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Verfahren zur Zustandsschätzung und ihr Beitrag zum Engpassmanagement in Mittelspannungsnetzen

Verfahren zur Zustandsschätzung und ihr Beitrag zum Engpassmanagement in Mittelspannungsnetzen von Schurtz,  Annika
Der steigende Anteil dezentraler Energieumwandlungsanlagen und die damit verbundene veränderte Netznutzung der Mittelspannungsnetze führen im Netzbetrieb zu neuen Herausforderungen. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur praktischen Umsetzbarkeit der Zustandsschätzung bei einer geringen messtechnischen Durchdringung von Mittelspannungsnetzen. Im Fokus der Untersuchung steht hierbei die adäquate Modellierung von Fehlern in den Eingangsgrößen, die durch den Einbezug sogenannter Pseudomesswerte entstehen. Eine akkurate Bestimmung von betrieblichen Netzzuständen bildet das Fundament für nachgelagerte Maßnahmen, die in der Regel eine zuverlässige Informations- und Entscheidungsgrundlage benötigen. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit ein exemplarischer Anwendungsfall in Form des kurativen Engpassmanagements in Mittelspannungsnetzen konzipiert und entwickelt. An diesem werden beispielhaft die Mindestanforderungen an die Schätzgüte für die Zustandsschätzung in dieser Spannungsebene ermittelt.
Aktualisiert: 2020-09-22
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Kompromiss Konusverbindung

Kompromiss Konusverbindung von Haschke,  Henning
Die Implantation einer Hüftendoprothese zählt weltweit zu den erfolgreichsten chirurgischen Eingriffen. Trotz niedriger Revisionsraten resultieren aufgrund der hohen Verbreitung große sozioökonomische Folgen durch versagte Prothesen. Die modulare Bauweise bietet intraoperative Flexibilität und ermöglicht die Wahl des Kopfmaterials. In der eingesetzten Konusverbindung können Mikrobewegungen und Körperflüssigkeiten jedoch die Entstehung von Korrosion und somit eine frühzeitige Revision bewirken. Mittels neu entwickelter Methoden zur präklinischen in-vitro Testung wurden Faktoren identifiziert, welche Mikrobewegungen und eindringende Flüssigkeiten innerhalb von Konusverbindungen begünstigen. Die Mikrobewegung wurde über ein berührungsloses Messverfahren ermittelt. Das Eindringen von Flüssigkeiten in die Konusverbindung wurde unter physiologischen Belastungen untersucht und anhand einer Bildregistrierung die Flüssigkeitsausbreitung visualisiert. Unter den mechanischen Faktoren zeigten eine reduzierte Biegesteifigkeit der Prothese und gerillte Konen ein erhöhtes Korrosionsrisiko. Ein hohes Reibmoment durch große Kopfdurchmesser hat, ebenso wie ein erhöhtes Gewicht des Patienten, negative Auswirkungen auf die Mikrobewegungen. Der Chirurg kann das Risiko mindern, indem auf eine ausreichend hohe Fügekraft und eine saubere Konusverbindung geachtet wird. Mikrobewegungen und eindringende Flüssigkeiten scheinen für moderne Konusverbindungen inhärent zu sein. Designanpassungen führten zu einer verringerten Fehlertoleranz, wodurch die Technik des Chirurgen bei der Implantation zunehmend relevanter wurde. Damit stellt die Konusverbindung einen Kompromiss dar, der oftmals gut funktioniert, jedoch durch die Verkettung ungünstiger Faktoren an die mechanischen Grenzen stoßen kann.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Modellierung interaktiver Mensch-Roboter-Prozesse zur Planung hybrider Arbeitssysteme

