Der Stabbruch im Käfigläufer eines Asynchronmotors

Übersicht

Die Erscheinungen bei einem Stabbruch werden durch Ausgleichswellen verursacht, die von der Störstelle aus nach beiden Seiten laufen. Die Wirkung auf das Grundbetriebsverhalten ist gering, doch besteht die Gefahr der Vergrößerung des Fehlers durch Überlastung und Zerstörung auch der benachbarten Stäbe. Die Aufspürung solcher Fehlstellen steht hier im Vordergrund. Die in einer Prüfspule induzierte Spannung besteht aus einer Vielzahl von höheren Harmonischen, wobei das Spektrum keine Auskunft über den Fehler liefert. Alle Wellen stehen aber in einem festen Phasenzusammenhang, so daß die induzierte Spannung einen sehr definierten Verlauf beschreibt. In dieser Spannung sind alle Informationen über Art, Größe und Ort der Fehlstelle enthalten.

Wird die Ausgleichsfunktion als gedämpfte Wanderwelle beschrieben, so können alle Größen ortsabhängig wie zeitlich geschlossen dargestellt werden. Anhand von Zeigerdiagrammen kann der Verlauf der Größen zu jedem Zeitpunkt und an jeder Stelle bestimmt werden. Der Spannungsverlauf in einer Prüfspule enthält nur einen Bruchteil der Information, so daß besser die Hüllkurve zur gesamten Beurteilung herangezogen wird. Die Hüllkurve des Spulenflusses speziell und besser des Störflußanteils allein geben eine deutliche Auskunft. Dies zeigt auch die Messung des Zahnflusses einer gestörten Maschine. Auf diese Weise läßt sich auch die zusätzliche Umfangskraft aus dem Störfeld bestimmen, die aus einem zeitlich konstanten Anteil und einem mit doppelter Frequenz pulsicrenden Anteil besteht, der zu unruhigem Lauf Anlaß gibt.

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The effects caused by the rotor anomaly, the broken bar, can be described by free, damped field waves in the air gap travelling in both directions. The influence on the overall performance is very small, but there is the possibility of damage to the bars next to the broken bar by overheating. In this paper the detection of such faults is shown. The induced voltage in a test winding caused by a broken bar gives a lot of higher harmonics but this spectrum can not give answer about the fault. All waves have a very strong phase condition between each other so that all informations about the kind and size of the fault and the position on the rotor are given by this induced voltage.

By using free travelling field waves all values can be calculated at each position and for each time. The envelope curve of the induced voltage of the additional flux density in a test winding shows all effects caused by the rotor anomaly. The tooth flux of the additional field wave can be obtained by integration. Very accurate triggering depending on the rotor position made it possible to record the tooth flux at well-defined instants of time and place and to get the envelope curve by recording many times.