Elektrische Maschinen und das jeweilige Fundament weisen ge- meinsame Systemeigenfrequenzen auf. Maschinensysteme bzw. e- lektrische Maschinen werden insbesondere entsprechend gülti- ger Normen und Spezifikationen hinsichtlich ihres Schwin- gungsverhaltens meist für eine harte Aufstellung ausgelegt.

Elektrische Maschinen-Fundament-Systeme, deren Systemeigen- frequenzen den Anregungsfrequenzen aus Drehfrequenz und/oder vorzugsweise bei 2-poligen Maschinen der doppelten Netzfre- quenz entsprechend, können zu erheblichen Schwingungsproble- men führen. Motoren, die bei Abnahmeprüfungen, bei denen "harte"Fundamente vorhanden sind, keine schwingungstechni- schen Beanstandungen aufweisen, können bei Kunden mit"wei- chen"Fundamenten dennoch zu Schwingungsproblemen führen. Bei einer vorgesehenen Aufstellung des Maschinensystems auf einem Fundament wird bei der Auslegung des Fundamentes seitens ei- nes Anlagenbauers häufig das Schwingungsverhalten des Maschi- nensystems auf einem Originalfundament nicht betrachtet. Dies führt in vielen Fällen dazu, dass eine elastische Aufstellung vorliegt. Durch eine elastische Aufstellung werden jedoch die Systemeigenfrequenzen des Maschinensystems bzw. der elektri- schen Maschine verändert. Dies kann zu Schwingungsproblemen führen, wenn eine der Systemeigenfrequenzen des Maschinensys-

tems bzw. der elektrischen Maschine im Bereich einer anregen- den Frequenz liegt.

Ergeben sich beispielsweise Schwingungsprobleme im Betrieb des Maschinensystems oder werden Schwingungsanforderungen von Normen oder Kunden nicht erfüllt so sind derartige Schwin- gungsprobleme, welche insbesondere durch einen resonanznahen Betrieb hervorgerufen sind, beispielsweise durch zumindest der folgenden Maßnahmen möglicherweise überwindbar : 1) Änderung der Fundamentsteifigkeit, problematisch ist jedoch a) Meist nachträglich nicht möglich. b) Bei Änderung des Fundaments wird oftmals nicht nur die eine gewünschte Steifigkeitsrichtung geändert, sondern auch die anderen Steifigkeitsrichtungen mit verändert. c) Oftmals ist die Ermittlung der Fundamentsteifigkeit schwierig 2) Betriebswuchten der Maschine auf originalem Fundament zur Minimierung der Anregung ; 3) Entwicklung/Bau neuer Rotoren ; => Verzögerung hinsichtlich Inbetriebsetzung.

Derartige Maßnahmen sind äußerst aufwendig, kostenintensiv bzw. auch zeitintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Maschinensystem bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines Maschinensystems anzugeben, bei dem auftretende Schwingungsprobleme in einfacher Weise gelöst werden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Maschi- nensystem mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. durch ein Maschinensystem mit den Merkmalen nach Anspruch 2 bzw. durch ein Verfahren zum Betrieb eines Maschinensystems mit den Merkmalen nach Anspruch 10. Die Unteransprüche 3 bis 9 bzw.

11 bis 13 sind erfinderische Weiterbildungen des Maschinen- systems bzw. des Verfahrens. Die Aufgabe wird ferner gelöst

durch die Verwendung des Verfahrens bei einem Maschinensys- tem.

Ein Maschinensystem weist eine elektrische Maschine und einen Anbau auf. Der Anbau ist mittels eines Befestigungssystems an der elektrischen Maschine angebracht. Ein erstes Befesti- gungssystem ist dabei durch ein zweites Befestigungssystem austauschbar, wobei das erste Befestigungssystem und das zweite Befestigungssystem von einem unterschiedlichen Typ sind. Durch den Austausch der Befestigungssysteme unter- schiedlichen Typs ist eine Änderung des Schwingungsverhaltens des Maschinensystems erzielbar.

