Modellierung der Frequenzantwort (SFRA) von rotierenden Maschinen

Abstract:
Bei der Sweep-Frequenzantwortanalyse (SFRA) wird die Frequenzantwort der Wicklungen aufgenommen, indem eine sinusförmige Spannung mit bekannter Amplitude und Phasenlage an eine Klemme des Prüfobjektes angelegt wird. Der aufgenommene Frequenzgang wird auch als „Fingerprint“ bezeichnet. Die SFRA ist in der Anwendung an rotierenden elektrischen Maschinen Gegenstand aktueller Forschung. Sie hat zum Ziel, mechanische und elektrische Veränderungen innerhalb der Maschine messtechnisch erfassen zu können. Dafür ist es im ersten Schritt allerdings nötig, den grundsätzlichen Verlauf des Frequenzganges zu verstehen. In der vorliegenden Arbeit wird dieser näher erläutert und in charakteristische Frequenzbereiche aufgeteilt. Als Grundlage dient eine empirische Analyse an verschiedensten Maschinentypen unterschiedlicher Leistungsklasse im Labor und in Kraftwerken und der Industrie. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse aus den Praxismessungen wird ein allgemeingültiges Grey-Box-Modell skizziert und simuliert, welches für Synchronmaschinen und Asynchronmaschinen, unabhängig der Leistungsklasse angewendet werden kann. In der vorliegenden Arbeit wird die Validierung dieses Modells gezeigt. Dies erfolgt schrittweise, d.h. durch einzelne, gezielte Abwandlungen im Messaufbau. Die jeweiligen Ergebnisse werden mit Simulationsergebnissen des Modells und die Zusammenhänge in den charakteristischen Frequenzbereichen erklärt.