On-line Rotor Monitoring of Inverter Fed Induction Machines by means of State Variable Observation

In Industrieanlagen kommen aus technologischen und wirtschaftlichen Gründen zunehmend drehzahlvariable Drehstromantriebe zum Einsatz. In diesem Projekt geht es um die Diagnose der dabei eingesetzten Maschinen während des normalen Betriebes. Das Ziel ist ein Verfahren, daß sich abzeichnende Schäden frühzeitig detektiert und damit eine ausfallsichere Funktion ermöglicht. Aus den gemessenen elektrischen Größen wird auf den Zustand der Maschine geschlossen. Ohne zusätzliche Sensoren liefert die Maschine selbst die Informationen über die Wicklungstemperatur oder die Beschaffenheit der Wicklungen und Lager. Dabei entstehen wegen der geringen Signalamplituden und dem hohen Störniveau bei der Anspeisung mit einem Umrichter erhebliche Probleme bei der Auswertung. Zudem wirken sich die Drehzahl und die Belastung der Maschine auf das Störverhalten und damit auf die Fehlererkennung aus. Die zu entwickelnde Methode der Beobachtung von Maschinen-Zustandsgrößen mit Hilfe von Echtzeit-Maschinenmodellen soll erstmals ermöglichen, den Einfluß der Drehzahl und des Drehmomentes auf die Störungserfassung auszuschließen. Mit einem auf den Umrichterbetrieb abgestimmten Meßverfahren und einer schnellen Modellrechnung mit Signalprozessoren kann das Verfahren auch auf modernen feldorientiert geregelten Antrieben angewendet werden. Als Ergebnis dieser Forschungsarbeit soll ein Antriebssystem entstehen, das neben der optimalen Erfüllung der Antriebsaufgabe eine vollständige Überwachung des Umrichters und der Asynchronmaschine gewährleistet. Mit diesen Eigenschaften ist der Antrieb für Industrieanlagen mit erhöhten Anforderungen an die Zuverlässigkeit oder weitgehender Automatisierung besonders geeignet.