Modellierung interaktiver Mensch-Roboter-Prozesse zur Planung hybrider Arbeitssysteme von Hengstebeck,  André
Trotz der vielfältigen Potentiale, welche die Mensch-Roboter-Interaktion für die Industrie bietet, hat diese den Weg in die Praxis weitgehend noch nicht gefunden. Eine Ursache hierfür ist auf das Fehlen geeigneter Planungswerkzeuge zurückzuführen. Die Zielsetzung der Arbeit besteht daher in der Entwicklung einer unterstützenden Methodik zur Ableitung interaktiver Mensch-Roboter-Prozesse. Hierfür wird ein auf MTM-UAS basierender Ansatz vorgestellt, mit dem die zu untersuchenden Arbeitsprozesse sowie die zu erzeugenden Mensch-Roboter-Prozesse einheitlich beschrieben werden können. Weiterhin werden die Eigenschaften verschiedener Formen der Mensch-Roboter-Interaktion aufgezeigt und mit den Elementen der Prozesssprache verknüpft. Hiermit wird ein Fundament zur Generierung interaktiver Bewegungsabläufe für etablierte Formen der Mensch-Roboter-Interaktion geschaffen, wie z. B. der Mensch-Roboter-Kollaboration. Durch eine angeschlossene Auswahlsystematik werden Praktiker in die Lage versetzt, die für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Form der Mensch-Roboter-Interaktion sowie den dazugehörigen hybriden Arbeitsprozess abzuleiten. Abschließend erfolgt die Anwendung und Bewertung der Methodik anhand eines Fallbeispiels aus dem Bereich der manuellen Maschinenbestückung, wodurch der forschungs- und anwendungsseitige Mehrwert unterstrichen wird.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Neues System für das Recycling von Polyacrylnitril(PAN)-haltigen Textilabfällen

Neues System für das Recycling von Polyacrylnitril(PAN)-haltigen Textilabfällen von Schriever,  Sascha
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Untersuchung eines neuen Systems für das Recycling von Polyacrylnitril(PAN)-haltigen Textilabfällen. Hierzu wurde in dieser Arbeit eine Prozesskette erarbeitet, die sich in folgende Teilprozesse gliedert: Mechanische Vorkonditionierung der Abfälle Rückgewinnung des PAN als Polymer Herstellung von Spinnlösungen aus recyceltem PAN Verspinnen recycelter PAN-Fasern Zur mechanischen Vorkonditionierung der PAN-haltigen Textilabfälle ist die Schneidmühle mit 40 mm-Austragssieb von den validierten Zerkleinerungsag-gregaten am besten geeignet. Während der Rückgewinnung des PAN-Polymers konnte dieses als Pulver bzw. Granulat recycelt und teilweise von Verunreinigungen (Schlichten und Avivagen) befreit werden. Des Weiteren spitzt sich die Molekulargewichtsverteilung hierdurch im Vergleich zum virgin PAN zu, der PDI sinkt von 2,2 auf 2,0. Das recycelte PAN wurde unter Beimischung von virgin PAN zu Spinnlösungen verarbeitet und in einem Nassspinnprozess zu recycelten PAN-Fasern ausgesponnen. Es zeigt sich, dass die Festigkeit der recycelten PAN-Fasern mit Erhöhung des Recyclinganteils an Festigkeit und Dehnung verlieren. Demnach wird für den in-ternen Benchmark eine feinheitsbezogene Festigkeit von 21,8 cN/tex erreicht, diese sinkt bei einem Recyclinganteil von 100 % auf 17,5 cN/tex. Mit Erhöhung des Recyclinganteils um je 10 % sinkt die feinheitsbezogene Festigkeit um 0,45 cN/tex, dies entspricht 2,1 %. Im Rahmen einer anschließenden Wirtschaft-lichkeitsbetrachtung ergaben sich Herstellkosten für recycelte PAN-Fasern von 1,836 €/kg, die Selbstkosten liegen bei 2,574 €/kg, wobei der Richtpreis für einen Industriestandard bei 1,95 €/kg liegt.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Entwicklung eines Entscheidungsmodells zur Optimierung der Sanierungsplanung öffentlicher Entwässerungsnetze

