung von Regen als Grundwassertracer -- 20 4 Laborversuche zur Verwendung der EC als Grundwassertracer -- 57 5 Geländemethodik und deren Machbarkeit am Beispiel des Testfelds in Pirna -- 95 6 Schlussfolgerungen und Ausblick -- 110 Literaturverzeichnis -- 113 Anhang -- A1

Die Berechnung der Netzverluste in Niederspannungsnetzen kann nur über Umwege erfolgen, da viele Netzbetreiber keine digitalisierten Daten ihrer Netze besitzen. Hier wird ein Ansatz zur Ermittlung der technischen Verluste anhand vorhandener Netzdaten beschrieben. / The major part of network operator of low voltage nets do not have digitised data of their nets. That’s why net losses must be calculated indirectly. This article describes an approach for getting results in a direct way.

Halbleitermaterialien sind in den elektrischen Anwendungen der heutigen Zeit unerlässlich geworden. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die Untersuchung der elektrischen und thermischen Eigenschaften von zwei Halbleiterklassen gelegt. Zum einen wird mit -Ga2O3 ein Mitglied der Klasse der transparenten leitfähigen Oxide untersucht.Hier wurden die elektrischen Eigenschaften von dünnen Schichten (Dicke von 28nm-225nm) und Volumenkristallen temperaturabhängig untersucht.Dabei zeigt sich bei Volumenkristallen und mindestens 150nm dicken Schichten eine Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit bis 100K durch die Streuung von Elektronen an Störstellen und bei Temperaturen über 100K wieder ein Abfall der elektrischen Leitfähigkeit durch Elektron-Phonon-Wechselwirkung. Die Untersuchung der thermische Leitfähigkeit von beta-Ga2O3 zeigt ein anisotropes Verhalten mit minimalen Werten in [100]-Richtung und maximalen Werten in [010]-Richtung. Die Temperaturabhängigkeit der thermischen Eigenschaften zeigt eine Verringerung der thermischen Leitfähigkeit und der thermischen Diffusivität mit steigender Temperatur. Eine zweite untersuchte Materialklasse ist die der Kesterite. Zu dieser Kristallstruktur wurden zwei Elementkonfigurationen untersucht, Kupfer-Zink-Zinn-Sulfid und Kupfer- Zink-Zinn-Selenid. Der Transport bei Raumtemperatur und darunter findet über verschiedene Tunnelprozesse lokalisierter Ladungsträger statt. Zusätzlich wird auf die Veränderung der elektrischen Eigenschaften durch die Kristallinität und Komposition eingegangen. Die thermischen Eigenschaften zeigen analog zum beta-Ga2O3 eine Dominanz der Phonon-Phonon-Umklapp-Streuung bei hohen Temperaturen, während bei niedrigen Temperaturen Streuung an Störstellen und Grenzflächen vorherrscht. Methodisch zeigt diese Arbeit unterschiedlichste Messmethoden zur Charakterisierung der elektrischen und thermischen Eigenschaften, welche die Standardmethoden sowohl nutzen, als auch sinnvoll erweitern. / Semiconductors are essential for electronic applications nowadays. Here, the electrical and thermal properties of two semiconductor classes with huge application potential are investigated. As a transparent conducting oxide beta-Ga2O3 is investigated. In this work, the temperature dependent electrical properties were investigated for bulk materials and thin films. An increase in the electrical conductivity until 100K is found through electron-impurity-scattering and a decrease at higher temperatures through electron-phonon-scattering for for films with a thickness of at least 150nm. The investigation of the thermal properties of -Ga2O3 show an anisotropy for the different crystal orientations with minimal primary axis values for the [100]-direction and maximal values for the [010]-direction. The temperature-dependence of the thermal properties shows a decease in conductivity and diffusivity for increasing temperature. For temperatures over 150K phonon-phonon-Umklapp-scattering can explain the measured values. For low temperatures phonon-impurity scattering is most likely the dominant scattering mechanism. A second investigated material class are kesterites. For this crystal structure two configurations were investigated, copper-zinc-tin-sulfide and copper-zinc-tin-selenide. The electrical properties show semiconducting characteristics with p-type conduction. The transport processes are defined through localised thermal activated tunneling within the band gap. Other reductions of the mobility are found by the crystalinity and the composition of the materials. The thermal properties show dominant phonon-phonon- Umklapp-scattering at higher temperatures and phonon-impurity-scattering for lower temperatures in a similar way as in beta-Ga2O3. This work shows new implemented measurement methods for investigating electrical and thermal properties as extentions to common methods.

