Magnetische Geräuschemission umrichtergespeister Käfigläufer-Asynchronmaschinen
Creators: name: Lach, Roland
Publisher: name: Universität Dortmund
Year: 2005
Subjects: subject: Magnetische Geräusche
subject: Luftspaltfelder
subject: Intensitätsmatrix
subject: Luftschallmessung
subject: Schwingungsmodell
subject: Luftschallmessverfahren
subject: Magnetische Schallemission
subject: Körperschallmessung
subject: Eigenfrequenz
subject: Radialkraftwellen
subject: Feldwechselwirkung
subject: 620

description: In the presented dissertation the phenomenon of magnetic noise emission of a sqirrelcage induction machine is discussed. These phenomena are caused by radialforce waves which themselves are caused by harmonic field interactions.The acoustic measurements are made difficult by the frequency selective perception of human hearing. Compared to other acoustic measuring methods the intensitymethod has many advantages for conducting acoustic measurements on electrical achines. Therefor the intensity method is described in detail and advanced to give information about the propagation and the source of noise.Magnetic noise emission can be attributed to harmonic wave interactions and therefor cannot be traced back to electrical values such as current and voltage. The computationof the airgap fields is done by using the electric conductance. This allows the flux density in the airgap to be described in relation the slotting of the machine.The analytical computation of radial force generation is done with the current state of knowledge for magnetic noise emission.Precalculation of noise emission can be performed by using a suitable mechanicmodel of the induction machine.Combining the noise theory and the measuring method of order analysis allows the differentation between structural resonances caused by the machine and those caused by the converter.The dissertation is completed with many structure and airbourne noise measurements,numerical 2D and 3D simulaltion for the computation of eigenfrequencies and eigenforms and the development of a harmonic model.
description: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Phänomen der magnetischen Schallemission der Käfigläufer-Asynchronmaschine, d.h. der elektro-magnetischen Radialkraftentwicklung infolge von Oberfeldwechselwirkungen. Die Messung dieser akustischen Auswirkungen wird durch die frequenzselektive Wahrnehmung des menschlichen Gehörs erschwert, wodurch magnetischer Schall im Bereich der Sprachfrequenz auch mit relativ geringer Schallleistung als subjektiv sehr laut wahrgenommen wird. Dafür die Schallmessungen an der Maschine das Intensitätsverfahren Vorzüge gegenüber anderen Verfahren aufweist, wird dieses akustische Messverfahren und die Messtechnik näher erläutert sowie ein direktes Luftschallmessverfahren(Intensitätsmatrix) entwickelt, welches Rückschlüsse über die Ausbreitungswege und die Abstrahlmechanismen ermöglicht. Die magnetische Schallemission lässt sich auf Oberfeldwechselwirkungen zurückführen und ist nicht auf elektrische Messgrößen wie Maschinenstrom und Klemmenspannung zurückzuführen. Die Berechnunug erfolgt mit Hilfe des magnetischen Leitwertes. Hierdurch kann die Luftspaltinduktion in Abhängigkeit der Nutzung der Maschine angegeben werden, so dass in Anlehnung an den derzeitigen Kenntnisstand der magnetischen Geräuschentwicklung eine analytische Ableitung der Kraftentwicklung im Luftspalt der Maschine vorgenommen wird. Damit lassen sich die miteinander wechselwirkenden Stator- und Rotor-/oberfelder bzw. die resultierenden Radialkräfte berechnen. Unter Verwendung eines geeigneten Schwingungsmodelles für die Asynchronmaschine erfolgt anschließend eine Vorausberechnung der Schallemission. Mit der Anwendung dieser Geräuschtheorie auf das Messverfahren der Ordnungsanalyse wird die Möglichkeit geschaffen, eine mechanische Anregung der Maschine in einer Strukturresonanz einer maschinenspezifischen Ursache oder einer umrichterbedingten Ursache zuzuordnen. Ergänzt wird die Arbeit durch zahlreiche Luft- und Körperschallmessungen, numerische 2D- und 3D-Simulationen zur Berechnung von Eigenfrequenzen und Eigenformen des Blechpaketes, der Ableitung eines Oberwellenmodells, der Berücksichtigung der Umrichterspeisung sowie Maßnahmen zur Verminderung magnetischer Geräuschentwicklung.