Sprungmarken

Servicenavigation

Hauptnavigation

Sie sind hier:

Hauptinhalt

Forschung

Dynamik elektrischer Antriebe

Die Betriebserfahrungen von mechatronischen Systemen mittlerer und großer Leistungen, zu denen auch die elektrischen Antriebe gehören, zeigen, dass die höchsten Beanspruchungen im transienten Betrieb auftreten. Dieser kann Folge von betriebsbedingten Schaltvorgängen, Belastungsänderungen, elektrischen Störungen oder aber auch Fehlern imm Antrieb selbst sein. Am Lehrstuhl werden die Auswirkungen der Ausgleichsvorgänge auf das gesamte elektromechanische System erforscht. Hierzu werden geeignete mathematische Modelle der elektrischen Maschinen, der Wellenstränge sowie der Regel- und Schutzsysteme entwickelt. Umfangreiche Systemprogramme erlauben Analyse der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Komponenten. Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie, die sich insbesondere auf die Entwicklung von neuen Maschinenarten – und Antriebskonzepten, wie z.B. große Kraftwerksgeneratoren mit supraleitender Wicklung, Hochspannungsgeneratoren oder Elektromotoren für Hybridfahrzeuge, konzentriert. Ein weiterer Schwerpunkt der Zusammenarbeit ist die Analyse von Schäden an den im Betrieb befindlichen Anlagen. Hierbei zeigt sich, dass die häufigste Schadensursache die elektromechanischen Schwingungen sind. Sie werden in der Regel durch die elektromagnetischen Kräfte und Momente oder durch die mechanischen Unwuchten angeregt. Durch die elektromechanische Kopplung sind die Bedingungen für die Schwingungsentstehung sehr komplex.

Der Lehrstuhl besitzt einschlägige Erfahrungen bei der Analyse von:

  • Auswirkungen von elektrischen Störfällen in elektrischen Übertragungsnetzen auf die Kraftwerksturbosätze und andere große elektrische Antriebe

  • Elektromechanische Resonanzen zwischen Netz, Maschine und Antrieb (SSR)

  • Biege und Torsionsschwingungen von Antriebswellen einschließlich der Fundamente

  • Schwingungen unterschiedlicher Maschinenkomponenten, z.B. Gehäuse, Blechpaket oder Wickelkopf

 

Numerische Feldberechnung

Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt am Lehrstuhl EAM ist die numerische Feldberechnung. Sie stellt ein Basiswerkzeug bei der Erforschung von komplizierten elektromagnetischen Zusammenhängen dar und wird zunehmend auch in der Industrie bei der Entwicklung und Auslegung von elektrischen Anlagen eingesetzt. Die langjährige Erfahrung und hervorragende Ausstattung mit leistungsfähiger 2D- und 3D-Feldberechnungssoftware lässt umfangreiche, vergleichende numerische Berechnungen elektromechanischer Systeme zu. Für zweidimensionale, stationäre magnetische Anordnungen oder Wirbelstromprobleme mit harmonischer Anregung steht hierbei das Programmsystem FEMAG zur Verfügung. Transiente Berechnung von rotierenden elektrischen Maschinen wie auch von Linearmotoren sind mit dem Programmen Flux 3D und Ansys möglich, wobei prinzipiell auch hier Sättigung und transiente Vorgänge durch Zeitschrittrechnung behandelt werden können. Außer dieser kommerziellen Software steht dem Lehrstuhl ein in eigener Regie entwickeltes, auf Finiten-Differenzen basierendes 2D-Zeitschrittrechnungsprogramm zur Verfügung, mit dem beliebige transiente Vorgänge in Drehstrommaschinenantrieben unter Berücksichtigung der Versorgungseinrichtung und des Wellenstrangs berechnet werden können. Dieses Programm konnte im Rahmen einiger Diplomarbeiten, Projekte und Dissertationen auf beliebige nichtsymmetrische Drehfeldmaschinen, z.B. Maschinen mit Wicklungsfehlern oder asymmetrischer Lagerung, erweitert werden.

 

Drehmoment-Sensorik

Der Lehrstuhl "Elektrische Antriebe und Mechatronik" der Technischen Universität Dortmund entwickelt und testet in enger Zusammenarbeit mit seinem langjährigen Kooperationspartner, dem "Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM", an seinem Wellenprüfstand, im Kraftwerk und in Industrieanlagen einen berührungslosen Drehmomentsensor und die vom Fraunhofer ITWM im Bereich der Torsionserfassung und -analyse entwickelten Softwareprodukte TorStor, TorFat und TorAn auf ihre Praxistauglichkeit. Der berührungslose Drehmomentsensor und die verschiedenen Softwarepakete stellen dabei jeweils ein eigenständiges Torsionserfassungs- und -analysesystem dar. Gemeinsam mit dem Fraunhofer ITWM werden Vorschläge zur stetigen Weiterentwicklung der Systeme erarbeitet und getestet. Nähere Informationen finden sie auch beim Fraunhofer ITWM in Kaiserslautern.


 

 


Nebeninhalt