Wärmemanagement elektrischer Maschinen

Es werden typische Werkstoffe und Komponenten elektrischer Maschinen sowie die in diesen Komponenten erzeugten Wärmeverluste vorgestellt. Die Abhängigkeit der erwarteten Lebensdauer von den Temperaturen in den Werkstoffen und Maschinenteilen werden erläutert. Die wichtigsten Maßnahmen zum Management der entstehenden Wärme werden anhand thermischer Ersatzschaltbilder sowie Simulationen diskutiert.

Ziel der Weiterbildung

– Sie kennen die thermischen Grenzen der typischen Werkstoffe und Komponenten.
– Sie kennen die typischen Wärmequellen in elektrischen Maschinen.
– Sie können die simulierten Temperaturverläufe interpretieren.
– Sie können das erworbene Wissen nutzen, um die Wärme derjenigen elektrischen Maschinen zu managen, mit denen Sie sich im beruflichen Alltag beschäftigen.

Methodik
– Vortrag, Veranschaulichung durch Simulation thermischer Ersatzschaltbilder, Diskussion der Simulationsergebnisse.
– Diskussionen mit den Teilnehmern, z. B. auch von Spezialthemen.

Montag, 23. Oktober 2023
9.00 bis 12.15 und 13.45 bis 17.00 Uhr

Elektrische Maschinen und Gründe, warum die Wärme von elektrischen Maschinen gemanagt werden muss
– typische Werkstoffe; Isoliersysteme der Wicklungen; Permanentmagnete; mechanische Lager
–– Welche Werkstoffe und Komponenten in elektrischen Maschinen sind thermisch kritisch und machen es erforderlich, die Wärme zu managen?
–– Was sind typische Grenztemperaturen?
–– Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Lebensdauer?
– Die wichtigsten Teilverluste in elektrischen Maschinen, die zugleich die Quellen von Wärmeströmen sind: elektrische Stromwärmeverluste, Bürstenverluste, mechanische Reibung, elektromagnetische Verluste in weich- und hartmagnetischen Werkstoffen.

Thermisches Ersatzschaltbild
– Wärmeübertragungsarten bei elektrischen Maschinen
– Thermisches Ersatzschaltbild: Analogie zum elektrischen Ersatzschaltbild
–– Thermische Kapazitäten C_th und thermische Widerstände R_th
–– analytisch exakte Temperaturverläufe beim Ein-Körper-Modell

Thermisches Ersatzschaltbild für Gleichstrommaschinen
– Auswertung und Interpretation der Angaben in Datenblättern von Gleichstrommaschinen
– Modellierung des zugehörigen thermischen Ersatzschaltbilds
– Simulation der Temperaturverläufe für die Gleichstrommaschinen
– Diskussion der möglichen Maßnahmen zum Wärmemanagement bei Dauerbetrieb und bei Kurzzeit- bzw. Teillastbetrieb
– Plenum: gemeinsame Erarbeitung der Möglichkeiten, die Kühlung der Maschine zu verbessern und die Wärme zu managen