eDrive Testing by HBM - ein integrales System bestehend aus Genesis HighSpeed Messdatenerfassung, dem optionalen Temperatursatelliten QuantumX MX1609B und dem Drehmomentaufnehmer T40.

Was elektrische Maschinen und Inverter antreibt: Effizientere Analyse mit eDrive Testing by HBM

Die Welt wird zunehmend elektrisch angetrieben. Ob Waschmaschine oder Elektroauto – elektrische Antriebe beeinflussen unser Leben in verschiedenen Bereichen. Doch die Hersteller stehen vor einer Herausforderung: Der Wirkungsgrad von Elektromotor, Inverter und Gesamtsystem muss gesteigert werden. Gängige Verfahren für Leistungstests und Wirkungsgradmessung bieten nur eine beschränkte Aussagekraft. Anders die innovative eDrive Testing-Lösung von HBM: Die Kombination aus Drehmomentaufnehmer und Messdatenerfassungssystem und integriertem Oszilloskop ermöglicht es, mechanische und elektrische Signale zeitgleich und dynamisch zu erfassen. Und live zu analysieren.

Grundlage jeder tiefer greifenden Verbesserung elektrischer Antriebe und somit von Motoren, Invertern oder Generatoren ist eine solide Datenbasis. Mit einem Leistungsmessgerät lässt sich zwar die Effizienz bestimmen, jedoch nicht begründen. Ansätze zur Effizienzsteigerung lassen sich aus diesen Daten auch nicht ableiten. Dazu werden Informationen benötigt, die eindeutige Rückschlüsse auf die Ursachen des Effizienzverlustes zulassen. Um diese zu erhalten, sind neue innovative Lösungen gefragt.

Ursachen des Energieverlustes bisher nicht analysierbar

"eDrive Testing – das bedeutet für mich elektrische Antriebe so zu testen, dass man zuverlässige und aussagekräftige Daten erhält, die eine zielführende Weiterentwicklung dieser Technologie ermöglichen. Genau dort setzt unsere messtechnische Lösu

Zur Bestimmung des Wirkungsgrades von Elektromotoren werden in der Regel auch heute noch Leistungsanalysatoren am Motoreingang und Drehmomentaufnehmer am Motorausgang eingesetzt. Die Differenz zwischen der jeweils gemessenen elektrischen Leistung und der vom Elektromotor daraus erzeugten mechanischen Leistung ist der Energieverlust.

Aussagen über die Ursachen des Verlustes lassen sich auf diese Weise jedoch nicht treffen. Darüber hinaus müssen die häufig von unterschiedlichen Herstellern stammenden Messgeräte vor jedem Test erst mühsam synchronisiert werden. Dies kostet Zeit. Doch noch häufiger sind Messfehler die Folge. Hochdynamische Leistungsmessungen mit mehr als 50 Messungen pro Sekunde sind technisch ebenfalls schwierig.

Ein weiteres Manko gängiger Leistungsanalysatoren ist zudem, dass sie lediglich Endergebnisse liefern. In der Grundlagenforschung liefern dagegen gerade die Rohdaten die entscheidenden Erkenntnisse zum Verständnis der Vorgänge und damit wertvolle Ansätze für mehr Effizienz.

Die Lösung für mehr Effizienz: eDrive Testing by HBM

HBM verspricht mit einem effizienten integralen System aus einer Hand Abhilfe: der Kombination aus Genesis HighSpeed Messdatenerfassung und dem Drehmomentaufnehmer T12. Das perfekt aufeinander abgestimmte Power-Duo ermöglicht es, Langzeittests elektrischer Antriebe mit exakt definierten Kennfeldern ohne lästiges Synchronisieren durchzuführen. Kontinuierliche Messungen von bis zu einer Stunde Dauer und mit bis zu einer Millionen Messungen in der Sekunde je Kanal sind somit ein Kinderspiel.

Die dabei gewonnen Rohdaten stehen Entwicklern bereits während der Messung zur genauen Auswertung zur Verfügung. Auf dieser Basis lassen sich wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Effizienz elektrischer Antriebe gewinnen. Und auch dem Wunsch von Anwendern nach Rechenergebnissen wie dem Leistungsfaktor oder dem Luftspaltmoment trägt HBM mit dem neuen System durch entsprechende Weiterentwicklung Rechnung.

„Als Mitarbeiter der Polytechnischen Universität Turin, die im Bereich Stromrichter, elektrische Maschinen und Antriebe arbeiten, haben wir uns für Gen3i von HBM als Datenrekorder und -erfassungssystem entschieden, um damit leistungselektronische Umrichter, elektrische Maschinen und Antriebe zu charakterisieren, zu identifizieren und zu überwachen. Die Entscheidung basiert auf der Tatsache, dass Gen3i elektrische (PWM-Spannungen und -Ströme) und mechanische (Drehzahl, Drehmoment, Position) Größen erfassen und speichern kann und hohe Messraten, hohe Präzision, genaue Synchronisation unter Berücksichtigung der Verzögerungen der Sensoren und ebenso galvanische Trennung bietet. Dadurch kombiniert Gen3i die Vorteile, die ein Leistungsmessgerät bei der Erfassung bietet, mit denen eines leistungsstarken Datensammlers bzw. -analysators und ermöglicht das Post-Processing großer, am elektrischen Antrieb gemessener Datenmengen.“

Prof. Aldo Boglietti, Prof. Radu Bojoi, Prof. Paolo Guglielmi, Ing. Eric Armando, Polytechnische Universität Turin

Rohdaten live analysieren und Ergebnisse direkt einsehen

Die leistungsfähige eDrive Testing-Lösung von HBM speichert kontinuierlich und hoch aufgelöst alle zur Effizienzsteigerung nötigen relevanten Rohdaten sowie elektrische Ströme, Spannungen, Drehmoment, Drehzahl, ja selbst die Motortemperatur in einem System. Ein weiteres Plus: Alle wichtigen Leistungswerte (Wirk-, Blind-, Scheinleistung, Leistungsfaktior usw.) werden wie bei einem Leistungsmessgerät in Echtzeit angezeigt.

Der eigentliche Nutzen des Systems zeigt sich bei weiterführenden Analysen. Mithilfe  leistungsfähiger Rechenfunktionen und einer Formeldatenbank lassen sich Analysen direkt im Messsystem noch während laufender Messungen durchführen, die bislang nur mit separaten Mathematikpaketen möglich waren. Analysen wie Ersatzschaltbildermittlung oder eine DQ0-Transformation sind nurein paar der schier unbegrenzten Möglichkeiten. Die Ergebnisse werden direkt dargestellt und können beispielsweise auf Knopfdruck in eine Excel-Tabelle übertragen werden.

Eine wirklich zuverlässige und effiziente Antriebsanalyse ist damit endlich möglich. Anwender profitieren von einer enormen Zeitersparnis, Flexibilität und geringeren Fehlerquote durch die Messung mit einem integrierten System.

Das SETUP-Sheet der Perception Software orientiert sich an der Applikation. Nach Wahl der Schaltungsart und der Stromsensoren ist man sofort messbereit.
Das LIVE-Sheet der Perception Software zeigt zeitgleich die berechneten Kenngrössen wie RMS-Werte, Wirkleistung, Grundfrequenz, eine Oszilloskop-Darstellung der Zeitverläufe und deren Spektrum an.
Kontakt / Fragen? Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.