Einfluss des Rotordrehwinkels auf die Frequenzantwort von Synchronmaschinen

Abstract:
Die Sweep-Frequenzantwortanalyse (SFRA) ist eine vielversprechende diagnostische Methode für elektrische rotierenden Maschinen. Sie ist nicht-invasiv und mit geringem Aufwand und kurzer Messdauer durchführbar. Ferner besteht die Möglichkeit, gleichzeitig unterschiedliche Fehler im magnetischen oder elektrischen Kreis zu detektieren. Relevant bei der Anwendung an rotierenden Maschinen ist die Beachtung des Drehwinkels, also die relative Position des Rotors zum Stator. In der vorliegenden Arbeit wird dessen Einfluss an Synchronmaschinen (SM) untersucht und diskutiert. Dazu werden die Frequenzantworten von Labormaschinen kleiner Leistungsklassen (37 kVA) mit denen großer Leistungsklassen aus der Industrie und Forschung (3,8 - 260 MVA) und Kraftwerken (2,2 – 6,3 MVA) verglichen. Im allgemeinen charakteristischen Verlauf für diesen Maschinentyp lassen sich dedizierte Frequenzbereiche identifizieren, in denen der Rotordrehwinkel einen Einfluss hat, wohingegen der restliche Verlauf der Frequenzantwort nicht beeinflusst wird. Vor allem die Polpaarzahl prägt diese Bereiche, was durch den Vergleich von Maschinen mit stark unterschiedlichen Polpaarzahlen veranschaulicht wird. Die Erkenntnisse aus den Praxismessungen werden anhand eines Modells für rotierende Maschinen erklärt und mit Simulationen nachgebildet.