Drehzahlschwankungen

Drehzahlschwankungen bezeichnet die zeitliche Veränderung der Drehzahl eines rotierenden Systems. Sie äußern sich als Abweichung von der nominalen Drehzahl oder als Schwankungsbreite über einen Messzeitraum und können periodisch oder zufällig auftreten.

Ursachen: Hauptursachen sind Lastwechsel und Regelungsreaktionen, Spannungs- oder Frequenzschwankungen im Antrieb sowie mechanische Eigenschaften wie Unwucht, Lagerprobleme, Kopplungsplay oder veränderliche Dämpfung. Zusätzliche Effekte ergeben sich durch Resonanzen im System, Temperaturschwankungen und Schmierzustand, die die Systemdynamik beeinflussen.

Messung und Charakterisierung: Drehzahl wird typischerweise mit Tachosensoren, Hallgebern oder optischen Sensoren erfasst. Die Daten werden als relative oder absolute Abweichung zur Nenn-Drehzahl angegeben. Häufige Kennwerte sind die Amplitude der Schwankung und die dominanten Frequenzen, die durch Spektralanalyse bestimmt werden.

Auswirkungen: Drehzahlschwankungen erzeugen Vibrationen und Geräusche, begünstigen Verschleiß an Lagern, Kupplungen und Getrieben und können die Prozessgenauigkeit, Energieeffizienz sowie die Lebensdauer von Maschinen beeinträchtigen.

Vermeidung und Minderung: Zur Reduktion tragen Maßnahmen wie mechanische Auswuchtung, stabile Kupplungen und regelmäßige Lagerwartung sowie Regelungstechniken wie Softstart, Frequenzumrichter oder PID-Regler bei. Weitere Ansätze umfassen Lastregelung, Dämpfung durch Massen- oder Flywheel-Systeme und sorgfältige Systemauslegung, um Resonanzen zu vermeiden.

Anwendungsbereiche: Drehzahlschwankungen treten in vielen Bereichen auf, etwa in Industrieantrieben, Generatoren, Turbinen, Fahrzeugmotoren oder Wasserkraftanlagen.