Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

Ja, wir beschäftigen uns hier in Nürnberg, ich habe hier eine kleine Gruppe von sechs Leuten,

wir beschäftigen uns mit dem Thema Schwingungen, Berechnungen, mechanische Simulation.

Ich werde Ihnen heute etwas erzählen über Schwingungsanalysen von Asynchronmaschinen, also von elektrischen Maschinen.

Was ist hier dabei zu beachten? Welche Modelle verwenden wir? Und wie ist das vorgegangen?

Das heißt, ich werde eine kurze Einleitung geben. Was ist eine elektrische Maschine?

Auf was muss man da besonders achten? Eine kurze Modellbeschreibung abgeben.

Das Thema Eigenspiegungsverhalten, das heißt, wie werden die Eigenspiegungen berechnet.

Dann das Thema Stabilitätsgrenze. Auch bei solchen Maschinen können Instabilitäten auftreten.

Dann werde ich auf erzwungene Spingungen eingehen. Durch Läufer-Ekszentrizität oder auch durch Luftspaltanregungen.

Ohne kurze Zusammenfassung wird dann die Vorlesung beenden.

Zur Einleitung. Hier sehen Sie mal einen Längsschnitt von einer Asynchronmaschine.

Sie sehen hier die Rotorwelle. Die Rotorwelle beinhaltet das Läuferpaket.

Das Läuferpaket sind einzelne Bleche, geschichtete Bleche, die auf die Rotorwelle aufgeschrumpft sind.

Das ist ein Schrumpfverband. Dieses Läuferpaket besitzt eine Käfigwicklung.

Das sind also Kupferstäbe, die eingepresst werden.

Vorne und hinten sehen Sie einen Kurzschlussring, um den Käfig abzuschließen. Das wäre das Läuferpaket mit der Käfigwicklung.

Haben Sie Kleidlager? Wenn wir später noch mal kurz darauf zu sprechen kommen.

Funktionsweise des Kleidlagers. Wir verwenden hier hauptsächlich hydrodynamische Kleidlager.

Dann auf beiden Seiten natürlich Lagerschilde, die die Kleidlagergehäuse tragen.

Und wir haben natürlich auch Wuchtscheiben. Das heißt, wir müssen den Rotor natürlich auswuchten,

dass er möglichst geringe Schwingwerte oder geringe Schwingungen erzeugt.

Wir haben hier einen Innenlüfter. Wozu brauchen wir einen Innenlüfter? Sie sehen hier sind Kühlkanäle.

Das heißt, die Luft wird hier angezogen. In dem Lüfter hier nach oben befördert, geht dann hier über Kühlkanäle.

Die sind jetzt hier nicht sichtbar zurück. Und es gibt hier einen Innenkühlkreislauf. Dafür gibt es diesen Innenlüfter.

Hier sehen Sie dann das Ständerpaket mit der Stehsturmwicklung. Das heißt, das Ständerpaket ist auch in dem Ständergehäuse eingepresst.

Und hier wird im Endeffekt im Luftspalt das Drehmoment erzeugt.

Das Ständergehäuse ist hier ein Graugussständergehäuse mit Rippen. Das sind also hier longitudinale Rippen.

Gussrippen, die hier am Ständergehäuse entlanggeführt werden. Und einen Außenlüfter.

Der Außenlüfter sorgt dafür, dass die Luft angezogen wird und über die Rippen geblasen wird.

Und hier kommt es im Endeffekt mit der Innenluft zum Wärmeaustausch.

Das heißt, über die Kühlrippen und über die Anbindung des Ständergehäuses wird über die Luftkanäle kommt es hier zum Wärmeaustauschprozess.

Das wäre so der einfache Aufbau einer Asynchronmaschine.

Jetzt müssen wir noch Folgendes berücksichtigen. Wir reden hier von einer elektrischen Maschine.

Das heißt, wir haben nicht nur als Anregung Unwuchten, sondern auch evtl. Magnetkräfte.

Wenn Sie sich jetzt mal eine Asynchronmaschine anschauen und Sie simulieren eine zweipolige Maschine.

Hier ist jetzt ein Viertel davon. Hier sehen Sie die Feldlinien. Das ist die Ständerwicklung hier.

Das ist eine Zweischichtwicklung. Hier sehen Sie die Läuferwicklung, den Läuferkäfig.

Und hier den Luftspalt. Hier sind die Kühlnudeln.

Das heißt, Sie haben hier einen Läufer, Sie haben einen Ständer.

Und Sie sehen hier die Flussdichte, die Flussdichteverteilung entsprechend, die magnetische Flussdichte.

Sie haben hier Konzentrationen in der Flussdichte.

Das bedeutet also, Sie haben im Endeffekt eine stärkere Ausnutzung der Maschine an der Stelle.

Und wenn wir jetzt den Läufer verschieben, das heißt, der Läufer hat eine gewisse Exzentrizität.

Er würde nicht mittig sitzen, bezogen auf die Ständerbohrung. Dann passiert Folgendes.

Dann entsteht eine magnetische Kraft.

Das heißt, auf den Läufer wirkt eine magnetische Kraft, die den Läufer in Richtung des kleinsten Luftspaltes zieht.

Das heißt, wir haben plötzlich eine magnetische Kraft in Richtung einer Exzentrizität.

Wie kann so eine Exzentrizität entstehen?

Stellen Sie sich vor, der Rotor hätte eine Unwucht, eine mechanische Unwucht.