Open-Access-Journals @ Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
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Full-wave field interactions of nonuniform transmission lines
No full textThis thesis presents a new method to derive a generalized transmission-line theory, the Transmission-Line Supertheory (TLST). Besides a new kind of telegrapher equations, one also gets equations for the determination of the per-unit-length parameters and the source terms. The theory is directly based on Maxwell’s theory. There are no restrictions (like the exclusive TEM mode) or simplifications, although a transition from the current and charge densities to the conductor currents and charges is performed. The new theory is applicable to nonuniform transmission lines consisting of one or more wire-like conductors. It describes the propagation of electromagnetic waves along those lines as well as the coupling of external electromagnetic fields to the lines. It automatically includes all field modes and thus, covers all physical effects, including radiation losses, that can occur on a nonuniform transmission line. The principal structure of the telegrapher equations, which is known from the classical transmissionline theory, is preserved. The generalized telegrapher equations are still a system of first-order differential equations. The per-unit-length parameters not only depend on the cross-sectional shape of the line but also depend on the whole geometry of the conductors and are determined by the solution of an integral equation. Due to frequency-dependent field modes and radiation losses the parameters become complex valued and frequency dependent, even for a perfectly conducting line. The theoretical derivations are supported by several examples demonstrating the capabilities of the new theory.
 
Aufbau eines Sortierroboters mit Lego Mindstorms
No full textDas Interesse von jungen Menschen auf Wissenschaft zu lenken gestaltet sich schwierig. Dennoch ist Forschung nötig, um den Alltag zu vereinfachen. Einfache jedoch zeitintensive Aufgaben werden oft mit Hilfe von technischen, programmierten Geräten erledigt. In diesem Artikel werden Erfahrungen im Lego Mindstorm NXT Robotics Project der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnologie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg dargestellt. Diese beziehen sich auf die Erstellung eines Sortierroboters
Grundlagen und Anwendungen von Modenverwirbelungskammern
No full textZiel dieser Arbeit ist es, zunächst den theoretischen Erkenntnisstand zu Modenverwirbelungskammern in einer geschlossenen Form zusammenzufassen. Dies ist nötig, da das Wissen über die Grundlagen der Modenverwirbelungskammern über eine Fülle von Publikationen verteilt ist und sich eine Reihe von Fehlern, Vorurteilen und pauschalen Aussagen bereits tradiert hat. Der Grundlagenteil dieser Arbeit kann zusammen mit der ausführlichen Bibliographie als solide Basis für zukünftige Arbeiten dienen. Die Bibliographie ist hierbei zweigeteilt: Neben den Referenzen der Arbeit findet sich eine ausführliches Verzeichnis ergänzender Literatur. Der Anwendungsteil beschäftigt sich zunächst mit der IEC Norm 61000-4-21. Darüber hinaus werden für den Bereich der Qualifizierung des Modenrührers sowie für die Messungen der Güte und der Emissionen neue Verfahren vorgeschlagen. Sehr aktuell ist der Abschnitt zum