TORSIONSANALYSE. Simulation eines Dreimassenschwingers mit verschiedenen Anregungsmechanismen

Transkript

1 TORSIONSANALYSE Simulation eine Dreimaenchwinger mit verchiedenen Anregungmechanimen

2 Verfaer: Indutriepartner: Carleo Vincenzo Ende AG Altom Carleo Vincenzo, ENDES AG

3 - Muterrechnung einer Torionanalye - Berechnungrecherche - Berückichtigung der Motordatenangaben, Maenträgheitmomente, Federmomente und Dämpfungmomente - Vergleich mit vorhandener Muterrechnung de Ventilator- Lieferanten - Dokumentation Schwingungmodell de kompletten Rotorläufer für den Saugzug Wetfalen Carleo Vincenzo, ENDES AG 3

4 Freigechnittener Torionchwinger Bewegunggleichungen: I: && ϕ J = M = M d( & ϕ & M A ϕ) c ( ϕ ϕ) II: & ϕ J L = M = d (& ϕ & ϕ) + c( ϕ ϕ) M c( ϕ ϕ3) d( & ϕ & ϕ3) III: && ϕ ( & & M 3 J L = M = c ϕ ϕ3) + d( ϕ ϕ3) Carleo Vincenzo, ENDES AG 4

5 Carleo Vincenzo, ENDES AG 5 Torionanalye Aublick Federmoment Federmoment Federmoment Federmoment Dämpfungmoment Dämpfungmoment Dämpfungmoment Latmoment Latmoment Erregermoment Phi'' Phi'' Phi3'' Phi'' Phi' Phi3' Phi-Phi3 Phi-Phi Dämpfungmoment Sprungantwort_an_Mae_3 To Workpace3 Sprungantwort_an_Mae_ To Workpace Sprungantwort_an_Mae_ To Workpace Subtract6 Subtract5 Subtract4 Subtract3 Subtract Scope Scope Scope Integrator6 Integrator4 Integrator3 Integrator Integrator d Gain5 c Gain4 c Gain3 /JL Gain /JL Gain d Gain /JM Gain Nm/ Contant Nm/ Contant Nm Contant

6 Nm Erregermoment d Gain Contant Dämpfungmoment /JM Gain && ϕ J = M = M d( & ϕ & M A ϕ) c ( ϕ ϕ) Phi'' Integrator Phi'' Scope Integrator6 Phi-Phi c Gain3 Federmoment Subtract3 Sprungantwort_an_Mae_ To Workpace Nm/ Contant Dämpfungmoment Federmoment Latmoment Federmoment Dämpfungmoment /JL Gain Phi'' Integrator Subtract && ϕ J L = M = d (& ϕ & ϕ) + c( ϕ ϕ) M c ϕ ϕ ) d (& ϕ & ) Phi' ( 3 ϕ3 Scope Sprungantwort_an_Mae_ To Workpace Integrator4 Phi-Phi3 c Gain4 Federmoment Subtract4 Subtract6 && ϕ ( ϕ ϕ & ϕ & ϕ M 3 J L = M = c 3) + d( 3) 3 d Gain5 Dämpfungmoment /JL Gain Phi3'' Integrator3 Phi3' Scope Sprungantwort_an_Mae_3 Nm/ Contant Latmoment To Workpace3 Subtract Carleo Vincenzo, ENDES AG 6

7 0.5 Sprungantwort an der Mae 3 Kurvenverlauf time [] Carleo Vincenzo, ENDES AG 7

8 X: 6.6 Y: 0.74 X: Y: Frequenzpektrum der Sprungantwort Amplitudenverlauf Frequenz [Hz] Carleo Vincenzo, ENDES AG 8

9 e für die Anregungmechanimen - Grundwellenmodell baierend auf dem Arnoldchen Eratzchaltbild Carleo Vincenzo, ENDES AG 9

10 e für die Anregungmechanimen - Kennlinienmodell baierend auf Erfahrungwerte n ρi t ρ i t [ M i e e in( πf i t + φi )] M ( t) = i= verallgemeinerte, zeitabhängige Gleichung für traniente Vorgänge Quelle: Elektrich-mechaniche Antriebyteme, Energietechniche Geellchaft im VDE, Fulda, 004 Im Buch Simulation von Antriebytemen, Andrea Lachet, Springer Verlag, Berlin, 988 it die verallgemeinerte, zeitabhängige Gleichung angewendet worden. Hochfahren, Kurzchlüe, Netzumchaltungen Daten liefert der Motorenherteller Carleo Vincenzo, ENDES AG 0

11 Formeln der Anregungmechanimen 3 Quelle: Luftpaltmomente al drehzahl- bzw. chlupfabhängige Funktion ρ ( ) * t ρ t M t M e in( f t) M * e in( f ) t n = A π + A π Anregungfunktion de -poligen Klemmenkurzchlue Simulation von Antriebytemen, Andrea Lachet, Springer Verlag, Berlin, 988 M n ρ t ( t) = M * A3 e in(πf 3 3 t ) Anregungfunktion de 3-poligen Klemmenkurzchlue ρ 4 t M n( t) = M * A4 e in(πf 4 t) Anregungfunktion bei Netzumchaltung mit 50% Retpannung Carleo Vincenzo, ENDES AG