Ein Befestigungssystem ist beispielsweise eine Schraubverbin- dung, welche zumindest eine Schraube und ein korrespondieren- des Innengewinde bzw. eine Mutter aufweist. Die Schraube ist beispielsweise derart ausführbar, dass diese eine bestimmte Elastizität bzw. Federeigenschaft aufweist. Es sind Schrauben mit unterschiedlichen Eigenschaften ausbildbar. Das Befesti- gungssystem weist beispielsweise weiterhin eine Unterleg- scheibe bzw. einen Sprengring oder ähnliches auf.

Die Lösung der Aufgabe gelingt ferner durch ein Maschinensys- tem, welches eine elektrische Maschine und einen Anbau auf- weist, wobei der Anbau an der elektrischen Maschine mittels eines Befestigungssystems angebracht ist, wobei das Maschi- nensystem verschiedene Befestigungsstellen für die Anbringung des Anbaues an der elektrischen Maschine mittels Befesti- gungssysteme aufweist. Verschiedene Befestigungsstellen sind beispielsweise Bohrungen in einem Gehäuses einer elektrischen Maschine, welche zur Aufnahme von Schrauben vorgesehen sind.

Mittels der Schrauben ist der Anbau an die elektrische Ma- schine über einen Schraubenkopf oder einer Mutter bzw. ein in den Anbau bzw. in der elektrischen Maschine integriertes Innengewinde anbringbar. Die Befestigungsstellen sind nur teilweise durch ein Befestigungssystem belegt. Durch einen Wechsel der Belegung und/oder der Belegungsanzahl der Befes-

tigungsstellen mit den Befestigungssystemen ist eine Änderung des Schwingungsverhaltens des Maschinensystems erzielbar. Das Schwingungsverhalten des Maschinensystems ist abhängig, ins- besondere vom Anbau der elektrischen Maschine und dem Funda- ment auf dem das Maschinensystem angebracht ist bzw. auch von den Kopplungseigenschaften der Kopplung von Anbau und elekt- rischer Maschine.

Durch den Wechsel verschiedener Befestigungsstellen bzw. durch die Auswahl verschiedener möglicher verwendbarer Befes- tigungsstellen ist der Anbau an auswählbaren Befestigungs- stellen, d. h. an auswählbaren Orten der Befestigung an die elektrische Maschine anbringbar. Da die Kopplungssteifigkei- ten bei einer unterschiedlichen Auswahl von Befestigungsstel- len auch unterschiedlich auf den Anbau bzw. die elektrische Maschine wirken ist dadurch ein Einfluss auf das Schwingungs- verhalten des Maschinensystems erzielbar. Bezüglich der Schwingungseigenschaft ist auch zu unterscheiden welche Rich- tungskomponenten eine Schwingung aufweisen kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erstes Befesti- gungssystem durch ein zweites Befestigungssystem unterschied- lichen Typs austauschbar, wobei durch derartigen Austausch eine Änderung des Schwingungsverhaltens des Maschinensystems erzielbar ist. Die Auswahl unterschiedlicher Befestigungssys- teme, d. h. Befestigungssysteme unterschiedlichen Typs ist kombinierbar mit der Auswahl unterschiedlicher Befestigungs- stellen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Befestigungs- system ein Kopplungselement auf. Das Kopplungselement ist insbesondere bei einer Schraubverbindung einsetzbar, wobei das Kopplungselement durch die Ausbildung der Schraubverbin- dung zwischen der elektrischen Maschine und dem Anbau liegt.

Die Lage des Kopplungselementes ist beispielsweise direkt bei einer Schraubverbindung oder von dieser Schraubverbindung entfernt. Ein Beispiel für ein Kopplungselement ist neben ei-

ner Beilagscheibe, einem Sprengring oder ähnlichen auch eine Gummilippe oder ein Abdichtring, welche insbesondere für eine Abdichtung verwendbar ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Befestigungssys- tem oder das Kopplungselement als eine Feder und/oder als ein Dämpfer ausgebildet. Durch Feder-bzw. Dämpfereigenschaften des Kopplungselementes lässt sich das Schwingungsverhalten des Maschinensystems verändern bzw. abstimmen.