Entwicklung eines Entscheidungsmodells zur Optimierung der Sanierungsplanung öffentlicher Entwässerungsnetze von Lanzerath,  Markus
Die Instandhaltung öffentlicher Entwässerungsnetze charakterisiert eine Daueraufgabe, die trotz bestehender Methoden und Werkzeuge augenscheinlich nicht zufriedenstellend gelöst wird. Innerhalb der Dissertation werden auf Basis eines mehrstufigen empirischen Erhebungsverfahren Herausforderungen und Probleme identifiziert, die einer Reduzierung des Sanierungsbedarf im Bereich der kommunalen Abwassernetze entgegenwirken. Als Zwischenziel wird hier ein multirelationales Wirkungsgefüge entwickelt, welches die Gesamtheit bestehender Herausforderungen und Probleme erstmals in einen kausalen Zusammenhang bringt. Aufbauend hierauf erfolgt eine Konkretisierung des weiteren Untersuchungsgegenstands, nämlich auf die Sanierungsplanung. Hierbei identifiziert der Autor drei zentrale Entscheidungsfragen, die im Rahmen einer jeden Planung zu beantworten sind, bisher jedoch durch bestehende Modelle nicht umfassend beantwortet werden können. In Konsequenz wird ein mathematisches Optimierungsmodell auf Basis des Rucksackproblems entwickelt und auf den Kontext angewendet. Der Autor führt letztlich eine Validierung und Verifizierung des Modells durch, um Anwendbarkeit und Nutzen in der Praxis darzustellen.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Mit der Gießkanne an die Graswurzeln?

Mit der Gießkanne an die Graswurzeln? von Keggenhoff,  Katja
In der Theorie trägt Partizipation wesentlich zum Gelingen eines Planungsprojekts bei. In der Praxis ist nicht selten das Gegenteil der Fall: Dann schadet die Beteiligung einem Vorhaben, weil Formen, Formate und Rollen unklar und die Hürden hoch sind. In benachteiligten Quartieren sind diese Faktoren häufig um ein Vielfaches verstärkt. Denn wo Alltagsprobleme ebenso gravierend wie belastend sind, können sich zum einen häufig nur die wenigen sozial Privilegierten engagieren; auf der anderen Seite wird die Partizipation leicht zum reinen Ventil für Frustration. Umso bewusster müssen in einem solchen Kontext die Rahmenbedingungen der Beteiligung gestaltet werden. Ausgehend von zwei umfangreichen Fallstudien zu Partizipationsprozessen in benachteiligten Quartieren wurde im ersten Schritt ein geeigneter Rahmen entwickelt: ein mehrstufiger Change-Management-Prozess, der sowohl handelnde Akteure in Politik und Verwaltung als auch die Bürger und Unternehmer einbezieht, in deren Umfeld das Planungsprojekt umgesetzt wird. Im zweiten Schritt wurde diese Umfassung mit Inhalten gefüllt, nämlich konkreten Maßnahmenvorschlägen für die praktische Umsetzung der Beteiligung in benachteiligten Quartieren.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Innovatives Konzept der Strahloszillation zum effizienten Laserstrahlschmelzschneiden

Innovatives Konzept der Strahloszillation zum effizienten Laserstrahlschmelzschneiden von Goppold,  Cindy
Trotz der hohen Etabliertheit des Laserstrahlschmelzschneidens in der Industrie besteht nach wie vor ein hoher Entwicklungsbedarf für Cr/Ni-Stahl mit mehr als 6 mm Blechdicke. Eine effiziente Produktion zeichnet sich durch schnelle Schneidgeschwindigkeiten und hochwertige Schnittkantenqualitäten aus. Mit zunehmender Blechdicke wird in der Regel nur eines der beiden Kriterien erfüllt. Die Herausforderung besteht darin, dass jede Blechdicke unterschiedliche Anforderungen an einen idealen Laserstrahl hat. Dieser Anspruch wird üblicherweise durch Strahlformung adressiert. Die Methoden sind zahlreich und meist überwiegend statischer Natur. Das Laserstrahlschmelzschneiden ist ein dynamischer Prozess und profitiert von einer Strahlformung, die eine stetige oder zeitabhängige Variation der Laserstrahleigenschaften unterstützt. Die Strahloszillation ist solch eine dynamische Strahlformung. Die vorliegende Dissertation untersucht die erzielbare Effizienzsteigerung des Laserstrahlschmelzschneidens mittels Strahloszillation am Beispiel von dickem Cr/Ni-Stahl. Schwerpunktmäßig gilt es, die durch die Strahloszillation hervorgerufenen Änderungen der Wechselwirkungen im Schneidprozess zu identifizieren.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Ein Reichweitenassistent für batterieelektrische Fahrzeuge zur personalisierten Verbrauchsprognose und Optimierung der Reisezeit

