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Title
Entwurf und Vergleich verschiedener Unwuchtkompensationen für einen magnetgelagerten Rotor / David Trauner
Additional Titles
Development and Comparison of different Unbalance Control Strategies for a Magnetic Bearing System
AuthorTrauner, David
CensorHutterer, Markus ; Schrödl, Manfred
PublishedWien, 2017
DescriptionII, 84 Blätter : Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017
Annotation
Zusammenfassung in englischer Sprache
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Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Unwuchtkompensationen / Rotor
Keywords (EN)unbalance compensation / Rotor
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-105096 Persistent Identifier (URN)
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Entwurf und Vergleich verschiedener Unwuchtkompensationen für einen magnetgelagerten Rotor [2.52 mb]
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Abstract (German)

Die vorliegende Diplomarbeit behandelt den Vergleich und die Implementierung unterschiedlicher Arten von Unwuchtkompensationen für magnetgelagerte, unterkritisch laufende Rotoren. Dazu wurde zunächst ein mathematisches Modell eines Magnetlagers hergeleitet, welches die statischen und dynamischen Unwuchten des Rotors als Störeingang berücksichtigt. Auf Basis dieses Modells wurden vier Unwuchtkompensationen vorgestellt, verglichen und weiterentwickelt, sodass Unwuchten sowohl im Stromsignal, als auch im Positionssignal effizient unterdrückt werden können. Alle vier vorgestellten Unwuchtkompensationen unterstützen sowohl die Methode "Current Nulling", als auch die Methode "Vibration Nulling". Die Methode "Current Nulling" filtert die Unwuchtschwingung aus den Sensorsignalen und bewirkt dadurch eine Reduktion des Stromes, sodass eine Sättigung der Aktoren vermieden wird und höhere Drehzahlen des Rotors bei verringertem Strom ermöglicht werden. Die Methode "Vibration Nulling" bringt zusätzliche Kräfte über das Magnetlager auf den Rotor auf, sodass dieser um seine geometrische Achse rotiert. In Simulationen wurden die Unwuchtkompensationen analysiert und sowohl deren dynamisches Verhalten als auch deren Robustheit untersucht. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden drei ausgewählte Unwuchtkompensationen an einem Versuchsaufbau implementiert und experimentell untersucht.

Abstract (English)

The present diploma thesis deals with the comparison and implementation of four different unbalance compensation strategies for magnetically suspended rotors at under critical speeds. For this purpose, a mathematical model for a magnetic bearing which considers the static and dynamic unbalances of a rotating shaft has been derived in a first step. Subsequently, four different unbalances compensation strategies have been presented, compared and improved in order to suppress the effects of the unbalances in the current signal and in the motion of the rotor. All four approaches support "Current Nulling" as well as "Vibration Nulling". The method "Current Nulling" seperates the unbalance signals from the sensor signals and leads to a reduction of the coil current, which prevents the actuators from saturation and enables high rotational speeds. The method "Vibration Nulling" applies additional forces on the rotor and leads to a reduction of the unbalance motion of the rotor and keeps it rotating about its geometric axis. The presented strategies have been implemented in simulations in order to examine their robustness and their behavior. Based on these results, three unbalance compensation strategies have been implemented on a test rig and the obtained results have been evaluated.

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