Control of a low voltage ac/dc/ac converter for high-speed induction machine drive applications has been investigated. Such a configuration can be applied, for example, in microturbines and high-speed spindles. Scalar control is usually applied for the control of high-speed drives especially in the case of very high-speed drives. Indirect rotor-flux-oriented control and direct torque control are designed and compared for the control of an exemplary high-speed induction machine drive. The 2L VSC is the most widely applied converter for high-speed drives. However, the 3L-NPC VSC is an attractive topology if drastically increased switching frequencies are required. A detailed comparison between a 2L VSC and a 3L-NPC VSC as the machine side converter of the exemplary high-speed induction machine drive is carried out. Voltage-oriented control is applied for the control of the grid side PWM active front end converter. In several industrial applications PWM active front end converters commonly operate in parallel to thyristor converter fed dc drives. Behavior of the voltage-oriented controlled active front end converter with L-filter in the presence of a parallel thyristor converter is investigated. The design of the LCL-filter components according to the given maximum grid current harmonics (e.g. IEEE-519) is a complex task. So far a precise and clear design procedure has not been presented. A new procedure to design the grid side filter (L- and LCL-filter) is proposed using the analytical expression of the converter voltage harmonics based on Bessel functions to achieve the compliance with the grid standard of IEEE-519. Voltage-oriented control with active damping is used to control the active front end converter with LCL-filter. A simple method is proposed to design the required lead-lag compensator in the active damping loop.

In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt wie gemessene Daten genutzt werden können, um die mit einem thermischen online-Modell geschätzten Temperaturen zu verbessern. Die Methode zeichnet sich insbesondere durch eine physikalisch interpretierbare Vorgabe von zwei Parametern aus, mit denen bestimmt werden kann, wo und wie stark die Daten zur Anpassung verwendet werden. Das Verfahren wird mit verschiedenen Einstellungen anhand von Versuchen getestet und bewertet. / A new technique to improve temperature estimation in electrical machines is proposed in this paper. An easily adjustable observer use local temperature data. In particular, the method is characterized by a physically interpretable specification of two parameters, which can be used to determine where and how much the data is used for adaptation. The procedure is tested and evaluated with different settings based on experiments carried out.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit den zunehmend Verbreitung findenden Hairpin-Wicklungen unter den besonderen Randbedingungen elektrischer Fahrantriebe. Dabei wird bewusst auf den in der Literatur bekannten Vergleich zu konventionellen Wicklungen hinsichtlich Nutfüllfaktor und Kühlanbindung verzichtet. Stattdessen konzentriert sich der Beitrag zunächst auf die Stromverdrängung, ihre Abhängigkeiten sowie Möglichkeiten zur Reduzierung des Effekts, wobei ausschließlich Maßnahmen vorgestellt werden, die zum Stand der Technik großserientauglich sind. Darüber hinaus werden Potentiale im Layout der Spulenseiten und Wickelköpfe aufgezeigt, die weit über die Optionen von aus Endlosdraht hergestellten Wicklungen hinausgehen. / This paper examines the increasingly popular hairpin windings under the dedicated boundary conditions of electrical drivetrains. A comparison to conventional windings regarding slot filling and cooling link will consciously be omitted since it is well known from literature. Instead, the paper concentrates on current displacement, its dependencies and possibilities for its reduction – with only measures being considered that state-of-the-art are suitable for mass-production. Furthermore, potentials in the layout of coil sides and end-windings are shown, which are far beyond the options of windings manufactured from continuous wire.

