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Dr. Johannes Wilken

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INHALTE

Veröffentlichungen der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik

Development of PVD-coated and nanostructured reactive multilayer films / Seema Sen
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XVII, 166 Seiten
(Werkstofftechnik aktuell ; 19)
ISBN 978-3-86360-189-8
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000331
Preis (Druckausgabe): 21,00 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
This dissertation addresses nanoscale reactive multilayer films (RMFs) for the purpose of storing chemical energy as heat and supplying localized heat for joining and other industrial applications. Here, self-propagating reactions were analyzed for magnetron sputtered deposited binary Ti-Al, Zr-Al and ternary Ti-Al-Si RMF systems as a function of different Al-molar ratios, bilayer thicknesses and layer sequences. Reaction properties, namely reaction front velocity, temperature, and heat vary quantitatively over a wide range. The maximum reaction temperature of ~ 1800 °C has been achieved in ternary RMFs. This work also highlights the effects of oxidation and the unsteady propagation on the reaction properties. The scalability concept of RMFs was improved and ternary Ti/Si/Ti/Al RMFs were applied in the reactive joining. This dissertation provides new insights into multilayer modulation and opens more freedom to design ternary RMFs by controlling both, diffusion interfaces and distances. It is further shown that the development processes, simulation and experimental analysis are beneficial to design and to synthesize application tailored new RMFs.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
https://www.nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000331

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Multikriterielle Handoverentscheidung für moderne mobile heterogene Kommunikationsnetze / Yevgeniy Yeryomin
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XV, 169 Seiten
ISBN 978-3-86360-188-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000322
Preis (Druckausgabe): 26,80 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
Die Konvergenz der modernen mobilen Kommunikationsnetze zum Next Generation Network (NGN) und der Einsatz von Multimode-Endgeräten resultieren in einer Kommunikationsumgebung mit mehreren verfügbaren Kommunikationswegen zwischen einem Endgerät und dem Kernnetz. Dabei spielen die Mobilität und demzufolge der Handover eine entscheidende Rolle. Um während einer Handoverentscheidung den Anforderungen von verschiedenen modernen mobilen Anwendungen zu genügen, sind traditionelle Handoverentscheidungsmethoden aus den Mobilfunknetzen, die im Wesentlichen auf der Auswertung der Empfangssignalstärke basieren, nicht mehr ausreichend.
In dieser Arbeit wurde das Flexible Application-Sensitive Handover Decision Framework, kurz FLASHED-Framework, entwickelt. Es ermöglicht eine flexible, anwendungsabhängige und strukturierte Konfiguration der Handoverentscheidung. Außerdem beinhaltet das Framework neuartige Handoverentscheidungsalgorithmen, die auf einer multikriteriellen Entscheidungsanalyse beruhen und eine Verbesserung verschiedener Netzwerkcharakteristiken ermöglichen.
Die vorgeschlagenen Entscheidungsalgorithmen wurden in der Simulationsumgebung OMNeT++/INET verifiziert und zeigen in den Ergebnissen wesentliche Vorteile gegenüber den bisher existierenden Entscheidungsalgorithmen.

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https://www.nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000322

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Schaltzustandsoptimierung von 110-kV-Verteilnetzen zur Maximierung des Abtransports von Einspeisungen aus erneuerbaren Energiequellen / Jörg Scheel
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XI, 125 Seiten
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 22)
ISBN 978-3-86360-190-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000344
Preis (Druckausgabe): 30,30 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
Die intensive Förderung regenerativer Erzeugungsanlagen hat in den vergangenen Jahren zu einem massiven Zubau im Bereich der 110-kV-Verteilnetzebene und der ihr unterlagerten Spannungsebenen geführt. In Zeiten hoher Einspeisung kommt es zunehmend zu einer Überschreitung der Netztransportkapazität und zu einer Gefährdung der Netzsicherheit. Als letzte Maßnahme zur Wahrung eines sicheren Netzbetriebs sind die Betreiber verpflichtet, die Einspeisung aus regenerativen Anlagen zu reduzieren. Durch dieses betriebliche Einspeisemanagement kommt es zum Verlust signifikanter Energiemengen. Das in dieser Arbeit vorgeschlagene erweiterte Engpassmanagementverfahren mit optimalen Topologiemaßnahmen erlaubt es sowohl die Anzahl als auch den Umfang von Einspeisemanagementmaßnahmen zu reduzieren. Die Ergebnisse zeigen, dass für ein Bestandsnetz mehrere Netznormalschaltzustände existieren, die sowohl den maximalen Energieeintrag sicherstellen als auch einen verlustminimalen Netzbetrieb gewährleisten.