Als Material für das Kopplungselement bzw. für das Befesti- gungssystem ist beispielsweise ein Gummimaterial oder ein Kunststoffmaterial einsetzbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Befestigungs- system und/oder das Kopplungssystem einen Tilger auf. Ein Tilger ist zur Aufnahme von Schwingungsenergie vorgesehen, so dass ein in Schwingung geratenes Maschinensystem durch Entzug von Energie in seiner Schwingung dämpfbar ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Anbau an die e- lektrische Maschine ein Aufsatzkühler der elektrischen Ma- schine. Der Aufsatzkühler ist zur Kühlung der elektrischen Maschine vorgesehen. Derartige Aufsatzkühler weisen eine aus- reichende Masse auf um das Maschinensystem in seinem Schwin- gungsverhalten zu beeinflussen. Weiterhin sind Aufsatzkühler bereits durch Befestigungssysteme an eine elektrische Maschi- ne angebracht. Aufsatzkühler sind beispielsweise als Luft- Luft-Kühler oder auch als Luft-Wasser-Kühler ausführbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Anbau bereits verschiedene Befestigungssysteme zur elektrischen Ma- schine auf, wobei die verschiedenen Befestigungssysteme un- terschiedlichen Typs sind. Durch Auswahl der zur Befestigung vorgesehenen Befestigungssysteme ist dann das Schwingungsver- halten des Maschinensystems veränderbar. Weist beispielsweise eine Schraubverbindung ein Kopplungselement wie z. B. ein Gum-

mistück zwischen dem Anbau und der elektrischen Maschine ins- besondere dem Gehäuse der elektrischen Maschine auf, so ist die Schwingungseigenschaft des Maschinensystems durch den Er- satz-des Kopplungselementes mit einem weicheren oder einem härterem Kopplungselement abänderbar.

Durch die Veränderung der Systemeigenfrequenz des Maschinen- systems sind Schwingungsprobleme reduzierbar. Probleme ent- stehen insbesondere durch Anregungen bei der Eigenfrequenz des Maschinensystems. Die Eigenfrequenz ist also abzuändern.

Die Veränderung der Systemeigenfrequenz gelingt insbesondere durch ein Einstellen einer Federankopplung zwischen Anbau und elektrischer Maschine. Die Federankopplung ist mittels des Befestigungssystems ausgeführt. Beispielsweise können dadurch bei Maschinensystemen, welche eine elektrische Maschine mit einem Aufsatzkühler aufweisen bei einer elastischen Aufstel- lung der elektrischen Maschine durch eine Änderung der Stei- figkeit der Ankopplung des Aufsatzkühlers die Systemeigenfre- quenz des Maschinensystems verschoben werden, so dass Schwin- gungsprobleme aufgrund Resonanznähe verhindert werden können.

Zusätzlich ist bei Kenntnis der Fundamentsteifigkeit der Auf- satzkühler durch geeignete Wahl der Kühlerkopplungssteifig- keit als Tilger eingesetzt werden um die Schwingungsamplitu- den eines Rotors oder eines Ständers der elektrischen Maschi- ne oder die Amplitudendifferenz zwischen Ständer und Rotor zu tilgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Motorsys- tems weist der Anbau zumindest 1/20 der Masse der elektri- schen Maschine auf.

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Maschinensystems, wel- ches eine elektrische Maschine und einen Anbau aufweist, wo- bei der Anbau an der elektrischen Maschine mittels eines Be- festigungssystems angebracht ist, ist zumindest ein erstes Befestigungssystem durch ein zweites Befestigungssystem un- terschiedlichen Typs austauschbar, wobei dadurch, dass das

erste Befestigungssystem durch ein zweites Befestigungssystem unterschiedlichen Typs ausgetauscht wird, dass Schwingungs- verhalten des Maschinensystems verändert wird.