Dieser Konferenzband stellt alle schriftlich eingereichten Beiträge zum 3. Freiberger Kolloquium Elektrische Antriebstechnik zusammen. Thematische Schwerpunkte waren 2021: Modellierung und Simulation von elektrischen Maschinen und Antrieben, Auslegung und Fertigung neuer Motorenkonzepte, Thermische Untersuchungen an elektrischen Maschinen, Regelung elektrischer Maschinen, Ladetechnologien für Elektrofahrzeuge, Theoretische Elektrodynamik von Traktionsantrieben

Die Ausgangslage und das Entwicklungspotenzial der deutschen und europäischen Industrie können für diese Kernkomponente des Antriebsstrangs von E-Fahrzeugen insgesamt positiv eingeschätzt werden. Die Unternehmen in Deutschland verfügen über einen großen Erfahrungsschatz aus der konventionellen Antriebstechnik in Kombination mit jahrzehntelanger Entwicklungs- und Produktionserfahrung bei elektrischen Maschinen für andere Anwendungen. Die in Deutschland bestehende Investitions- beziehungsweise Anlagenbasis für die aktuellen Bedarfe entlang der Wertschöpfungskette elektrischer Maschinen ist weitestgehend als sehr gut einzuschätzen. Für die Produktion elektrischer Maschinen für xEV kann das gewachsene Netzwerk der deutschen Automobilindustrie zum Großteil weiterhin genutzt werden. Etablierte Partnerschaften und optimierte Lieferketten können bestehen bleiben. Die bestehende Personalbasis kann aufgrund der fachlichen Nähe zu konventionellen Industriebereichen problemlos für die meisten Wertschöpfungsschritte rund um die elektrische Maschine qualifiziert werden. Um die Vorreiterrolle der deutschen Automobilindustrie bei elektrischen Maschinen auch zukünftig zu sichern, die Wettbewerbsfähigkeit weiter auszubauen und die Nachhaltigkeit zu stärken, bestehen punktuell Handlungsbeziehungsweise Optimierungsbedarfe entlang der Wertschöpfungskette für einzelne Rohstoffe und Komponenten, insbesondere in Bezug auf die Versorgungssicherheit bei Seltenen Erden und Seltene-Erden-Permanentmagneten sowie auf das Recycling der elektrischen Maschinen. Der Großteil der Roh- und Werkstoffe für die Produktion elektrischer Maschinen kann durch bereits etablierte Wertschöpfungsnetzwerke und Lieferketten beschafft werden. Für wenige Spezialwerkstoffe, wie zum Beispiel Flächenisolierstoffe mit hoher Wärmebeständigkeit, bestehen punktuelle Abhängigkeiten aufgrund von Patenten und Investitionsvorsprüngen ausländischer Unternehmen. Die Produktion dieser Werkstoffe in Europa sollte gefördert werden. Im Bereich der zentralen Komponenten nimmt die deutsche Industrie für die Bauteile des klassischen Maschinenbaus eine Technologieführerrolle ein. Für die Entwicklung und Produktion der Komponenten Elektrobleche, Leiter beziehungsweise Wicklungen in Stator und Rotor, Verguss- beziehungsweise Füllmaterialien und Isolation ist Deutschland im weltweiten Wettbewerb auf Augenhöhe. Vereinzelte Aufholbedarfe bestehen etwa zu asiatischen Preisführern für die Produktion von Elektroblechen. Hier sind unter anderem Investitionen in moderne, leistungsfähige Anlagen erforderlich. Bei zunehmendem Volumen von elektrischen Maschinen für Automobilanwendungen ist ein Ausbau der vorhandenen Investitionsbasis notwendig, um den Automatisierungsgrad zu erhöhen. Die Lage für die Versorgung mit Seltenen Erden und Seltene-Erden-Permanentmagneten ist als kritisch einzustufen. Es besteht eine weltweite Abhängigkeit von chinesischen Lieferanten. Die Versorgung muss etwa über die Erschließung von Rohstoffabbaugebieten außerhalb von China, verstärktes Recycling von Seltenen Erden aus alten elektrischen Maschinen und den Ausbau der europäischen Produktion von Permanentmagneten in Europa gesichert werden. Zudem müssen alternative beziehungsweise disruptive Technologien weiter erforscht werden, die ohne oder mit erheblich weniger Seltenen Erden die gleiche Magnetwirkung erzielen und damit den Rohstoffbedarf reduzieren. Im Hinblick auf die wissenschaftliche Basis sowie das Entwicklungs- und Produktions-Know-how haben asiatische Wettbewerber einen Vorsprung, den es aufzuholen gilt. Unter Berücksichtigung des Bedarfes an höherer Leistungsklassen für schwere LKW, Bahn, Luft- und Schiffsverkehr ist der Forschungsbereich