Ein Reichweitenassistent für batterieelektrische Fahrzeuge zur personalisierten Verbrauchsprognose und Optimierung der Reisezeit von Morlock,  Florian
Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) besitzen einen geringen Energiespeicher und zeichnen sich durch eine hohe Effizienz des Antriebsstrangs aus. Im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen führt dies zu reduzierten Reichweiten und, technologisch bedingt, zu langen Ladezeiten bei Fahrten, die die batterieelektrische Reichweite überschreiten. Bei der Planung derartiger Fahrten ist Kenntnis über die vorhandene Ladeinfrastruktur erforderlich. Zusätzlich wird diese Planung erschwert, da Verbrauchsprognosen für BEVs mit erheblichen Unsicherheiten behaftet sind. In dieser Arbeit wird ein Reichweitenassistent für BEVs vorgestellt, der sich dieser Thematik annimmt, indem das System die Reisezeit, bestehend aus Fahrzeit und Ladezeit, minimiert. Hierzu wird eine, auf den Fahrer und die vorausliegende Strecke zugeschnittene Verbrauchsprognose erstellt, wodurch eine erhöhte Genauigkeit erzielt werden kann. Verbleibende Prognosefehler werden abgeschätzt und in der optimierungsbasierten Ladeplanung berücksichtigt. Hierdurch kann die Reisezeit minimiert und gleichzeitig ungeplante Vollentladungen während der Fahrt vermieden werden. Zusätzlich wird ein intelligenter Tempomat entworfen, der den Energieverbrauch und somit auch die Ladezeit bei gleichbleibender Fahrzeit reduziert. In Summe kann durch das vorgeschlagene Assistenzsystem eine Reduktion der Reisezeit auf einem realen Straßennetz inklusive der vorhandenen Ladeinfrastruktur von durchschnittlich 5% nachgewiesen werden.
Aktualisiert: 2020-09-24
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Neue Erkenntnisse zur Deckschichtbildung von Zink an der Atmosphäre

Neue Erkenntnisse zur Deckschichtbildung von Zink an der Atmosphäre von Babutzka,  Martin
Die Korrosionsbeständigkeit und die Dauerhaftigkeit von Zink und Zinküberzügen an der Atmosphäre sind direkt mit der Bildungs- und Auflösungskinetik von schützenden Deckschichten aus festhaftenden Korrosionsprodukten verknüpft. Bei einem optimalen Zusammenwirken und einer günstigen Abfolge von atmosphärischen Einflussfaktoren bilden sich gut schützende, bei Feuchtigkeitszutritt nahezu unlösliche Deckschichten aus. Art und Eigenschaften der gebildeten Deckschichten hängen dabei insbesondere von den Luftinhaltsstoffen der Einsatzumgebung sowie von spezifischen Temperatur-Feuchte-Zyklen ab. Dabei besteht das Problem, dass sich die klimatischen Bedingungen und infolge auch die Deckschichtbildungsreaktionen bei Zink an der Atmosphäre im Laufe der letzten Jahrzehnte stark geändert haben. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die systematische Untersuchung und Beschreibung von Korrosions- und Deckschichtbildungsvorgängen bei Reinzink unter den aktuell in der Bundesrepublik Deutschland vorherrschenden klimatischen Bedingungen. Die Untersuchungen zielen in ihrer Gesamtheit auf das Hinterfragen aktueller und die Etablierung neuer Betrachtungsweisen zur Deckschichtbildung bei Reinzink unter atmosphärischen Korrosionsbedingungen ab und sollen damit einen wesentlichen Beitrag für das Verständnis des Korrosionsschutzes durch Zink und Zinküberzüge liefern. Dabei wurde der Fokus insbesondere auf das Anfangsstadium der Deckschichtbildung gelegt. Eine systematische Untersuchung dieses Zeitraums, der von sehr reaktiven Deckschichten geprägt ist, wurde erst durch den gezielten Einsatz gelartiger Elektrolyte ermöglicht.
Aktualisiert: 2020-09-24
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