Synchronmotor bedaempfen

Tachogenerator und Gegenkopplung

w.

Betrachte das System im mit dem Feld rotierenden Koordinatensystem. Der Rotator richtet sich im Feld des Stators aus. Eine kleine Auslenkung führt zu einer Gegenkraft, die die Auslenkung korrigiert und die Trägheit des Rotators samt angetriebener Scheibe treibt die Auslenkung über die Nulllage hinaus. Eine klassiche Schwingung. Höhere Feldstärke verursacht lediglich höhere Schwingfrequenz.

Dämpfung zwischen rotierendem Feld und Rotator? Eine Kraft die unabhängig von der Auslenkung wirkt. Mir fällt da nur eine Bremse ein. Schalte einen Elektromagneten an das Alublech. Mit dem Wirbelstrom kannst Du bestimmen, ob die Schwingung mehr bedämpft ist oder der Rotator dem Feld nur noch nacheilt. Dazwischen sollte sich der asymptotische Grenzfall finden lassen.

Mit etwas Pech verglüht dann die Scheibe...

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Gruß, Raimund
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Ich poste meinen Artikel trotzdem noch.

Schalte den schachen Magneten erst kurz vor Erreichen der Solldrehzahl zu. Vorher brauchst Du ihn eh nicht.

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Raimund Nisius schrieb:

Aperiodischer Grenzfall! Aber ansonsten ACK.

Allerdings frage ich mich doch, weshalb Michael unbedingt einen ach so sauberen Sinus zur Ansteuerung verwendet. Bei so großem Trägheitsmoment spielen ein paar Prozent Oberwellen doch keine Rolle, gehen in den von den ungleichmäßigen Polen verursachten doch eh unter. Und mit etwas Lückung kann man die Phase wunderbar feststellen, fast so gut wie mit einem direkten Sensor.

Gruß Dieter

Man sollte allerdings auch erwähnen, daß die Energie der bedämpften Schwingung auch irgendwo landen muß, die Ansteuerung deswegen mit zurückgespeister Energie klarkommen muß. Wenn dort nichts verbraten wird, dann geht die Energie in der Form von Blindleistung (Phasenfaktorschwankungen) zurück ins E-Werk.

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David Kastrup

Sei doch nicht so kleinlich! ;-)

Aus der Wirbelstrombremse kommt nichts zurück. Die Aluscheibe wird warm. Und das sehr ineffektiv. Michael will eine Drehung mit 10000Upm = 166Hz stabilisieren. Er dämpft eine Schwingung von wenigen (z.B. 16) Hz.

Damit verbrät er die 10fache Energie zum Bremsen der gewollten Bewegung um die ungewollte Schwingung zu dämpfen.

Aber Du hast recht, man könnte die Bremse in die Steuerung integrieren. In einem Phasenabschnitt den Motor kurz mal in den Generatorbetrieb schalten. Dann reicht vielleicht ein kleiner Lastwiderstand.

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Gruß, Raimund
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Dieter Wiedmann schrieb:

Sychronmaschinen können aber auch zwischen kapazitiver und induktiver Eigenschaft wechseln. Mit der Induktivität des Wandlers kann es zu Ausgleichsvorgängen kommen. ;-)

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mfg hdw

Am 27.02.2010 02:47, schrieb Joerg:

Bei uns in der Firma zum Glück kein Problem :-) "Ich nehm' nicht den Golf sondern den Unimog"

Butzo

Moin!

Das Ding soll über einen möglichst großen Drehzahlbereich genutzt werden. Bei niedrigen Drehzahlen macht das schon einen deutlichen Unterschied.

Gruß, Michael.

Moin!

Ja, das deckt sich mit der Beobachtung bei höherer Spannung.

Unabhängig von der Auslenkung, aber mit der Geschwindigkeit steigend. Also jetzt nicht unbedingt bei hoher Nenndrehzahl mehr als bei niedriger (das wäre ein eher ungewollter Nebeneffekt bei Wirbelstrombremse mit Permanentmagnet) sondern so, daß die zu schnelle Scheibe mehr gebremst wird als die zu langsame, sonst dämpft es ja nicht.

Gruß, Michael.

Moin!

Ach, bei minimalem Strom eher 1,6 Hz.

Viel schlimmer. 1:100 in der Frequenz, aber die Schwingungsamplitude ist ja nochmal weit von einer Umdrehung entfernt. Der Motor macht einen Rotorumlauf pro 7 Feldumläufe, ich schätze die Schwingung auf wenige Grad. Da sind wir schnell bei 1:10000.

Eine Regelung des Motorstroms dürfte wohl effektiver sein...

Gruß, Michael.

Hallo Joerg!

Im Deutschen unterscheidet man schon zwischen Steuerung (open loop) und Regelung (closed loop), während das bei Euch ja alles "control" heißt ;)

Im Prinzip ist das hier also U/f-Betrieb bzw. mit einem Schrittmotor vergleichbar. Wenn die Schwingungsneigung zu groß ist, muss der Strom bzw. die Spannung runter.

Gruß Thorsten

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Schon, aber eventuell nicht genug wenn Du das Schwungrad per Hand stoerst, da verliert es eine Menge Energie die der Motor wieder beisteuern muss, und dann wie bei einer zu schnell kommenden Kupplung eine zeitlang "reitet".

10% ist eine Menge, das laesst sich messtechnisch erfassen. Das muss keine aufwendige Messung eines Absolutwertes sein, es reicht wenn die Schaltung x Prozent Aenderung innerhalb xxx Millisekunden erfasst.