in Richtung neue Architekturen der Elektromotoren zu verstärken. Skalierung aus dem Automobilbereich sind nicht ohne weiteres zielführend, insbesondere mit Hinblick auf Optimierungskriterien Bauraum und Gewicht. [aus Executive Summary]:Executive Summary 1 Hintergrund und Vorgehensweise 2 Das Wertschöpfungsnetzwerk zur Produktion elektrischer Maschinen: Status Quo und Handlungsfelder Betrachtung entlang der Wertschöpfungstiefe (spaltenweise) Rohstoffe und Werkstoffe Komponenten und Hauptbauteile Antriebssystem und Anwendung Recycling Betrachtung entlang der Wertschöpfungsinhalte (zeilenweise) Wissenschaftliche Basis Entwicklungs- und Produktions-Know-how Marktzugang Personalakquise und -entwicklung Bestehende und aufzubauende Investitionsbasis Geschäftsmodelle und Investitionsbereitschaft Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit 3 Handlungsbedarfe Seltene Erden und Permanentmagnete Recycling 4 Fazit 5 Anhang Glossar und Abkürzungsverzeichnis Impressum / With regard to this key drivetrain component of electric vehicles, the starting position and the development potential of the German and European industries can be described as positive. Businesses in Germany have got a wealth of experience in conventional drive technology, combined with decades of experience in developing and manufacturing electric machines for other applications. The existing investment base in Germany for the current needs along the value chain for electric machines can largely be considered to be very good. For the most part, the evolved network of the German automotive industry can be continued to be used for the production of electric machines for xEV. Established partnerships and optimised supply chains can remain. Due to technical similarities with conventional industry sectors, existing employees can easily be trained for most of the value added steps in the context of electric machines. In order to further secure the leading role of the German automotive industry in the area of electric machines, to continue to develop its competitivity and to strengthen its sustainability, there is a need for targeted action and/or optimisation at various points along the value chain for individual raw materials and components, in particular with regard to the security of supply for rare earths and rare-earth permanent magnets as well as the recycling of electric machines. The lion share of the raw and processed materials required for the production of electric machines can be procured via established value networks and supply chains. For some special materials, e.g. high-temperature resistant surface insulating materials, there are specific dependencies due to patents and investment advantages of foreign companies. The production of these materials in Europe is to be supported. In the area of key components, the German industry plays a prominent role for elements of traditional mechanical engineering. In terms of development and production of components such as electrical sheets, conductors or winding in the stator and the rotor, casting or filling materials and insulation, Germany is competing on an equal footing internationally. In isolated cases, there is a need to catch up e.g. with Asian price leaders for the production of electrical sheets. This requires, among other things, investment in modern, high-performance equipment. As the volume in electric machines for automotive applications increases, the existing investment basis needs to be expanded in order to achieve a higher level of automation. The situation for the supply of rare earths and rare-earth permanent magnets can be classed as critical.:Executive Summary 1 Hintergrund und Vorgehensweise 2 Das Wertschöpfungsnetzwerk zur Produktion elektrischer Maschinen: Status Quo und Handlungsfelder Betrachtung entlang der Wertschöpfungstiefe (spaltenweise) Rohstoffe und Werkstoffe Komponenten und Hauptbauteile Antriebssystem und Anwendung Recycling Betrachtung entlang der Wertschöpfungsinhalte (zeilenweise) Wissenschaftliche Basis Entwicklungs- und Produktions-Know-how Marktzugang Personalakquise und -entwicklung Bestehende und aufzubauende Investitionsbasis Geschäftsmodelle und Investitionsbereitschaft Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit 3 Handlungsbedarfe Seltene Erden und Permanentmagnete Recycling 4 Fazit 5 Anhang Glossar und Abkürzungsverzeichnis Impressum