Vergleich verschiedener Messumgebungen: Zurzeit beziehen sich alle Grenzwerte (aus historischen Gründen) ausschließlich auf Messungen auf Freifeldern oder (Halb-) Absorberhallen. Damit zukünftig Modenverwirbelungskammern angewendet werden können benötigen die Produktnormungskomitees eine solide Grundlage zur Umrechnung der Grenzwerte bzw. Testfeldstärken. Die genaue Analyse verschiedener Verfahren offenbart dabei zusätzlich spezifische Schwächen und Stärken, die jedes der konkurrierenden Verfahren aufweist. Aus der Sicht des Autors gibt es nicht das eine Verfahren, das allen anderen überlegen ist. Es zeigt sich vielmehr, dass die Verfahren aufgrund ihrer physikalischen Spezifika nur für bestimmte Messungen, für bestimmte Prüflinge oder für bestimmte Frequenzbereiche überlegen sind. In den Anhängen findet sich Material zu den relevanten statistischen Verteilungsfunktionen sowie eine Reihe von Hilfsprogrammen, die dem Anwender den Einstieg in die statistische Analyse erleichtern sollen
Protection system coordination using expert system
No full textDie wissenschaftliche These dieser Dissertation besteht in der Kernaussage, dass die Implementierung eines Expertensystems zur wissensbasierten Koordination von Schutzsystemen möglich ist. Im Fokus dieser Dissertationsarbeit steht das Vorhaben, die Parameter von Schutzgeräten vorzuschlagen, zu koordinieren und zu optimieren. Dabei verfolgt diese Arbeit zwei Ziele: 1 - Die Sammlung von Expertenwissen in einer Schutzsystem-Wissensbasis. 2 - Die Wahl und Programmierung einer geeigneten Expertensystem-Architektur zu einem Prototypen für optimierte Schutzkoordination. Die Erfahrungen von Schutzexperten wurden gesammelt und ausgewertet, um schließlich zu koordinierten Einstellwerten für Schutzgeräte zu gelangen, die sowohl zum Schutz von einzelnen Betriebsmitteln (Sammelschienen, Generatoren, Motoren, Transformatoren, Reaktoren, und Übertragungsleitungen) als auch des gesamten Hochspannungs- und Energiesystems beitragen. Dabei wenden Schutzexperten ihre Erfahrungen und ihr Wissen an, um Schritt für Schritt eine entsprechende Schutzkoordination vorzunehmen. Das Expertensystem imitiert dieses Verhalten in einer webbasierten Anwendung. Diese Arbeit unterteilt das zur Verfügung gestellte Wissen der Schutzexperten in kleinere Einheiten, nämlich in ein umfassendes Regelwerk für Schutzeinstellungen. Jede Regel kommt nur unter bestimmten Voraussetzungen zum Tragen. Infolgedessen erfragt das Expertensystem vom Anwender die jeweiligen Bedingungen, unter denen eine bestimmte Regel zur Anwendung kommt. Jeder Benutzerdialog besteht dabei aus den Bestandteilen: Frage, Antwort, Kriterien, Empfehlung und Optimierung. Die Reihenfolge, in der die Dialoge ablaufen bzw. in der die Fragen gestellt und Empfehlungen gegeben werden entspricht der Vorgehensweise von Schutzexperten gemäß den von ihnen zur Verfügung gestellten Erfahrungswerten. Aus jedem Dialog resultiert entweder ein bestimmter Einstellungswert oder ein bestimmtes Kriterium für die Einstellung eines Parameters einer jeden Schutzfunktion zu jedem Schutzgerät. Die generierten Einstellkriterien werden dann hinsichtlich der kürzesten Fehlerklärungszeiten oder der längsten Betriebsdauer einzelner Betriebsmittel und des Gesamtsystems optimiert. In jedem Dialog kann der Anwender die empfohlenen Werte übernehmen oder seine eigenen Einstellwerte vorgeben.
