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Abb. 7: Grössenvergleich einer konventionellen Drossel und einer Drossel mit
vormagnetisiertem Kern bei elektrisch und thermisch gleichen Leistungsdaten
der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH. Dieses unterstützt
und berät die Hochschule in Fragen des Patentrechts und
recherchiert Verwertungsmöglichkeiten, zum Beispiel in Form von
Lizenzverträgen.
3 Technologietransfer
Die Labore der Hochschule Konstanz sind gut ausgerüstet für die
Durchführung von Lehre und Forschung. Neben Forschungstätigkeiten
werden Kompetenzen von Professoren und Mitarbeitern
sowie Laborausstattungen auch zu Dienstleistungen für den Technologietransfer
genutzt. Beispiele aus der Fakultät Elektrotechnik
und Informationstechnik sind:
Hochspannungstechnik
Im Labor für Hochspannungstechnik besteht die Möglichkeit, Spannungsprüfungen
bis 200 kV AC, 100 kV DC und 600 kV BIL durchzuführen.
Teilentladungsmessungen und Messungen des Verlustfaktors
tan ergänzen die Spannungsprüfungen. Genutzt wird dies für
Untersuchungen im Auftrag von KMU der Region. Beispiele sind:
> Teilentladungsmessungen an luftisolierten Schaltanlagen
> Ermitteln der Stoßspannungsfestigkeit von
Mittelspannungsschaltanlagen
> Untersuchungen zur Spannungsfestigkeit von Komponenten
der Leistungselektronik mit Betriebsspannungen oberhalb 1 kV
> Prüfung von Durchschlagverhalten unterschiedlicher
Materialien (Gläser, Platinen)
Energieeffizienz 1
Netzteile in elektrischen Geräten arbeiten immer mit Verlusten, d.h.
ein Teil der aus dem Netz aufgenommenen elektrischen Energie
wird in Wärmeenergie umgewandelt. Die Effi zienz eines Netzteiles
kann durch den Wirkungsgrad beschrieben werden, d.h. durch das
Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Leistung. Zum Beispiel
nehmen Netzteile in heutigen Computern ca. 300 Watt auf und
haben einen Wirkungsgrad von ca. 70%, - d.h. ca. 210 Watt werden
für den Betrieb der Computer genutzt und ca. 90 Watt gehen verloren.
Eigene Entwicklungsarbeiten unter Einsatz hochwertigerer
Bauelemente und moderner Schaltungstechnik ermöglichen den
Wirkungsgrad der Netzgeräte von aktuellen 70% auf 90% zu erhöhen.
Für jedes einzelne Netzteil bedeutet das bei gleicher abgegebener
Leistung eine geringere zugeführte Leistung von ca. 230
Watt, - also ca. 70 Watt weniger als aktuell. Für diese Entwicklung
werden Partner zur industriellen Nutzung gesucht.
Abb. 8: Blockschaltbild eines konventionellen Netzteiles
Abb. 9: Blockschaltbild eines hocheffizienten Computer-Netzteiles
Energieeffizienz 2
Ausgehend von Forschungsarbeiten [2] liegen Kenntnisse zur Optimierung
von Drosselspulen auch ohne Einsatz von Vormagnetisierung
vor. Zur Steigerung des Wirkungsgrads in Solarwechselrichtern
wurde für die Firma SUNWAYS AG, Konstanz, die Auslegung von
Drosseln verbessert. Vergleichbare Arbeiten wurden durchgeführt
für die Firma ELMA, Singen, um Drosseln in Baugröße und Wirkungsgrad
in Einspeiseeinheiten für Geräte der Ultraschallreinigung zu
verbessern. Unterschiedliche Konzepte wurden erprobt, Geometrie
und verwendete Materialien kundenspezifi sch optimiert.
Die Kenntnisse zur Dimensionierung von Drosselspulen wurden an
der Hochschule Konstanz in ein Computerprogramm implemen-
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tiert, so dass die Kompetenz, die hier für den Technologietransfer
vorliegt schneller und reproduzierbar abgerufen werden kann.
Abb. 10: Benutzeroberfläche zur Drosselberechnung
Die Erprobung von Drosselspulen erfordert spezielle Signalgeneratoren,
deren Grundkonzept ebenfalls in [2] beschrieben ist. Für die
Firma SUNWAYS AG wurde im Rahmen des Technologietransfers
ein entsprechender Generator dimensioniert und gebaut. Dieser
ermöglicht die Überprüfung von Prototypen in unterschiedlichs-
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ten Lastzyklen und Belastungssituationen und damit die Rückkopplung
von Designvorgaben und erzielten Eigenschaften.
Zusammenfassung
Die Hochschule Konstanz ist für Forschung und Technologietransfer
hervorragend ausgestattet. Die ausgewählten Beispiele aus
dem Bereich der elektrischen Energietechnik zeigen stellvertretend
für alle Fakultäten unterschiedliche Möglichkeiten der Ausgestaltung
anwendungsorientierter Forschung und vor Allem des
Technologietransfers.
Literatur:
1. Teilentladungsmessungen bei variablen Prüfspannungsfrequenzen,
VDE Fachtagung Diagnostik elektrischer Betriebsmittel,
Berlin, 2002
2. Partial discharge measurements on service aged medium
voltage cables at different frequencies, JICABLE 2003, Versailles, F,
2003, Main Author
3. Voigt, Dobrenko, Kirjuchin, Komarov: Optimierte Drosselspulen
für die moderne Leistungselektronik, fhk forum 2004/2005, ISSN
1619-9812
4. A new downsized large current coil with magnet bias method,
Fujiwara, T.; Matsumoto,H. Nec Tokin Corp., Sendai, Japan,
Intelec “03”. Proceedings. The 25th International Telecommunications
Energy – INTELEC “03” (IEEE Cat. No. 03CH7481), Conference,
Yokohama,Japan, 19-23 Oct 2003, ISBN: 4-88552-196-3
5. Dobrenko, Voigt, Kirjuchin, Komarov: Baugrößenreduzierung
von Drosselspulen durch Anwendung von Permanentmagneten,
fhk forum 2005/2006, ISSN 1619-9812
HTWG Forum
Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung
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