Titelaufnahme

Titel
Inbetriebnahme eines hochzuverlässigen Magnetlagers / von Jonathan Pröll
VerfasserPröll, Jonathan
Begutachter / BegutachterinWassermann, Johann ; Schulz, Alexander
Erschienen2011
Umfang89 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)aktiv / Magnetlager / Zuverlässigkeit / Inbetriebnahme / Magnetismus / B-H-Kennlinie
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-38390 Persistent Identifier (URN)
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Inbetriebnahme eines hochzuverlässigen Magnetlagers [28.95 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Als Alternative zu Wälzlagern und Gleitlagern bieten aktive Magnetlager (AMB) einige Vorteile. Dazu gehören unter anderem die Berührungsfreiheit der Lagerung und damit das Fehlen von Materialabrieb sowie die Ölfreiheit und die Veränderbarkeit der Steifigkeit und der Dämpfung während des Betriebs. So kann das Magnetlager schnell an wechselnde Betriebsbedingungen angepasst werden. Zu den Nachteilen der aktiven Magnetlager gehört bis heute die aufgrund der Vielzahl der elektronischen Bauteile nicht immer ausreichende Zuverlässigkeit.

Im Rahmen des FWF-Forschungsprojekts "Ein anspruchsvolles Konzept für höchste AMB Zuverlässigkeit" wird seit 2006 am Institut für Mechanik und Mechatronik der Technischen Universität Wien von Dr.techn. Alexander Schulz ein hochzuverlässiges Magnetlager entwickelt. Dieses weist vollständig entkoppelte Magnetlagerzweige bestehend aus austauschbaren Elektromagneten mit zugeordneten lokalen Abstandssensoren sowie sogenannten Hot Swap Controller Amplifier Modulen (HCA) auf. Jedes HCA-Modul besitzt einen Regler, Leistungsverstärker sowie eine lokale Fehlererkennung. Tritt während des Betriebs ein Fehler auf, wird der betreffende Magnetlagerzweig abgeschaltet. Alle Komponenten der Magnetlagerzweige können im Betrieb ausgetauscht werden ohne die Funktion des Magnetlagers zu beeinträchtigen. Dadurch kann die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Magnetlagers erheblich gesteigert werden.

Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Inbetriebsetzung dieses hochzuverlässigen Magnetlagers. Es wurden alle fehlenden und unbekannten Bestandteile ausgemessen sowie eine Überwachungssoftware für das Magnetlagersystem mit LabVIEW programmiert.

Aufbauend auf der Arbeit von Klaus Bergkirchner wurde ein Versuchsstand zur Messung der magnetischen Kraft eines Elektromagneten ausgebaut und erweitert.

Die B-H-Kennlinie des im Magnetlager verwendeten Materials wurde gemessen um diese in die MATLAB-Simulation des Magnetlagers integrieren zu können.

Weiters wurden die lokalen Abstandssensoren kalibriert und die Magnetlagerregelung entsprechend angepasst. Alle Komponenten des Magnetlagers wurden schließlich getestet, sodass am Ende dieser Arbeit ein voll funktionsfähiges Magnetlager für weitere Untersuchungen zur Verfügung steht.

Zusammenfassung (Englisch)

As an alternative solution to roller bearings and journal bearings an active magnetic bearing (AMB) has a number of advantages.

The main advantages are the contactless force-generation, no mechanical friction, the absence of oil and the adjustable stiffness and damping parameters while operating to adjust to changing conditions. One of the main drawbacks of active magnetic bearings is the not always sufficient reliability, which is decreased by a multitude of electronic elements.

During the FWF-research project "Ein anspruchsvolles Konzept für höchste AMB Zuverlässigkteit" a highly reliable active magnetic bearing has been developed at the Department of Mechanics and Mechatronics at the Vienna University of Technology by Dr.techn. Alexander Schulz. It features fully decoupled electromagnet-channels with exchangable electromagnets, local distance sensors and so-called Hot Swap Controller Amplifier modules (HCA-modules). Each HCA consist of a controller, power amplifier and a local error detection. If there occurs an error while operating, the concerning EM-channel is switched off. All the components of each magnet-module can be exchanged while operating without affecting the functioning of the active magnetic bearing. Thus the reliability and durability can be increased extensive.

The aim of this diploma thesis is to bring this high-reliable magnetic bearing into service. All missing and unknown components were measured and a monitoring software was programmed using LabVIEW.

Based on the preparatory work by Klaus Bergkirchner a test rig for measuring the magnetic force of electromagnets was completed and extended. The behavior of the magnetic material was measured and built into a MATLAB simulation of the AMB.

Furthermore the distance sensors were calibrated and the control of the magnetic bearing was adjusted to them. Finally all components were assembled and tested to find a fully working magnetic bearing for further investigations at the end of this diploma thesis.