The scientific thesis of this dissertation is to move that implementing an Expert Systemfor protection system coordination knowledge domain is possible. This dissertation focuses on proposing, coordinating and optimizing protection devices setting values. This work has two main goals: 1- Expert engineers knowledge acquisition in protection system coordination domain. 2- Selecting a proper Expert System architecture and implementing it as a pilot system to optimize protection system coordination. We have collected the knowledge of experienced protection engineers which provides a coordinated protection settings for the protection of equipments (Bus, Generator, Motor, Transformer, Reactor and Line) and power systems. Experienced engineers apply their know-how step-by-step to carry out the protection coordination task. The Expert System imitates this behavior of expert engineers in a web-based application. This work has decomposed the protection knowledge of experts into smaller elements: the setting rules. Each setting rule is valid for definite conditions. Therefore, a sequence of dialogs is asked from the Expert System user to fulfill the required validity condition of each rule. Each dialog contains the following parts: Question, Answer, Criteria, Recommendation and Optimization. The sequence of which dialogs are asked as well as the question and the recommendation part of each dialog designed are based on the know-how knowledge of the expert engineers. Each dialog recommends either a setting value or a setting criterion for each parameter of each protection function in each protection device. The generated setting criteria are optimized to provide the shortest fault clearing time or the longest equipment or system operation time. In each dialog, the Expert System user may accept the proposed recommendation or dictate his proposed value
Regelung von direktangetriebenen elektrischen Maschinen für Verbrennungsmotoren
No full textDiese Arbeit handelt von der Regelung von elektrischen Maschinen, welche an einem Verbrennungsmotor direkt gekoppelt sind. Zu Beginn werden einige Grundlagen zur Regelung von permanent erregten Synchronmaschinen (PMSM) und die Funktionsweise von Vier-Takt-Ottomotoren erläutert. Es folgen dann die verschiedenen Versuchsaufbauten, die in dieser Arbeit genutzt wurden, um verschiedene mittelwert und dynamikbasierte Regelverfahren zu validieren. Zu den mittelwertbasierten Regelverfahren werden Verfahren gezählt, welche keine hochdynamische Drehmomentänderung innerhalb der vier Takte des Verbrennungsmotors benötigen. Hierzu gehört unter anderem die drosselklappenaktorlose Leistungsregelung. Das zu regelnde System ist nichtlinear. Zur Regelung des Systems wurde es zum einen mithilfe einer Taylorannäherung und zum anderen mit einer Ausgangsrückführung linearisiert. Zu dem linearisierten System konnte anschließend ein Regler ausgelegt werden. Ein weiteres mittelwertbasiertes Regelverfahren ist die winkelgeberlose Regelung. Hierbei wurden verschiedene Winkelschätzverfahren für die PMSM angewendet, um den elektrischen Winkel und das Drehmoment desVerbrennungsmotors zu schätzen, welches mit einem theoretischen Kompressionsdrehmoment verglichen wird, um den Kurbelwinkel zum elektrischen Winkel zu referenzieren. Die dynamikbasierten Regelverfahren sind Verfahren, welche innerhalb der vier Takte den Drehmoment-/ Kraftverlauf der elektrischen Maschine stark verändern. Hierdurch ist es unter anderem möglich, den Kolbenhubverlauf bei einem Verbrennungsmotor mit Kurbelwelle und bei einem Freikolbenmotor anzupassen. Außerdem kann die Einprägung eines hochdynamischen Drehmoments auf einer Nockenwelle dazu genutzt werden, um die Ventilsteuerzeiten zu variieren. Weiterhin wird eine hohe Regeldynamik benötigt, wenn eine nahezu konstante Drehzahl erforderlich ist. Hierfür muss ein Drehmoment eingeprägt werden, was das Drehmoment des Verbrennungsmotors kompensiert. Dies wird als Drehmomentdämpfung/-kompensation bezeichnet. Es wurden verschiedene Drehmomentdämpfungsmethoden getestet und die Ergebnisse nach Implementierungsaufwand und benötigten Sensoren verglichen.This work deals with the control of electrical machines that are directly coupled to an internal combustion engine. At the beginning, some basics for the control of permanently excited synchronous machines and the functioning of four-strokegasoline engines are explained. This is followed by the various test setups that were used in this work to validate various average and dynamics-based control procedures. The average value-based control methods include methods that do not require a highly dynamic change in torque within the four cycles of the internal combustion engine. This includes throttle actuator-free power control. The system is nonlinear. To control the system, it was linearized on the one hand by using a