Betriebsverhalten von Induktionsmaschinen mit fehlenden Spulen in der Ständerwicklung

Wicklungsfehler in Ständerwicklungen treten häufig nur in einer oder zwei benachbarten Spulen auf. In diesem Fall wird sehr häufig von den Kunden die Frage gestellt, ob nicht trotzdem ein weiterer Betrieb für eine begrenzte Zeit möglich ist. In dieser Arbeit wird das Betriebsverhalten von solchen Maschinen untersucht, in denen die beschädigten Spulen aus dem Wicklungsverband abgetrennt wurde. Für diesen Zweck wurde ein auf diese Problematik zugeschnittenes Rechenverfahren entwickelt, ausgehend von dem Luftspaltfeld einer einzigen Spule, in dem mit Hilfe des Felddämpfungsfaktors bereits die Rückwirkung der Läuferwicklung enthalten ist. In dem neu entwickelten Algorithmus werden neben dem Grundfeld auch alle wichtigen Wicklungsoberfelder berücksichtigt. Die Berechnungen in dieser Arbeit liefern die Verteilung der Ströme und der Verluste auf alle Zweige der Ständerwicklung, die Läuferverluste, die Drehmoment/Schlupf-Kennlinie, die Amplituden der Pendelmomente doppelter Netzfrequenz und den einseitig magnetischen Zug. Das Berechnungsverfahren wurde mittels einer speziell entworfenen vierpoligen Induktionsmaschine mit Käfigläufer, deren Anschlüsse aller 12 Spulengruppen von außen zugänglich sind, überprüft. Die Übereinstimmung zwischen gerechneten und gemessenen Werten war exzellent. Für zwei Hochspannungsmotoren mit unterschiedlichen Entwurfsmerkmalen wurden weitere Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass man keine Vorhersagen für den Betrieb mit fehlenden Spulen treffen kann, ohne vorher detailierte Berechnungen durchgeführt zu haben. Deshalb barg die bisherige rein phänomenologische Vorgehensweise Risiken in sich. Mit dieser Arbeit wird ein verlässliches Werkzeug geliefert, das eine Verbesserung des Stands der Technik darstellt.