Die Untersuchung widmet sich der Frage nach der Existenz elektrischer und elektrifizierter Gitarren im Deutschen Reich bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs. In Form einer umfangreichen Spurensuche evaluiert die Autorin die Rezeption US-amerikanischer Entwicklungen – wie etwa die Markteinführung der Ro-Pat-In/Electro String Modelle A‑25/A‑22 („Frying Pan“) im Herbst 1932 – im deutschsprachigen Raum und zeigt, dass die steigende Popularität moderner Gitarren im angloamerikanischen Kulturraum trotz der nationalsozialistischen Diktatur auch in der deutschen Tanz- und Jazzmusikszene Widerhall fand. Als eine der zentralen Fragestellungen wird dabei untersucht, inwiefern im Deutschen Reich im Allgemeinen und im sächsisch böhmischen Musikwinkel im Speziellen eine bloße Imitation amerikanischer Instrumente stattfand oder in welchem Maße Eigenentwicklungen vorgenommen wurden. Im Zuge der Untersuchung begutachtet die Autorin zudem zahlreiche neuralgische Aspekte des Themenkomplexes: Angefangen mit umfangreichen Vorbetrachtungen zur Entwicklung der modernen Plektrumgitarre in den Vereinigten Staaten und den einzelnen Stationen bis hin zur Serienproduktion elektrischer und elektrifizierter Modelle, widmet sie sich der Frage nach dem Einfluss nationalsozialistischer Kultur- und Musikpolitik auf das Instrument und dem Stellenwert transatlantischer Austauschprozesse bei der Verbreitung moderner Gitarren im Deutschen Reich. Weitere Pfade der Spurensuche führen anschließend von den im Deutschen Reich tätigen Gitarristen wie etwa Hans Korseck, Hans Belle und Stassi de Tomboulis über deutsche Firmen und Hersteller wie Wenzel Rossmeisl oder Eugen Schuster hin zur umfangreichen Untersuchung von im Bestand des Deutschen Patent- und Markenamts befindlichen Patentschriften von Oskar Vierling und anderen Pionieren elektrisch verstärkter Instrumente. In einem weiteren Kapitel werden zudem exemplarisch zwei wichtige Periodika der damaligen Zeit – die Zeitschrift für Instrumentenbau und das Fachmagazin Der Artist – herangezogen und systematisch nach Spuren elektrischer und elektrifizierter Instrumente durchsucht. Durch diese umfassende und breitangelegte Herangehensweise liefert die vorliegende Untersuchung eine wichtige Grundlage für ein bislang kaum erforschtes Themengebiet und ermöglicht es der Organologie, die Frage nach der Genese elektrischer und elektrifizierter Gitarren im Deutschen Reich gänzlich neu zu datieren. / This study is dedicated to the question of the existence of electric and electrified guitars in the German Reich until the end of the Second World War. In the form of an extensive search for traces, the author evaluates the reception of US developments in the German-speaking area – such as the market launch of the Ro Pat In/Electro String models A‑25/A‑22 (‘Frying Pan’) in the autumn of 1932. The thesis demonstrates that the increasing popularity of modern guitars in the Anglo-American cultural sphere found resonance in the German dance and jazz music scene despite the Nazi dictatorship. One of the central questions explored is the extent to which mere imitation of American instruments occurred in the German Reich in general and in the Saxon-Bohemian musical region in particular, or to what extent independent developments were made. In the course of the study, the author examines numerous crucial aspects of the subject: Starting with extensive considerations on the development of the modern plectrum guitar in the United States and the individual stages leading to the mass production of electric and electrified models, the thesis explores the impact of Nazi cultural and music policy on the instrument and the significance of transatlantic exchange processes in the dissemination of modern guitars in the German Reich. Subsequent paths of investigation lead from guitarists active in the German Reich, such as Hans Korseck, Hans Belle, and Stassi de Tomboulis, to German companies and manufacturers