Taylorapproximation and on the other hand by using a feedback linearization. A controller could then be designed for the linearized system. Another control method, based on average values, is the control without an angle encoder. Here, angle estimationmethods for the PMSM were used to estimate the electrical angle and the torque of the internal combustion engine, which is compared with a theoretical compression torque in order to reference the crank angle to the electrical angle.The dynamics-based control methods are methods that change the torque / force curve of the electrical machine significantly within the four cycles. This makes it possible, among other things, to adapt the piston stroke in an internal combustionengine with a crankshaft and in a free piston engine. In addition, the injection of a highly dynamic torque on a camshaft can be used to adjust the valve timing. High control dynamics are also necessary when an almost constant speed is required. Forthis, a torque must be applied, which compensates the torque of the internal combustion engine. This is known as torque damping / compensation. Different torque damping methods were tested and the results compared according to implementation effort and required sensors
Mobiler Solartracker mit LEGO Mindstorms
No full textAnl¨asslich des Projektseminars Elektrotechnik/Informationstechnik an der Otto-von-Guericke-Universit¨at wurde ein Roboter entwickelt, welcher in der Lage ist eine Ebene abzufahren und sich in dieser zum Licht hin auszurichten. In folgender Ausarbeitung wird die Realisierung mithilfe von LEGO Mindstorms und MATLAB sowie die Ansteuerung ¨uber eine grafische Benutzeroberfl¨ache n¨aher betrachtet. Des weiteren wird auf die entstandenen Probleme und deren L¨osung eingegangen. Zuletzt werden m¨ogliche Weiterentwicklungen und praxisnahe Einsatzgebiete diskutiert
Die Überlagerung alter und neuer Energieräume: Regionen des Kohleausstiegs aus der Perspektive einer Forschung zu energieräumlichen Dispositiven
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Hashin-Shtrikman Bounds of Cubic Crystalline Aggregate Elasticity for poly-Si Solar Cells
No full textIn present work, the studies on the analytical determination of polycrystalline silicon effective mechanical propertiesfor solar cells based on a class of bounds are intensified while second-order estimates are introduced. Thereby the fundamentalaspects of the Hashin-Shtrikman bounds of linear elastic properties for a cubic crystal aggregate are surveyed. The aggregateis considered homogeneous and isotropic in a statistical sense. This framework is exploited to determine improved bounds incomparison to the classically applied first-order bounds. The results gained are related to previously published Voigt and Reussbounds and to experimental data. Improvements and problems are highlighted and discussed
Just Transition in Silesia: From coal-centric to coal-exit development pathways
No full textThe history of coal in the Silesian region reaches the XVIII century. Given that coal mining has shaped both the economic development of the region and local identity of Silesia for several centuries, it is understandable that transformation of the region and the process of decoupling its growth from coal is a contentious topic. The restructuring of the Silesian economy is a long-term process which has started in the 1990s. It includes not only a gradual phase-out of coal mining but also much broader sectoral realignment from traditional industries towards modern manufacturing and services, in line with a broader transition which Poland has been undergoing since abandoning centrally planned economy and launching the process of integrating with the European Union. Today, these processes are already advanced, but significant challenges remain. 2021 is a crucial year for charting further transition pathways for the region, as two stakeholder processes are set to conclude in the coming months. The first one is the preparation of Territorial Just Transition Plan, and the second is developing mining restructuring strategy
Kettenfahrzeug mit automatischem Lichtnachführungssystem
No full textIm Rahmen des Projektseminars Elektrotechnik/Informationstechnik soll ein Fahrzeug mit automatischer, sensorgesteuerter, zweiachsiger Nachführung konstruiert werden, dass sich damit selbständig in Richtung der Sonne ausrichten kann. Dies ermöglicht einer Photovoltaikanlage, beispielsweise auf einem Rover, eine möglichst effiziente Stromerzeugung. In dieser Arbeit wird die Idee zur Umsetzung eines solchen Systems sowie die Realisierung mit Hilfe eines über MATLAB angesteuerten LEGO-Mindstorms-Sets beschrieben. Dabei ein Kettenfahrzeug entstanden, das sich sowohl auf der Stelle in die hellste Richtung ausrichten als auch den hellsten Ort auf einer Ebene selbständig ausfindig machen kann