Aktive Schwingungsdämpfung von elektrischen Maschinen auf elastischen Stahlrahmenfundamenten

Fachbereich: Mechatronische Systeme

Themengebiet

  • Aktive Schwingungsdämpfung
  • Mechatronische Systeme
  • FEM-Simulationen
  • Experimentelle Modalanalysen
Campbelldiagramm einer 2 Megawatt Maschine auf starrem und elastischem Fundament

Beschreibung

Die kostengünstige und robuste Asynchronmaschine ist im industriellen Bereich in sehr vielen Anwendungen anzutreffen – von wenigen Kilowatt bis in den Megawattbereich. Aus Gründen der Effizienz und der günstigen Leistungselektronik, ist in den letzten Jahrzehnten ein Trend, weg vom Netzbetrieb und hin zum Umrichterbetrieb, zu  erkennen.

Zudem ist es Stand der Technik, Motoren direkt mit der Lastmaschine auf einen gemeinsamen Fundamentrahmen zu montieren und dem Kunden als kosteneffizientes Gesamtprodukt anzubieten. Durch die produktspezifischen Eigenschaften, wie Art und Einsatzumgebung, zusammen mit den Elastizitäten des gewählten Fundaments beim Kunden, variiert die Struktur und es müssen aufgrund des Schwingungsverhaltens Drehzahlbereiche gesperrt werden.

So zeigt das nebenstehende Campbell-Diagramm die Problematik der genormten Auslegung von elektrischen Maschinen für ein starres Fundament im Vergleich zu einer Aufstellung auf einem kundenspezifischen Fundamentrahmen.

Prüfstandsaufbau (Stand: 09.2020)
Video zur Schwingfahrt (ungeregelt / geregelt)

Der Projektprüfstand am Institut (ADAM-1)

Das am Institut ELSYS entwickelte Aktuatorsystem ist ein aussichtsreiches aktives System, welches es ermöglichen soll, elastisch aufgestellte Maschinen auch in Drehzahlen zu betreiben, die aufgrund von Schwingungsresonanzen normalerweise nicht angefahren werden dürfen. Das System sitzt zwischen einem elastischen Stahlrahmenfundament und einem 2-poligen Asynchronmotor, welcher über einen Frequenzumrichter in seiner Drehzahl frei geregelt werden kann....

Die bisherigen Ergebnisse aus Simulation und Experiment lassen eine positive Bewertung der Systemfrage zu. An dieser Stelle und hier (Link, Link) finden Sie später noch weitere Veröffentlichungen und Informationen.

In anderen Dimensionen gedacht (ADAM-2)

Durch die positiven Erfahrungen im Projekt ADAM-1 wurde beschlossen, das Projekt (ADAM-2) fortzuführen und entsprechende Untersuchungen und Systemskalierungen für den schwingungsoptimierten Betrieb. Einen Einblick ins Projekt finden Sie im Online Seminar.

Projektstruktur und Partnerschaften im Projekt ADAM

Bildergalerie

Name Kontakt
Raimund Wachter Raimund Wachter
M.Sc.
Ulrich Werner Ulrich Werner
Prof. Dr.-Ing.

Bearbeitungsstand: 02.2022