C. Kral:
"Modellbildg. u. Betriebsverhalten e. Asynchronmasch. m. defekt. Rotorstab im Läuferkäfig einschl. Detekt. Vienna Monitoring Method";
Supervisor, Reviewer: H. Kleinrath; E 372, 1999.

In der vorliegenden Arbeit wird zunächst ein detailliertes Modell einer Asynchronmaschine mit Kurzschluß läufer abgeleitet. Dieses Modell berücksichtigt die Struktur der Statorwicklung sowie den vollständigen Rotorkäfig. Dadurch kann auch ein defekter Rotorstab in Form einer Widerstandserhöhung des betreffenden Stabs berücksichtigt werden. Ausgehend von diesem Ansatz wird die Methode der Symmetrischen Komponenten der Momentanwerte auf das abgeleitete Differentialgleichungssystem angewendet. Diese zeitinvariante Transformation stellt für eine vollständig symmetrische Maschine eine Hauptachsentransformation dar. Die Differentialgleichung des Mitsystems der Symmetrischen Komponenten der Momentanwerte führt in weiterer Folge auf die Raumzeigergleichungen der Maschine. Während die zugehörige Gegenkomponente zur Mitkomponenten konjugiert komplex ist, sind die Lösungen der Differentialgleichungen der übrigen Komponenten identisch null. Für einen fehlerhaften Rotorstab verliert das transformierte Differentialgleichungssystem seine Diagonalstruktur. Die Symmetrischen Komponenten der Momentanwerte der Rotorströme sind zufolge des asymmetrischen Rotorkäfigs vollständig miteinander verkoppelt. Dennoch kann mit Hilfe der Zustandsraummethode das Übertragungsverhalten des Rotors bezüglich seiner Mitkomponenten (Raumzeiger) bestimmt werden. Dieser, nach besten Wissen des Verfassers, neuartige Ansatz erlaubt die Formulierung der Raumzeigergleichungen einer Asynchronmaschine mit defektem Rotorstab in Form von unterschiedlichen Rotorwiderständen und Streureaktanzen bezüglich der reellen und imaginären Achse des rotorfesten Koordinatensystems. Für die VIENNA MONITORING METHOD, einem Fehlererkennungsverfahren, das auf dem Vergleich der von einem Strom- und Spannungsmodell berechneten Drehmomente basiert, wird nachfolgend der Einfluß der Betriebsbedingungen untersucht. Für eine am Umrichter betriebene Maschine werden die mit Hilfe des Raumzeigermodells bestimmten analytischen Ergebnisse mit entsprechenden Messungen verglichen. Zusätzlich zur Untersuchung des stationären Betriebsverhaltens wird ein Zyklusprogramm zur Fehlererkennung unter transienten Betriebsbedingungen angegeben. Mit Hilfe mehrerer Beschleunigungs- und Bremszyklen läß t sich ein defekter Rotorstab auch während des schnellen Hochlaufs der mechanisch ungekuppelten Asynchronmaschine, der weniger als 200ms dauert, detektieren. Abschließ end wird anhand von Simulationen und analytischen Rechnungen die VIENNA MONITORING METHOD am Spannungsnetz untersucht. Der Vergleich des Umrichterbetriebs mit der spannungsgespeisten Maschine soll die Robustheit dieser Detektionsmethode, die nahezu unabhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine funktioniert, demonstrieren.