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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000344

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Methoden und Technologien zur Optimierung der Entwärmung aktiver und passiver Komponenten auf keramischen Mehrlagensubstraten / Tilo Welker
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XVI, 235 Seiten
ISBN 978-3-86360-182-9
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000120
Preis (Druckausgabe): 63,00 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
Die Entwicklung der Elektronik schreitet stetig voran. Durch die steigende Funktionsdichte einzelner Baugruppen und die damit einhergehende Miniaturisierung gewinnt das thermische Management zunehmend an Bedeutung. Die hierdurch wachsenden Anforderungen an den Schaltungsträger hinsichtlich der thermischen Performance erfordern die Verbesserung von bestehenden und die Entwicklung von neuen Entwärmungskonzepten. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung der Entwärmung von Komponenten auf keramischen Schaltungsträgern. Die Arbeit umfasst dabei drei Schwerpunkte: Chipmontage, Wärmespreizung und Wärmeableitung. Die thermische Performance von Chipmontageverfahren wie Silbersintern und reaktives Löten wird ermittelt. Neuartige Silberstrukturen werden im Keramiksubstrat integriert und die Wärmespreizfähigkeit dieser simulativ und messtechnisch qualifiziert. Zudem werden Flüssigkeitskühlkonzepte für keramische Schaltungsträger vorgestellt und mittels Simulation und Messung bewertet.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000120

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Compressive Acquisition and Processing of Sparse Analog Signals / Anastasia Lavrenko
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - xv, 235 Seiten
ISBN 978-3-86360-183-6
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000167
Preis (Druckausgabe): 43,50 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
Since the advent of the first digital processing units, the importance of digital signal processing has been steadily rising. Today, most signal processing happens in the digital domain, requiring that analog signals be first sampled and digitized before any relevant data can be extracted from them. The recent explosion of the demands for data acquisition, storage and processing, however, has pushed the capabilities of conventional acquisition systems to their limits in many application areas. By offering an alternative view on the signal acquisition process, ideas from sparse signal processing and one of its main beneficiaries compressed sensing (CS), aim at alleviating some of these problems. In this thesis, we look into the ways the application of a compressive measurement kernel impacts the signal recovery performance and investigate methods to infer the current signal complexity from the compressive observations. We then study a particular application, namely that of sub-Nyquist sampling and processing of sparse analog multiband signals in spectral, angular and spatial domains.

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Tribologisch und elektrisch induzierte Effekte im Kommutator-Bürste-Kontakt im permanent erregten Gleichstrommotor / Bashir Fakih
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - xix, 159 Seiten
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 21)
ISBN 978-3-86360-181-2
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000117
Preis (Druckausgabe): 41,30 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
Ausschlaggebend für die Lebensdauer eines Gleichstrommotors ist der Verschleiß des tribologischen Systems Kohlebürste-Kommutator. Für eine längere Lebensdauer sollen in dieser Arbeit gezielte Modifikationen im Tribosystem durchgeführt werden, um dessen Verschleißbeständigkeit zu erhöhen.
In dieser Dissertation wurde der Einfluss der Materialausrichtung der Kohlebürste auf den Kommutator-Bürste-Kontakt untersucht. Dazu wurden Kohlebürsten mit axialer, radialer und tangentialer Pressrichtung in einem Prüfstand untersucht. Reibungs- und Verschleißwerte differierten zwischen den einzelnen Varianten bei stromlosen und bestromten Versuchen. Weiterhin wurde der Einfluss eines leitenden Schmieröls auf den Reibkontakt charakterisiert. Bei bestromten Prüfstandsversuchen kamen schlecht leitende, sowie ein gut leitender Schmierstoff zum Einsatz. Durch die Zugabe einer ionischen Flüssigkeit bei der gut leitenden Variante konnte der hohe Verschleiß von geschmierten Systemen reduziert werden.

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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000117

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Over-The-Air Testing using Wave-Field Synthesis / Christopher Schirmer
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 211 Seiten
ISBN 978-3-86360-177-5
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000061
Preis (Druckausgabe): 43,30 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt:
Today's wireless communication devices, such as GNSS receivers, smart-phones, etc., aim at a high integration grade to save space, costs and energy consumption. Besides small devices, also very large communication devices, e.g. cars with integrated LTE antennas exist. To accelerate the development process and time-to-market, adequate test procedures are needed to ensure proper functioning of all device components. The goal of this thesis is to develop test processes that guarantee for reproducible test conditions and to allow for comparable performance measurements of communication systems of different sizes. This thesis consists of two parts, namely Wave-Field Synthesis for electrically small, and Wireless Cable for electrically large devices.