Dann ist das wohl ein recht schweres Schwungrad. Am Oszilloskop muesstest Du sie noch sehen koennen, weil hoerbar. Am Ende wirst Du immer eine Reaktion sehen, mit mehr Mumm zieht der Motor die Situation schneller wieder ins Lot und wenn man eine Regelung einbaut und sauber abgleicht sollte sich die Schwingung selbst minimieren lassen. Ganz weg wird sie bei grosser Schwungmasse nicht gehen.

Das nicht, aber die Erhoehung der Schwingfrequenz ist ein Indiz dass man mit "Motorkraft" was machen kann, dass Reserve vorhanden ist. Synchronmotoren kenne ich nicht gut, aber man kann Motoren ja ueber die Steuerung bremsen und beschleunigen. Muss man nur sehen wo die kurzen Energiespitzen beim Bremsen hingehen. In die Versorgung waere am besten, Widerstand auch wenn diese Stoerungen nicht so haeufig vorkommen dass er heiss wird.

Wenn ich die Wahl haette wuerde ich zuerst ueber die Steuerung und PID versuchen das in den Griff zu bekommen bevor brachialere Methoden wie eine zusaetzlich installierte Bremse zum Einsatz kommen. Wenn natuerlich die Schwungmasse sehr gross ist kommt irgendwo der Punkt wo der Motor das einfach nicht schafft egal wie brutal die Steuerung eingreift. So wie ein schwaechliches 1000kg Auto ohne Daempfer einen 1500kg Wohnanhaenger nicht mehr so schnell geradezieht wenn sich das Gespann aufgeschaukelt hat.

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Gruesse, Joerg

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Oder man muesste eine richtige Regelung einbauen. Oder sehen ob es einen Chip gibt wo das alles bequem programmierbar ist wie den Beispielen von IRF. Wobei ich aber mit denen noch nicht gearbeitet habe und daher nicht weiss wie flexibel sie wirklich sind:

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Gruesse, Joerg

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Hallo,

Hab zwar keine Erfahrung mit Synchronmotoren, würde aber mal einen Widerstand vorschalten und die Spannung wieder hochnehmen. Vielleicht dämpft das ja.

Michael

[...]

Das bezweifle ich. Die Maschine müsste dann mit einem Polradwinkel von nahezu 90° laufen, was aber nur mit einer Rotorlageerfassung (sensorlos oder mit Lagegeber) machbar ist. Wenn Du eine Synchronmaschine mit diesem Polradwinkel betreibst, kippt sie bei einem Lastsprung.

Tja, das alte Problem der Synchronmaschine. In der guten alten Zeit hat man die Synchronmaschinen aus diesem Grund mit einem Dämpferkäfig ausgerüstet, also praktisch in die Polschuhe der Magnete Kurzschlussstäbe wie bei einer Asynchronmaschine eingesetzt. Vielleicht könntest Du den Rotor Deiner Maschine entsprechend umbauen? Kupferstäbe zwischen den Magneten durchstecken und auf beiden Stirnseiten mit jeweils einem Kupferring verlöten.

Prinzipiell schon, aber Du müsstest den Strom in Betrag und Phase erfassen können. Im Prinzip müsste Deine Regelung das Zeigerdiagramm der Synchronmaschine kennen und die Spannung passend stellen (ebenfalls in Betrag un Phase). Über die Spannung an der Maschine kannst Du beeinflussen, ob die Maschine induktive oder kapazitive Blindleistung abgibt. Übererregt verhält sie sich kapazitiv, untererregt induktiv. Die Begriffe leiten sich von der elektrisch erregten Synchronmaschine ab (Übererregt == Erregung zu groß, bzw. Klemmenspannung zu gering). Ohne es jetzt genauer durchdacht zu haben, aber sobald sich Deine Maschine induktiv verhält, muss die angelegte Spannung vermindert werden, wenn sie kapazitiv wird, erhöht. Guck Dir mal das Zeigerdiagramm der Vollpolmaschine an.

Es gibt auch ein sensorloses Verfahren, das keine unbestromten Zustände beöntigt. Wenn Deine Maschine keine Einzelzahnwicklung besitzt und im Stern geschaltet ist, kannst Du die 3. Harmonische der Polradspannung erfassen. Diese ist starr an den Rotor gekoppelt und kann vom Umrichter nicht beeinflusst werden.

Bei Interesse kann ich Dir weitere Unterlagen zukommen lassen.

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Hallo!

Michael Eggert wrote: > [Synchronmotor mit const. f/U, Schwingneigung]

Guck' dir mal diese Dinger hier an:

Die Scheibe rechts wird per Madenschrauben an der Welle befestigt, das linke Teil ist ein Ringmagnet, der draufgeklipst wird.

Bei konstanter Drehzahl wirkt das ganze als zusätzliche Schwungmasse, bei Drehzahlschwankungen rutscht die magnetische Kupplung durch und bremst.

Ist wohl eigentlich für Schrittmotoren, aber du hast ja ein ähnliches Resonanzproblem.

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Thomas Kindler

Auch wenn ich Dich vielleicht nicht ueberzeugen kann PID zu probieren, ich habe eine Notiz gefunden, doch mangels Uni-Zugang komme ich nicht an diesen Artikel:

Kelemen et. al: "Linear robust control of a synchronous motor - experimental comparison with non-linear control", Int'l Journal of Control, Mai 2000. M.W. haben die PID mit anderen Verfahren bei Lastwechseln verglichen.

Zwar mit Tacho-Input aber vielleicht hilfreich als Lektuere, selbst hier wird PID verwendet:

Ganz trivial ist die Einstellung allerdings nicht, Beispiel aus der Kraftwerksbranche:

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Gruesse, Joerg

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Btw. kennt jemand das INFORM verfahren des Prof Schrödl von der TU Wien und hat Meinungen, besser noch Erfahrungen damit?

Gruß Arne