12 M n ρi t ρi t Erregermoment ( t) = ( Nm [ M i e e in πf i t + φi )] i= Contant d Gain Dämpfungmoment /JM Gain && ϕ J = M = M d( & ϕ & ϕ) c ( ϕ ϕ) Phi'' M Integrator Phi'' A Scope Integrator6 Phi-Phi c Gain3 Federmoment Subtract3 Sprungantwort_an_Mae_ To Workpace n n M L( n) = + ) n d ( M ) Nm/ O MU gn( n MU Contant Dämpfungmoment Federmoment Latmoment Federmoment Dämpfungmoment /JL Gain Phi'' Integrator Subtract && ϕ J L = M = d (& ϕ & ϕ) + c( ϕ ϕ) M c ϕ ϕ ) d (& ϕ & ) Phi' ( 3 ϕ3 Scope Sprungantwort_an_Mae_ To Workpace Integrator4 Phi-Phi3 c Gain4 Federmoment Subtract4 Subtract6 && ϕ ( ϕ ϕ & ϕ & ϕ M 3 J L = M = c 3) + d( 3) 3 d Gain5 Dämpfungmoment /JL Gain Phi3'' Integrator3 Phi3' Scope n n M L( n) = + ) n d Nm/ ( M O MU ) gn( n MU Contant Latmoment Subtract5 Sprungantwort_an_Mae_3 To Workpace Carleo Vincenzo, ENDES AG

13 n Out Hochfahren Out Anfahren Out In n Dreimaenchwinger In Dreimaenchwinger In _poliger_klemmenkurzchlu Dreimaenchwinger Out In 3_poliger_Klemmenkurzchlu Dreimaenchwinger Out In Netzumchaltung Dreimaenchwinger Eigenfrequenzen Dreimaenchwinger Carleo Vincenzo, ENDES AG 3

14 Carleo Vincenzo, ENDES AG 4

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18 - Da Rechenmodell konnte mit Matlab / Simulink ertellt und kann jederzeit augebaut werden. - Reultate der Eigenfrequenzen und Momente weichen zur Muterrechnung wenig ab. Einzig beim Einchaltzutand, wenn da Anzugmoment mitberückichtigt wird, tritt bei der Simulation ein um 7,59 % höhere maximale Torionmoment auf. - Analye der Latmomente ergibt grundätzlich, da ich die Torionmomente, bei Variieren der Lat, nur wenige Prozente verändern, ogar wenn die Lat ganz vernachläigt wird. - Entcheidend für die Torionmomente ind hingegen die erzeugten periodichen, tark überchwingenden Momente de Motor, den ogenannte Anregungmechanimen. - Die mathematichen e für die Anregungmechanimen mu der Motorenherteller liefern, einchlielich der Parameter, die den einzelnen Motor konkret betragmäig bechreiben. - Die abgegebene Muterrechnung de Ventilator-Lieferanten baiert auf dem Kennlinienmodell, wie auch die Berechnungen im Rahmen diee EnDe-Projekte Carleo Vincenzo, ENDES AG 8

19 - Da durchgeführte Projekt ermöglicht die Simulation eine Antriebtrange mit drei Maen nach dem Kennlinienmodell. - Für eine Rückkoppelung zwichen elektrichem und mechanichem Antriebytem, welche vor allem auch bei der Netzumchaltung gröeren Einflu hat, ind weitere elektrotechnich-motorenpezifiche Daten notwendig. - E it empfehlenwert, dem Herteller de Antriebmotor die Verantwortung für die korrekte mathematiche Abbildung der anregenden Momente zu überlaen; er mu angeben, welche Formeln und Parameter bei der Torionanalye zu verwenden ind. - Die derzeit durchgeführten rechnerichen Aulegungen de Ventilator-Herteller können nur o gut ein, wie e die Angaben de Motor-Herteller erlauben. - Ob die Berechnung mit elektrich-mechanicher Kopplung derzeit bereit Stand der Technik it, die dem Motoren-Herteller bekannt ein müte, it nicht entcheidbar. - Will man nicht viel Verantwortung und Kompetenz an den Motorenlieferanten geben, empfiehlt ich der Vergleich der Rechenergebnie verchiedener Software: Elektrich-Mechaniche Kopplung (z. B. Rotordynamik Schwaberger) Rein mechaniche Kennlinienmodell (z.b. ITI Simulation X) EnDe Software/ (rein mechaniche Kennlinienmodell) - Entcheidet man ich im Rahmen diee Folgeprojekte für eine rein mechaniche Berechnung, kann da EnDe Berechnungprogramm verfeinert werden Carleo Vincenzo, ENDES AG 9

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