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Auslegung von Kurzschlussringen aus Kupfer und Kupferlegierung für hochdrehzahl Anwendungen

Im Rahmen von CO2 Einsparung, aus Kostengründen und durch die Entwicklung der Umrichter zu höheren Frequenzen, werden kleine Dampf- und Gasturbinen als Arbeitsmaschinen im Leistungsbereich von 1 bis 10 MW zunehmend durch Elektromotoren ersetzt. Die Herausforderung besteht in der hohen Drehzahl, die je nach Maschinengröße zwischen 7000 und 14.000 U/min betragen kann. Das entspricht Umfanggeschwindigkeiten von bis zu 230 m/s. Daraus resultieren hohe Zentrifugalkräfte. Durch elektrische Verluste und Luftreibung, treten im Läufer Temperaturen bis zu 200°C auf.

Für diesen Zweck werden Asynchronmaschinen entwickelt, die sich durch ihren einfachen Aufbau auszeichnen. Asynchronmaschinen bestehen aus einem Läuferkörper, in den Kupferstäbe eingelegt werden, welche an den…

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Produktdetails
Beschreibung

Die Kurzschlussringe werden wegen der erforderlichen elektrischen Leitfähigkeit aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt. Zur Erhöhung der Drehzahl wird auf den Kurzschlussring eine Edelstahlkappe mit einem Querpresssitz aufgezogen, welche die Fliehkräfte des Kurzschlussringes aufnehmen kann, aber unter Temperatur zu einer zusätzlichen Verspannung führt.

Die mechanische Auslegung des Kurzschlussringes wird zunehmend zur drehzahlbegrenzenden Größe. In dieser Arbeit werden die Belastungen für verschiedene Betriebszustände analysiert. Verschiedene Kurzschlussringkonzepte hinsichtlich ihrer Belastungen und resultierenden maximal Drehzahl bewertet. Dabei werden statische Belastungen, dynamische Belastungen, Temperatureinflüsse ebenso, wie Fertigungseinflüsse betrachtet.

Artikelnummer: Cu-2025-574

Titel: Auslegung von Kurzschlussringen aus Kupfer und Kupferlegierung für hochdrehzahl Anwendungen
Autor(en): K. Neikes, A. Gündel
DOI: 10.48447/Cu-2025-574
Veranstaltung: Auslegung von Bauteilen aus Kupfer und Kupferlegierungen - Tagung 2025
Jahr der Veröffentlichung: 2025
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Elektromotor,Kurzschlussring,Temperatureinfluss,Betriebsbelastungen

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Autor(en): I. Varfolomeev, M. Luke, F. Müller, S. Heckmann

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Autor(en): M. Weber, L. Morand, A. Butz, D. Helm, K. Pfeffer, F. Bauer, U. Klotz, M. Eisenbart

Effiziente Charakterisierung und Modellierung von Kupferwerkstoffen auf Basis von Maschinellem Lernen und Finite-Element-Simulationen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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Autor(en): J. Dölling, A. Zilly, E. Beeh

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Festigkeitsbewertung hochbeanspruchter Kupferkomponenten

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Auslegung von Bauteilen aus Kupfer und Kupferlegierungen

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90,00 €

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Einflüsse auf das zyklisches Werkstoffverhalten von Kupfer-Legierungen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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