Schlüsselwort: robuste Regelung

Magnetgelagerter Schleuderprüfstand zur Untersuchung der Betriebsfestigkeit von Faserverbund-Rotoren

Magnetgelagerter Schleuderprüfstand zur Untersuchung der Betriebsfestigkeit von Faserverbund-Rotoren von Franz, Daniel
Im Rahmen der Energiewende gewinnt die dezentrale Speicherung elektrischer Energie zunehmend an Bedeutung. Eine Speichertechnologie mit großem Potential sind kinetische Energiespeicher in Außenläuferbauform. Die Außenläuferbauform, bei der die Schwungmasse als Hohlzylinder aus einem Faser-Kunststoff-Verbund ausgeführt ist, verspricht eine hohe Energiedichte und geringe Verluste. Nachteilig sind ihre hohen Anschaffungskosten. Diese resultieren nicht zuletzt auch daraus, dass die Auslegung der Rotoren meist konservativ erfolgt, da über ihre zyklische Festigkeit kaum experimentelle Untersuchungen vorliegen. Um die zyklische Festigkeit zu untersuchen wird in dieser Arbeit ein Schleuderprüfstand entworfen und aufgebaut, mit dem Hohlzylinder-Proben aus Faser-Kunststoff-Verbund zyklisch auf hohe Drehzahlen beschleunigt und wieder abgebremst werden, bis es zu einem Probenversagen kommt. Besondere Herausforderungen resultieren hierbei aus den niederfrequenten und stark drehzahlabhängigen Biegeeigenfrequenzen des Rotors. Um diese zu stabilisieren, erfolgt die Lagerung der Antriebswelle mittels aktiver Magnetlager. Diese berührungslose Lagerung verhindert zudem mechanischen Verschleiß und reduziert die energetischen Verluste. Aufgrund der hohen Drehzahlen wird der Rotor im Vakuum betrieben, weshalb bereits geringe rotorseitige Verluste zu einem Überhitzen des Rotors führen können. Ein wesentlicher Anteil dieser Verluste resultiert aus der Vormagnetisierung der radialen Magnetlager. Daher wird im Rahmen einer robusten Reglerauslegung für die radialen Magnetlager untersucht, wie weit der Vormagnetisierungsstrom bei der hier verwendeten linearen Regelung gesenkt werden kann.
Aktualisiert: 2021-10-21
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Aktive Schwingungsreduktion durch Magnetführungen

Aktive Schwingungsreduktion durch Magnetführungen von Neuber, Cord Ch, Wallaschek, Jörg
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Reduktion von das Bearbeitungsergebnis beeinträchtigenden Schwingungen im Fräsbetrieb von Werkzeugmaschinen mit Hilfe des Einsatzes aktiver Magnetführungen. Bei den Untersuchungen zur aktiven Schwingungsreduktion werden sowohl Starrkörperschwingungen einer Maschinenachse, als auch die Schwingungen der elastischen Struktur betrachtet. Zur Reduktion von Starrkörperschwingungen wird ein Verfahren zur aktiven Schwingungskompensation auf eine Werkzeugmaschine mit magnetgeführter Achse, die sogenannte schnelle Maschine, übertragen. Durch die Untersuchung im Fräsbetrieb wird gezeigt, dass durch das aktive Verfahren eine deutliche Schwingungsreduktion sowie eine Erhöhung der Bearbeitungsqualität erreicht wird. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Dämpfung von Schwingungen der elastischen Struktur mit Hilfe robuster Regelungsansätze. Neben einer allgemeinen Einführung in das Verfahren wird auf die Modellierung der elastischen Strukturen eingegangen. Die Regler werden an der schnellen Maschine sowohl bei Aufschaltung synthetischer Störgrößen, als auch unter Störeinflüssen im Fräsbetrieb untersucht. Das Verhalten der robusten Regelung wird mit einer Schwingungsdämpfung durch Beschleunigungsrückführung verglichen. Anhand verschiedener Untersuchungen wird aufgezeigt, dass eine hohe Schwingungsdämpfung erreicht werden kann.
Aktualisiert: 2019-10-17
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