In einem weiteren Verfahren zum Betrieb eines Maschinensys- tems, welches eine elektrische Maschine und einen Anbau auf- weist, wobei der Anbau an der elektrischen Maschine mittels eines Befestigungssystems angebracht ist und das Maschinen- system verschiedene Befestigungsstellen für die Anbringung des Anbaues an der elektrischen Maschine mittels Befesti- gungssystemen aufweist, werden die Befestigungsstellen nur teilweise durch ein Befestigungssystem belegt, wonach die Be- legung der Befestigungsstellen mit den Befestigungssystemen geändert wird, wonach insbesondere das Schwingungsverhalten des Maschinensystems abgeändert ist.

Weist ein Maschinensystem unterschiedliche Befestigungsstel- len auf, ist neben der Auswahl der Befestigungsstellen auch eine Auswahl von Befestigungssystemen unterschiedlichen Typs möglich. Wird ein erstes Befestigungssystem durch ein zweites Befestigungssystem unterschiedlichen Typs ausgetauscht, führt dies zu einer Änderung des Schwingungsverhaltens des Maschi- nensystems.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Auswahl der Befestigungs- stellen zur Anbringung eines Befestigungssystems kombiniert wird mit der Auswahl verschiedener Befestigungssysteme unter- schiedlichen Typs. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Varianz möglicher Veränderungen der Eigenfrequenz des Maschi- nensystems.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeich- nungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt : FIG 1 ein Maschinensystem 1, FIG 2 ein Befestigungssystem, FIG 3 unterschiedliche Befestigungsstellen,

FIG 4 ein Dreimassenschwingungsmodell, FIG 5 Biegeeigenfrequenzen und FIG 6 Systemeigenfrequenzen in Abhängigkeit einer Kühleran- kopplungssteifigkeit.

Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt ein Maschinensystem 1. Das Maschinensystem 1 weist eine elektrische Maschine 2 und einen Anbau 3 auf. Der Anbau 3 ist ein Aufsatzkühler. Die elektri- sche Maschine weist weiterhin einen Läufer 9, einen Ständer 7 und ein Gehäuse 5 auf. Der Anbau 3 ist mittels der Befesti- gungssystemen 11 und 12 an der elektrischen Maschine 2 befes- tigt. Die Befestigung erfolgt an Befestigungsstellen 13, 15, 17 und 19. Die Befestigung ist beispielsweise eine Schrauben- verbindung 21.

Die Darstellung gemäß FIG 2 zeigt einen Ausdruck aus den Ge- häuse 5 der elektrischen Maschine, wobei das Gehäuse 5 ein Innengewinde 26 aufweist. In das Innengewinde ist eine Schraube 28 eingedreht. Mittels eines Schraubenkopfes 30 er- folgt eine Verbindung zwischen dem Anbau 3 und dem Gehäuse 5 der elektrischen Maschine. Zwischen dem Anbau 3 und dem Ge- häuse 5 befindet sich ein Kopplungselement 23. Dieses Kopp- lungselement weist eine Bohrung 32 zur Durchführung der Schraube 28 auf. Das Kopplungselement 23 ist beispielsweise durch das Kopplungselement 24 ersetzbar, wobei die Kopplungs- elemente 23 und 24 von unterschiedlichen Typs sind. Sie un- terscheiden sich beispielsweise durch die Dicke bzw. auch durch das Material. Neben direkt an der Befestigungsstelle 20 befindlichen Kopplungselementen 23,24 sind auch alternativ oder in Kombination Kopplungselemente 25 einsetzbar, welche von der Befestigungsstelle 20 entfernt sind.

