U-Umrichter an Asynchronmaschine

[kostja]

Klingt logisch, ich versuche dazu noch etwas zum zitieren in passender Literatur zu finden.

Ich habe begriffen, dass der Stromverlauf einer Maschine möglichst sinusförmig sein sollte, damit keine oder nur geringe Pendelmomente entstehen und diese einen "sauberen" Lauf aufweist, aber wie kann ich mir das herleiten? Ein idealer Sinus = nur Wirkleistung? Blindleistung wird ja nicht umgesetzt.
Das wollte ich noch irgendwie erklären, damit einem Leser auch direkt der Sinn des Versuches klar wird.

[elexberd]

Zunächst einmal:

idealer Sinus heißt nicht gleichzeitig auch, dass nur Wirkleistung umgesetzt wird, sondern nur, dass sein zeitlicher Verlauf sinusförmig ist, der Phasenwinkel ist dabei nicht definiert.

Die Stromortskurve (auch: "Heylandkreis") setzt sinusförmigen Strom voraus, über die Auswirkungen von Oberschwingungen auf den Momentenverlauf (zeitlich) kann man dabei leider nicht schließen. Allerdings kann man sich aber vorstellen, welche Stromortskurve jeweils für die Oberschwingungen gelten wird. Im Prinzip wird sie ähnliche Gestalt haben, wie die für die Grundschwingung und ein pendelndes Moment, bezogen auf das der Grundschwingung, erzeugen.

[kostja]

Nun ich habe mir das so erklärt, für den Motor-Strangstrom ist ein idealer Sinus optimal, weil die Asynchronmaschine mit drei um 120° verschobenen Spulen dafür auslegt ist. Etwa so würde ich erklären wollen, warum in diesem Versuch speziell der Stromverlauf untersucht wird und warum modernere U-Umrichter durch ihre Modulationsverfahren einen immer saubereren Sinusverlauf beim Strangstrom hinkriegen.

Das keine Periode gleich ist kommt im Leerlauf dann besonders stark zum tragen, weil der Strom viel niedriger als unter Last ist und so Schwankungen im Verhältnis deutlich stärker eingehen. So würde ich die zwei Formfaktoren unter 1 erklären.

Ist das so in Ordnung? Also es geht da nicht darum sämtliche Theorie herzuleiten, sondern bloß das "Warum?" und "Wie?" soll einem Dritten (bspw. Auftraggeber) schnell deutlich werden.

[elexberd]

Könnte es auch daran liegen, dass die 3 Stränge nicht zwingend gleiche Spannungen, bzw. zeitliche Verläufe haben? Das könnte bei unsymmetrischer Belastung innerhalb des Hochschulnetzes der Fall sein.

[kostja]

Echt, kann das Hochschulnetz so unsymmetrisch sein? Wir sind davon ausgegangen, dass es symmetrisch ist, weil die gemessene Leiter-Leiter-Spannung sehr sinusförmig aussah (Formfaktor 1,18).

Ich könnte das aber noch nachprüfen. Was schaue ich mir da genau an? Die Höhe der Leiter-Leiter-Spannungen miteinander vergleichen?
Ich habe den Momentanverlauf einer Leiter-Leiter-Spannung. Wenn ich jetzt noch eine Strangspannung ausmesse und die dann das gleiche ergibt wie die Leiter-Leiter-Spannung geteilt durch die Wurzel von 3, ist das dann ein Beweis für ein symmetrisches Netz? Oder muss ich alles oszilloskopieren und eine Phasenverschiebung von 120° beweisen?

[elexberd]

Das war nur so eine Vermutung von mir. Ich habe schon haarsträubende Abweichungen von der Sinusform in Netzen gesehen. Ob das im Hochschulnetz auch so sein kann, war nur eine Vermutung, aber kein Wissen. Wenn du nichts Anderes findest, wäre das immerhin der Strohhalm, an den man sich klammern kann.

Den Phasenwinkel zwischen den Spannungen braucht man wohl nicht anzuzweifeln, eher deren Beträge.

Könntest du nicht vielleicht eine Sprechstunde der Betreuer nutzen, falls sie angeboten werden?

[kostja]

Der Betreuer war mir bei Fragen bisher nicht sehr hilfreich, da er auf unsichere Fragen von mir mit Gegenfragen reagiert bzw. sich an Kleinigkeiten, die ich dann nicht sehe, aufhängt, auch wenn es in die richtige Richtung geht. Ich fühle mich durch die vorherigen Veranstaltungen nicht ausreichend vorbereitet für seine Erwartungen. Aber gut, ein anderes Thema.

Das Netz scheint symmetrisch zu sein, zumindest waren die Leiter-Leiter-Spannungen der Maschine am starren Netz (Referenz) ohne Umrichter alle drei bei 400 V. Ein unsymmetrisches Netz würde doch sicher nicht zu so schönen kreisförmigen Drehfeldern führen, die ich oszilloskopiert habe, oder?

Weiss nur nicht, was ich jetzt wegen den Formfaktoren unter 1 machen soll. Hab schon beim Hersteller des Umrichters angerufen, den Betreuer gefragt und meine Laborpartner können mir auch nicht weiterhelfen.

Eine andere Frage: Wenn ich am gleichen Umrichter (sinPWM digital) die Frequenz von 50 Hz auf 47 Hz senke, warum ist der Strangstrom dann nicht mehr so schön sinusförmig? Die Zahl der Digitalisierungsfehler steigt dann deutlich.
Kurze Erläuterung zu sinPWM: Drei Referenzenspannungen werden von einer höherfrequenten Dreieckspannung überlagert und in den Schnittpunkten schalten die Halbleiter vom WR. Meine Vermutung wäre jetzt, dass das Schaltmuster sich nicht ändert, also ich setze die Frequenz auf 47 Hz herab, aber die Frequenz der Dreieckspannung bleibt unverändert.

Bei einer Erhöhung der Frequenz auf 55 Hz bleibt der Motorstrangstrom schön sinusförmig wie bei 50 Hz, wobei es auch hier mehr Digitalisierungsfehler gibt.

[elexberd]

Zur Beantwortung deiner Frage müsste man wissen, wie das Schaltmuster erzeugt wird.
Meine Vermutung ist, dass die Frequenz der Dreieckspannung konstant ist und nicht der gewünschten Motor-Netzfrequenz nachgeführt wird. Es kann dann Probleme geben, wenn die Anzahl der Dreieckperioden nicht ganzzahlig in die Periode der Motorfrequenz passt.

[kostja]

Zu den Schaltmustern weiss ich leider auch nichts, nur sinPWM mit 3 Spannungspegeln ( 3-Level WR ), Zwischenkreisspannung ist konstant, Einschaltdauer der Ventile ist variabel und die Pulsdauer ist auch variabel.

Ich werd wohl nicht so tief ins Detail gehen. Einfach nur Einleitung, wozu FU da sind, ESB, BSB, kurz mal die ganzen Messungen auswerten und im Fazit andeuten, welche Bedeutung dem ganzen zukommt. Vermutungen bringen mir ja nichts in so einem Bericht.