Motorgeräusche Durch Umrichterspeisung; Geräuschquellen Des Elektromotors; Magnetische Geräusche Durch Umrichterspeisung - Siemens SIMOTICS GP Projektierungshandbuch

1 Umrichterbetrieb
1.3 Motorgeräusche durch Umrichterspeisung
1.3.1 Geräuschquellen des Elektromotors
Die Gründe für die Geräuschentstehung in Elektromotoren sind vielfältig. Neben
den mechanischen und aerodynamischen Aspekten sind es zusätzlich die
elektromagnetischen Einflüsse, die hier eine entscheidende Rolle spielen. Zum
einen sind es die Anteile, die aus dem Nutzahlverhältnis zwischen Ständer und
Läufer stammen und zum anderen die Anteile, die ihren Ursprung im
Umrichterbetrieb haben. Die gepulste Spannung der speisenden U-Umrichter wird
direkt in die Motorwicklung eingeprägt. Die daraus im Luftspalt der Maschine
entstehenden Oberwellenfelder führen zu magnetisch erzeugten Geräuschen.
Kraftwellen verformen das Blechpaket des Motors in radialer Richtung und
versetzten es in Schwingungen. Die Gefahr einer damit einhergehenden Anregung
der umgebenden mechanischen Bauteile, wie z.B. dem Motorgehäuse, ist bei
umrichtergespeisten Maschinen latent vorhanden [4]. In Abbildung 1-
15Abbildung 1-14 sind die Verhältnisse schematisch dargestellt.
Abbildung 1-14: Schematische Darstellung der möglichen Geräuschquellen eines
1.3.2 Magnetische Geräusche durch Umrichterspeisung
Wegen der harmonischen Anteile der nichtsinusförmigen Spannungen, die vom
Umrichter erzeugt werden, ist das elektromagnetische Geräusch für
umrichtergespeiste und damit drehzahlveränderbare Elektromotoren zunehmend
wichtig. Diese Harmonischen, deren Amplitude und Frequenz vom
Modulationsverfahren des Umrichters abhängen, verursachen
Radialzugkraftwellen. Letztere bewirken, dass das Blechpaket schwingt und sich
diese Schwingungen auch auf andere Komponenten, wie zum Beispiel die
Lüfterhaube, Kühlkanäle, Klemmenkasten usw. übertragen können. Wenn die
Frequenzen der von den Stromharmonischen verursachten Radialzugkraftwellen
nah bei den Eigenfrequenzen von Motorkomponenten oder gar des Gesamtmotors
liegen, verstärken sie dessen Geräuschentwicklung erheblich [4, 5].
In Abbildung 1-15 rechts oben ist der gemessene Zeitverlauf der verketteten
Spannung am Umrichterausgang exemplarisch dargestellt. Die Frequenzanalyse
dieses pulsweitenmodulierten Spannungssignals ist in Abbildung 1-15 rechts unten
gezeigt. Zu erkennen sind signifikante Frequenzanteile, angeordnet in Gruppen,
mit Vielfachen der Frequenz mit der die IGBT's des Umrichters geschaltet werden
und den dazugehörigen Seitenbändern. Wie oben beschrieben werden diese
Spektralanteile durch den Motor als eine Art Lautsprecher abgestrahlt.
Projektierungshandbuch SIMOTICS GP/SD/DP
Beitrags-ID: 109759451, V 2.1,
umrichtergespeisten Elektromotors
03/2019
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