Die Darstellung gemäß FIG 3 dient zur Darstellung verschiede- ner Befestigungsstellen. Weist ein Gehäuse 5 verschiedene Be- festigungsstellen auf, so sind beispielsweise nur die Hälfte dieser Befestigungsstellen jeweils für die Befestigung eines Anbaues notwendig. Im vorliegenden Beispiel sind die Befesti-

gungsstellen durch befüllte bzw. unbefüllte Kreise darge- stellt. Ein Anbau ist beispielsweise durch die Befestigungs- stellen 41,43, 45, 47,49, 51 und 53 an ein Gehäuse anbring- bar, wobei auch eine Befestigung des Anbaues an den Befesti- gungsstellen 42,44, 46,48, 50,52 und 53 möglich ist. Durch die Auswahl der Befestigungsstellen lässt sich die Ankopplung des Anbaues an die elektrische Maschine ändern. Durch die Än- derungen der Ankopplung ändert sich die Schwingungseigen- schaft des Maschinensystems.

Die Darstellung gemäß FIG 3 zeigt ein Schwingungsmodell. Es ist ein Dreimassenschwingungsmodell dargestellt, wobei die Dreimassen ml, m2 und m3 die Hauptmassen eines Maschinensys- tems darstellen. mi stellt beispielsweise die Motorgesamtmas- se abzüglich der Massen m2 und m3 dar. Als m2 ist die Läufer- masse bezeichnet. m3 ist die Masse des Aufsatzes, d. h. bei- spielsweise die Masse eines Aufsatzkühlers einer elektrischen Maschine. Über eine Kraft F ist das Dreimassensystem harmo- nisch anregbar. Das Schwingungsmodell beschreibt die Transla- tion in vertikaler Richtung. Die Dreimassen Ständer, Läufer und Kühler sind elastisch miteinander verbunden. Das Schwin- gungssystem wird durch eine harmonische Anregung der Läufer- masse z. B. durch eine Unwuchtanregung zu erzwungenen Schwin- gungen angeregt. Die Steifigkeit innerhalb des Systems wird durch die Faktoren cl, c2 und C3 gegeben. Dabei stellt cl die vertikale Fundamentsteifigkeit dar. c2 steht für die vertika- le Steifigkeit zwischen Läufermasse und Ständermasse, wobei diese aus der ersten Biegeeigenform in z-Richtung berechnet ist. Der Parameter C3 repräsentiert die vertikale Steifigkeit der tragenden Gummielemente zwischen dem Ständer und dem An- bau, insbesondere dem Ausatzkühler. Mit 8 ist die Läuferex- zentrizität bezeichnet.

Die Schwingungsamplituden bei harmonischer Anregung des Läu- fers ergeben sich wie folgt :

Durch die Veränderung der Steifigkeit der Kopplung zwischen Anbau und elektrischer Maschine lassen sich die Systemeigen- frequenzen und somit die Resonanzstellen verschieben, da a eine Funktion von C3 ist. Die Steifigkeit wird beispielsweise dadurch verändert, dass Kopplungselemente wie beispielsweise Gummielemente unterschiedlichen Typs, also unterschiedlicher Steifigkeit verwendet werden. a = (-mi'Q + Ci + es + c3) # (m2 # #2 - c2) # (m3 # #2 - c3) + c22 # (m3 # #2 - c3) + c32 # (m2 # #2 - c2) In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Masse des Anbau- es, wie z. B. des Aufsatzkühlers als Tilger einsetzbar. Bei vorgegebener Fundamentsteifigkeit ist also die Kühlermasse als Tilger einzusetzen. Dies kann ebenfalls durch geeignete Wahl der Kühlerankopplungssteifigkeit c3 erfolgen.

