Hysterese- und Wirbelstromverluste in den Armierungsdrähten von Energieseekabeln

Abstract:
Mittels Messungen und Simulationen werden die Verlustmechanismen in der Stahlbewehrung eines Energieseekabels untersucht. Dazu werden die B-H-Kurve, das statische und dynamische Magnetisierungsverhalten des Armierungsdrahtes sowie die jeweiligen Verluste vermessen. Mit den daraus gewonnenen Materialeigenschaften erfolgt eine Analyse der Flussdichte- und Wirbelstromausprägung in einem Armierungsdraht anhand einer detaillierten FEM-Simulation. Aufgrund der sich ausbildenden Wirbelströme kommt es zu einer Verdrängung und als Folge der nichtlinearen B-H-Charakteristik zu einer Überhöhung des magnetischen Flusses im Rand des Armierungsdrahtes. Die inhomogene Flussverteilung hat eine ebenso inhomogene Verlustausbildung durch Hystereseverluste zur Folge. Hysterese- und Wirbelstromverluste treten bei den untersuchten Armierungsdrähten aus ferritischem Stahl parallel auf, beide Verlustanteile sind im für den Einsatz relevanten Bereich etwa gleich groß und steigen quadratisch mit der Flussdichte an. Da die Wirbelstrom- und Hystereseverluste beim untersuchten Material annähernd den gleichen Betrag aufweisen, müssen beide Verlustanteile in der Kabeldimensionierung berücksichtigt werden.