Titelaufnahme

Titel
Untersuchung von Messverfahren zur Erkennung von Stator-, Exzentrizitäts- und Rotorfehlern bei umrichtergespeisten Maschinen / von Peter Nußbaumer
VerfasserNußbaumer, Peter
Begutachter / BegutachterinWolbank, Thomas M.
Erschienen2009
UmfangVI, 90 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2009
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Fehlererkennung / ASM / PSM / Statorfehler / Rotorfehler / Exzentrizitätsfehler
Schlagwörter (EN)fault detection / ASM / PSM / stator fault / rotor fault / eccentricity fault
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-27141 Persistent Identifier (URN)
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Untersuchung von Messverfahren zur Erkennung von Stator-, Exzentrizitäts- und Rotorfehlern bei umrichtergespeisten Maschinen [3.47 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Inhalt dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Messverfahrens zur Fehlererkennung bei umrichtergespeisten Maschinen. Die Verbreitung solcher Antriebssysteme nimmt stetig zu. Die hohe Dynamik dieser bringt eine Steigerung der Fehleranfälligkeit mit sich. Es ist wichtig, solche Fehler frühzeitig zu erkennen, um einen Defekt des Antriebssystems vorherzusehen und im besten Fall zu vermeiden. Bereits erprobte Detektionsverfahren benötigen oft zusätzliche Hardware und funktionieren meist erst ab einer bestimmten Belastung der Maschine. Das in dieser Diplomarbeit vorgestellte Verfahren verwendet nur die ohnehin für die feldorientierte Regelung notwendigen Stromsensoren zur Messdatenerfassung, womit die Kosten für die Fehlerdetektion reduziert werden können. Weiters funktioniert das Messverfahren im Leerlauf und bei Quasi-Stillstand. Es ist somit bestens für Tests vor Inbetriebnahme eines Antriebssystems geeignet.

Das Messverfahren beruht auf dem Gedanken, dass sich eine Asymmetrie der Maschine in einer Asymmetrie der transienten Reaktanz äußert. Diese transiente Reaktanz wird durch Anlegen von Spannungspulsen an die Maschine und Messung der resultierenden Stromantwort bestimmt.

Zu den häufigsten Fehlerarten zählen Stabbrüche im Rotorkäfig bei Asynchronmaschinen mit Kurzschlussläufer (Rotorfehler), Exzentrizitätsfehler und Windungsschlüsse im Stator (Statorfehler). Das in dieser Diplomarbeit vorgestellte Messverfahren wird deshalb für diese drei Fehlerarten erprobt, wobei bei den Stator- und Exzentriztätsfehlern eine permanenmagneterregte Synchronmaschine und bei den Rotorfehlern eine Asynchronmaschine mit Kurzschlusskäfig als Versuchsmaschine verwendet wird.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis deals with the development and testing of a novel measuring method for fault detection in inverter fed three-phase machines. These drive system's number of applications is constantly rising. The big advantage of inverter fed three-phase machines is their high dynamic. However, this increases the machine's error-proneness. To avoid failures of drive systems it is very important to detect faults in an early stage. Proved measuring methods for fault detection in electrical machines often need additional hardware or do not work below a certain load level. The only hardware needed for the presented measuring procedure are standard current sensors already present in modern drive systems to realize field oriented control. Thus costs for fault detection can be reduced. Furthermore, the measuring method works at zero load and almost zero speed. Therefore it is well suited for startup testing of electrical machines.

The method's basic idea is that an asymmetric machine causes an asymmetry in the machine's transient reactance. Applying voltage pulses to the machine and measuring the current response permits to determine this transient reactance.

The most common fault types are broken bars in induction machine's squirrel cage (rotor faults), eccentricity faults and interturn faults in the machine's stator (stator faults). Thus the presented measuring method is tested for these three fault types. In this thesis a permanent magnet synchronous machine is used to prove the detection of stator and eccentricity faults, a squirrel cage induction machine is used to prove rotor faults.