like Wenzel Rossmeisl or Eugen Schuster, culminating in the comprehensive examination of patents by Oskar Vierling and other pioneers of electrically amplified instruments in the holdings of the German Patent and Trademark Office. In another chapter, two important periodicals of that time – the Zeitschrift für Instrumentenbau and the specialized magazine Der Artist – are also used, systematically searched for traces of electric and electrified instruments. Through this comprehensive and broad approach, the present study provides an important foundation for a hitherto scarcely explored area and enables organology to entirely reconsider the question of the genesis of electric and electrified guitars in the German Reich.

The present thesis investigates the grain refinement in solidifying Al-7wt%Si hypoeutectic alloy driven by electric currents. The grain size reduction in alloys generated by electric currents during the solidification has been intensively investigated. However, since various effects of electric currents have the potential to generate the finer equiaxed grains, it is still argued which effect plays the key role in the grain refinement process. In addition, the knowledge about the grain refinement mechanism under the application of electric currents remains fragmentary and inconsistent. Hence, the research objectives of the present thesis focus on the role of electric current effects and the grain refinement mechanism under the application of electric currents. Chapter 1 presents an introduction with respect to the subject of grain refinement in alloys driven by electric current during the solidification process in particular, including the research objectives; the research motivation; a brief review about the research history; a short introduction on the electric currents effects and a review relevant to the research status of grain refinement mechanism. Chapter 2 gives a description of research methods. This chapter shows the employed experiment materials, experimental setup, experimental procedure, the analysis methods of solidified samples, and numerical method, respectively. Chapter 3 focuses on the role of electric current effects in the grain refinement process. A series of solidification experiments are performed under various values of effective electric currents for both, electric current pulse and direct current. The corresponding temperature measurements and flow measurements are carried out with the increase of effective electric current intensity. Meanwhile, numerical simulations are conducted to present the details of the flow structure and the distribution of electric current density and electromagnetic force. Finally, the role of electric current effects is discussed to find the key effect in the grain refinement driven by electric currents. Chapter 4 investigates the grain refinement mechanism driven by electric currents. This chapter mainly focuses on the origin of finer equiaxed grain for grain refinement under the application of electric current on account of the importance of the origin for understanding the grain refinement mechanism. A series of solidification experiments are carried out in Al-7wt%Si alloy and in high purity aluminum. The main origin of equiaxed grain for grain refinement is concluded based on the experiment results. Chapter 5 presents three further investigations based on the achieved knowledge in chapter 3 and 4 about the role of electric current effects and the grain refinement mechanism. According to the insight into the key electric current effect for the grain refinement shown in chapter 3, this chapter presents a potential approach to promote the grain refinement. In addition, the solute distribution under the influence of electric current is examined based on the knowledge about the electric current effects. Moreover, the grain refinement mechanism under application of travelling magnetic field is investigated by performing a series of solidification experiments to compare with the experiments about the grain refinement mechanism driven by electric currents shown in chapter 4. Chapter 6 summarizes the main conclusions from the presented work.