title: Analyse von Verteiltransformatorkernauslegungen für Windenergieanlagen
Creators: name: Kaindlbauer, Christoph
Publisher: name: FH CAMPUS 02 (CAMPUS 02 Fachhochschule der Wirtschaft)
Year: 2023
Subjects: subject: 621 Angewandte Physik

description: Die Erzeugung von elektrischer Energie aus Windkraft ist stark windabhängig und deswegen sehr volatil. Daraus folgende Übererregungsbedingungen aus Spannungs- und Frequenzanforderungen an das Energieversorgungsnetz, an Windenergieanlagen und ihren Komponenten haben auch Einfluss auf die Auslegung der Nennbetriebsflussdichte und Einfluss auf die Verluste des Eisenkerns und damit auf das Design des Transformators. Hohe magnetische Flussdichten führen zu höheren Verlusten. Durch größere Kerne werden die Verluste verringert, da dies eine Senkung der magnetischen Flussdichte zur Folge hat. Damit steigen wiederum die Kosten und das Gewicht. Darüber hinaus nehmen Abweichungen zwischen der Verlustberechnung und den Messergebnissen Einfluss auf das Gewicht und die Kosten. Der Eisenkern muss so klein wie möglich und so groß wie nötig ausgelegt sein. Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Auslegung der maximalen Nennbetriebsflussdichte für Eisenkerne. Darüber hinaus thematisiert diese Arbeit die Identifizierung der Abweichung für eine bestimmte Auslegung und zeigt die mögliche Einsparung. Die Herkunft der Übererregungsbedingungen und ihre Grenzwerte sind aus diesem Grund ausgearbeitet. Die gemessene Magnetisierungskurve veranschaulicht die Einschränkungen der Nennbetriebsflussdichte. Die Messungen zeigen auch die Abweichung einer Verlustberechnung von den Messergebnissen. Darüber hinaus wird die Kernquerschnittsfläche eines Eisenkerns optimiert und das Kosteneinsparungspotential gezeigt. Zudem wird dieser Kern mit alternativen Kernverlustberechnungen analysiert. Die Erkenntnisse aus dieser Untersuchung können zur Optimierung der Nennbetriebsflussdichte angewendet und darüber hinaus die gezeigten Ansätze alternativer Kernverlustberechnungen für weitere Analysen und Verlustoptimierungen genutzt werden.
description: The production of electrical energy from wind power is highly wind dependent and therefore very volatile. The overexcitation conditions are caused by voltage and frequency requirements on the power grid, on wind turbines and their components and furthermore influence the design of the nominal flux density in operation and the losses of the iron core and the design of the transformer. The selection of the nominal flux density in operation also influences the losses of the core. High magnetic flux densities lead to higher losses. Larger cores decrease losses with the effect on a reduction in magnetic flux density. This increases costs and weight. Furthermore, deviations between loss calculations and measured results influence the weight and the costs. The core should be as small as possible but as large as necessary. The aim of this master’s thesis is to determine the maximum nominal operating flux density for iron cores. A further aim is to detect the deviation of a loss calculation for a specific design and indicate the possible savings. Therefore, the origin of the overexcitation conditions and their limits are identified. The measured magnetization curve demonstrates the restrictions to the nominal flux density in operation. The measurements also observe the deviation between a loss calculation and the measured values. Furthermore, the cross-section area of the core is recalculated and demonstrates a cost reduction. In addition, this core is analysed with alternative methods of loss calculations. The output of this research will be used to optimize the nominal flux densities in operation. Furthermore, the findings of alternative core loss calculations will be used for research and loss optimizations.