Erkennung von Fehlerzuständen in Antrieben

15.11.2004 - 31.05.2008
Research funding project
In der modernen Antriebstechnik werden, wegen ihrer ausgezeichneten dynamischen Eigenschaften in jüngstes Zeit fast ausschließlich umrichtergespeiste Drehstrommaschinen eingesetzt. Gleichzeitig mit dieser Entwicklung nahm jedoch auch die Fehlerhäufigkeit der bis dahin sprichwörtlich robusten elektrischen Maschinen zu. Die am häufigsten von Fehlern betroffenen Elemente sind die Lager die 50% aller auftretenden Ausfälle verursachen, gefolgt von der Wicklungsisolation (35%) und - im Falle von Asynchronmaschinen - dem Rotorkäfig (10%). Die Ursache für Defekte in der Wicklungsisolation liegen in der erhöhten Spannungsbeanspruchung durch die schnellen Schaltvorgänge moderner Umrichter. Diese kritischen Defekte erfordern sofortige Maßnahmen um weiteren Schaden zu vermeiden. Eine Überwachung während des Betriebs der Maschine ist daher nötig um einem Notbetrieb zu ermöglichen und die Folgekosten zu reduzieren. Bei den Lagern sind zumeist Vibrationen und Lagerströme die Ursache für Korrosion und der Bildung von Riefen. Thermische Belastung und Vibrationen sind für die Bildung von Rotordefekten verantwortlich. Fehler in den Lagern bzw. im Rotor entstehen meist schleichend und sind daher nicht so zeitkritisch wie Isolationsfehler. Trotzdem können auch bei diesen Fehlern durch eine Überwachung während des Betriebes die Kosten für präventive Wartung reduziert und die Zuverlässigkeit des Antriebes erhöht werden. Die bisher bekannten Methoden zur Überwachung sind in ihrer Anwendung zumeist auf den Netzbetrieb sowie auf Fehler in nur einer Maschinenkomponente beschränkt. Darüber hinaus werden häufig zusätzliche Sensoren benötigt. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, ein Verfahren zur umfassenden Überwachung der erwähnten Maschinenkomponenten zu entwickeln. Das Verfahren soll speziell bei Betrieb an einem Umrichter arbeiten und auch eine Unterscheidung der unterschiedlichen Fehlerzustände ermöglichen. Kern des Verfahrens ist das transiente elektrische Verhalten der Maschine. Die durch Pulsweitenmodulation an die Maschinenklemmen geschalteten Spannungsblöcke verursachen Stromanstiege. Aus deren Vergleich kann sehr präzise die zur Fehlererkennung nötige Information gewonnen werden. Die geplanten Untersuchungen werden sowohl durch Simulation als auch durch Messungen an einem speziellen Maschinen - Prüfstand durchgeführt, der im Rahmen des Projektes ebenfalls aufgebaut wird.

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Förderungmittel

  • FWF - Österr. Wissenschaftsfonds (National) Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Keywords

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FehlererkennungMonitoring
MonitoringMonitoring

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