Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Systemansätze zur Vermeidung von parasitären Strömen – Sensitivität Lagerströme

In modernen Antriebssystemen werden in steigender Zahl Elektromotoren mit Frequenzumrichter eingesetzt. Durch die hohen Spannungsgradienten entstehen elektrische Spannungen an Lagern und Getriebeelementen, welche zu Stromdurchgängen und somit zu Schädigungen der Maschinenelemente führen können. Bei Wälzlagern treten als strombedingte Schäden vor allem die Riffelbildung und eine Schmierstoffveränderung auf. Bisher fehlt jedoch eine systematische Betrachtung der Wechselwirkung der leistungselektronischen Topologie, der verwendeten Bauelemente (Si, SiC), des verwendeten Modulationsverfahrens, der Geometrie von Wicklung und Blechpaket des Motors, des angetriebenen Getriebes sowie der Lagerung. Eine der Ursachen hierfür ist, dass noch keine Simulationswerkzeuge verfügbar sind, die es erlauben, diese unterschiedlichen Komponenten und deren Wechselwirkung auf Systemebene im interessierenden Hochfrequenzbereich abzubilden. Ziel des beantragten Vorhabens ist es daher, durch erarbeiten einer Simulationsumgebung und Modellierung der aufgezählten Komponenten, bestehende Wissenslücken auf den Gebieten der Entstehungsmechanismen von elektrischen Lagerspannungen und Lagerströmen systematisch zu untersuchen, zu schließen und Sensitivitäten aufzeigen, sodass die beeinflussenden Parameter ermittelt werden können. Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) werden damit in die Lage versetzt die technisch und wirtschaftlich günstigsten Maßnahmen zur Verhinderung einer vorzeitigen Lagerschädigung zu ermitteln.