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Energiemanagement Ethernet-basierter Fahrzeugnetze / Norbert Balbierer
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - xvi, 215 Seiten
ISBN 978-3-86360-175-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000691
Preis (Druckausgabe): 34,10 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017

Inhalt:
Die Einführung von Ethernet als Vernetzungstechnologie für neue Fahrzeuggenerationen eröffnet ein weites Feld an Möglichkeiten für vernetzte Funktionen und Systeme im Automobil. Die wachsende Anzahl elektronischer Systeme heutiger Fahrzeuge hat jedoch auch einen zunehmend deutlichen Anteil am gesamten Energiebedarf und damit einhergehend an Kraftstoffverbrauch und CO2-Emission. Gleichzeitig steigt das Bestreben, Fahrzeuge effizienter zu gestalten, um Energieverbrauch und Emissionen zu reduzieren. Neben der Erhöhung der Energieeffizienz der einzelnen Komponenten ist das selektive Abschalten vernetzter Steuergeräte während des Betriebs des Fahrzeugs (Teilnetzbetrieb) ein Mittel zur Optimierung der Leistungsaufnahme der Bordelektronik. In der vorliegenden Arbeit werden Konzepte zur Umsetzung von Teilnetzbetrieb für Ethernet-basierte Netzwerke vorgeschlagen. Um Steuergeräte durch das Netzwerk aufwecken zu können wurde ein ruhestromloser Weckempfänger entwickelt, realisiert und getestet. Zur Koordination des Teilnetzbetriebs wurden zwei Netzwerkmanagement-Protokolle erarbeitet, implementiert und evaluiert. Die beschriebenen Konzepte wurden in einem Testfahrzeug unter realen Bedingungen eingesetzt und erprobt.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000691

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Series arc faults in low-voltage AC electrical installations / Jean-Mary Martel
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XI, 192 Seiten
(Ilmenauer Beiträge zur Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 20)
ISBN 978-3-86360-173-7
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000635
Preis (Druckausgabe): 32,20 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017

Inhalt:
This thesis provides a complete analysis of all the topics related to series arc faults in low-voltage electrical installations. The part played by series arc faults in the outbreak of hazardous electrical fires is explained by using fire statistics, performing an electrical and thermal characterization of the phenomenon, and comparing with other electrical faults their ability to ignite an insulation material. The analysis demonstrates that the series arc fault generates a heat stress that largely exceeds the ignition threshold of insulation polymers. Other electrical faults such as bolted short-circuit, overload, earth leakage, and glowing fault result in much lower risks of fire ignition. The principles of arc fault detection are explained and the contribution of the active protection AFDD (arc fault detection device) is taken into account in this analysis. The option of achieving a passive protection using appropriate insulation materials is also explored. The performance requirements described in the product standard of AFDD are reviewed and recommendations for improving the standards are proposed.

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000635

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BLDC-Motor mit schlankem Zwischenkreis am einphasigen Netz : Ventilatoranwendungen / Ralph Wystup
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 147 Seiten
ISBN 978-3-86360-170-6
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018100015
Preis (Druckausgabe): 14,50 €

Inhalt:
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Betrieb von einphasig gespeisten ECLüftermotoren mit schlankem Zwischenkreis. Beim einphasigen Industrienetz besteht das Problem, dass im Lüftermotor aufgrund der bis auf null Volt pulsierenden Zwischenkreisspannung ein Luftspaltdrehmoment mit hohem Anteil an Oberschwingungen auftritt. Um dies zu vermeiden, müssen in der Praxis diskrete Speicherelemente wie Elektrolytkondensatoren und Eisenkerndrosseln als Energiespeicher in den Zwischenkreis des Umrichters eingebaut werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren vorgestellt, welches ein nahezu konstantes Luftspaltdrehmoment bei einphasig gespeisten EC-Lüftermotoren mit schlankem Zwischenkreis gewährleistet. Mit dem Verfahren, der so genannten dynamischen Feldschwächung, können die bislang erforderlichen Energiespeicherwie Spulen und Elektrolytkondensatoren ersetzt werden. Zur Herleitung des Verfahrens der dynamischen Feldschwächung sind auf der Basis eines sättigungsfrei und damit linear arbeitenden Lüftermotors die notwendigen mathematischen Grundgleichungen entwickelt worden. Der Ansatz eines sättigungsfrei arbeitenden Lüftermotors erlaubt die einfache Umsetzung einer Konstruktionsvorschrift für einen speziell auf das Verfahren abgestimmten Motor auf Basis der regelungstechnisch relevanten Motorparameter. Mithilfe eines nichtlinearen Kalman-Filters zur automatischen Bestimmung der regelungstechnischen Motorparameter wird dann der gebaute sättigungsfrei arbeitende Lüftermotor auf einem Prüfstand vermessen. Dabei hat sich gezeigt, dass das Verfahren der dynamischen Feldschwächung eine gute Übereinstimmung zwischen den analytischen und den simulierten Ergebnissen liefert. Das Verfahren der dynamischen Feldschwächung kommt bei einer Motorleistung von etwa 200 Watt und einem Wirkungsgrad von ca. 80% mit einer sehr kleinen Zwischenkreiskapazität von 14uF aus. Im Vergleich dazu benötigt ein Serienlüftermotor eine Zwischenkreiskapazität von 204uF.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018100015

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