Tilgen der Schwinungsamplitude zip (Ständeramplitude) : Die Schwingungsamplitude wird getilgt (z1p = 0) bei der Kühlerankopplungssteifigkeit C3 : c3 = m3##2 Mit dieser Kühlerankopplungssteifigkeit C3 ergeben sich die Amplituden :

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass je höher die Aufstel- lungsfrequenz ist, desto näher liegt die Nullstelle an der Resonanz. Grund hierfür ist, dass die 1. Systemeigenfrequenz asymptotisch mit steigender Aufstellungsfrequenz gegen Grenz- wert läuft : Tilgen der Schwingungsamplitude zip (Läuferamplitude) : Die Schwingungsamplitude wird getilgt (Z2p = 0) bei der Kühlerankopplungssteifigkeit C3 : Mit dieser Kühlerankopplungssteifigkeit c3 ergeben sich die Amplituden : Die Schwingungsamplitude zip kann nicht getilgt werden.

Tilgen der Schwingungsamplitudendifferenz zwischen Ständer und Läufer : Izip-, Z2pl

Die Schwingungsamplitudendifferenz |z1p-z2plwird getilgt (IZ"-Z2p1=0) bei der Kühlerankopplungssteifigkeit C3 : Mit dieser Kühlerankopplungssteifigkeit c3 ergeben sich die Amplituden : Die Schwingungsamplitude Z3p kann nicht getilgt werden.

Zur Berechnung eines Tilgens der Schwingungsamplitudendiffe- renz zwischen Ständer und Läufer pip-p kann beispielsweise wie folgt verfahren werden.

Daraus ergibt sich, dass keine Relativbewegung zwischen Läu- fermasse und Ständermasse mehr vorhanden ist.

Die Darstellung gemäß FIG 5 zeigt die Abhängigkeit einer ers- ten Biegeeigenfrequenz Y bzw. Z bei Gleitlagerung mit Zylin- derschale von der Rotoreigenfrequenz. Auf der Abzisse ist die Rotoreigenfrequenz bei Starterlagerung aufgetragen. Auf der Ortinade ist die Rotoreigenfrequenz bei Gleitlagerung aufge- tragen.

Die Darstellung gemäß FIG 6 zeigt ein Beispiel für eine Reso- nanzverschiebung. Im übrigen ist ein Befestigungssystem oder

sind mehrere Befestigungssysteme vorgesehen ist. Ein Befesti- gungssystem ist beispielsweise eine Schraubverbindung, welche eine Schraube bzw. eine Mutter bzw. ein Innengewinde auf- weist. Ein Beispiel für einen Anbau ist ein Aufsatzkühler für eine elektrische Maschine.

Bei einer vorgegebenen Fundamentsteifigkeit cl tritt in die- sem Beispiel bei einem 50 Hz Betrieb Resonanz auf, da die 3.

Systemeigenfrequenz ebenfalls bei circa 50 Hz liegt.

Durch die Veränderung der Kühlerankopplungssteifigkeit C3 können die Systemeigenfrequenzen verschoben werden. Mit stei- gender Steifigkeit C3 erhöhen sich die Systemeigenfrequenzen.

In dem vorhanden Beispiel kann durch die Erhöhung der Küh- lerankopplungssteifigkeit von : C3= 5, 4 kNImm => 80 kNImm ein ausreichender Abstand der Systemeigenfrequenzen zu der anregenden Rotordrehfrequenz 9 eingehalten werden. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass mit zunehmender Kühleran- kopplungssteifigkeit die Struktursteifigkeit des Kühlers an Bedeutung hinsichtlich der Systemeigenfrequenzen gewinnt.

Eine Anpassung der Maschine hinsichtlich Schwingungsoptimie- rung auf ein vorgegebenes Fundament ist also möglich.

Durch eine einfache Maßnahme und zwar die Variation der Küh- lerankopplungssteifigkeit kann das Schwingungsverhalten opti- miert werden. Resonanzen können verschoben, Amplituden bzw.

Amplitudendifferenzen minimiert werden. Diese Maßnahme ist weit aus kostengünstiger und wesentlich weniger zeitintensiv bislang durchgeführte Maßnahmen.

Vorteile der Erfindung ergeben sich auch daraus, dass eine Änderung einfach auf einer Anlage bzw. am Aufstellungsort des Maschinensystems durchführbar sind. Dies erhöht den Kunden- nutzen.