Erstellung von Wirkungsgrad- und Verlustkennfeldern für Wechselstrommotoren mit dem Datenrekorder GEN3i
Hinweis für den Leser: Diese Arbeit ist im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit von HBM und dem Politecnico di Torino entstanden und stellt keinen Interessenkonflikt mit anderen, von den Autoren verfassten IEEE-Publikationen dar.
Die Vorgabe, Energie zu sparen, hat die Aufmerksamkeit der Industrie auf Elektromotoren mit höherem Wirkungsgrad gelenkt. Aufgrund ihrer im Vergleich zu anderen Motortypen hohen Drehmomentdichte und ihres hohen Wirkungsgrads haben bürstenlose Synchronmotoren mit Permanentmagnet (PM) ihren Marktanteil bei drehzahlveränderbaren Antrieben (Adjustable Speed Drives, ASD) für industrielle Anwendungen, Verkehr, Energieerzeugung und Haushaltsgeräte in beeindruckender Weise gesteigert. In der Literatur werden viele verschiedene Bauformen von PM-Motoren beschrieben: Motoren mit Oberflächenbestückung (Surface Mount, SM), Motoren mit eingelassenem Permanentmagnet (Inset PM), Motoren mit vergrabenem Permanentmagnet (Internal Permanent Magnet, IPM) und PM-unterstützte synchrone Reluktanzmotoren (SynchRel).
Magnetlose Wechselstrommaschinen haben zwar einen geringeren Wirkungsgrad als Maschinen mit Permanentmagnet, in Umgebungen mit hohen Temperaturen sowie für Anwendungen, die eine sehr hohe Zuverlässigkeit erfordern, werden sie jedoch bevorzugt. Bei den in Flugzeugen eingesetzten Generatoren handelt es sich beispielsweise um dreistufige bürstenlose Wicklungsfeld-Synchrongeneratoren. SynchRel-Motoren sind bereits als möglicher Ersatz für Asynchronmotoren bei drehzahlvariablen Heizungspumpen auf dem Markt.
Unabhängig von der Bauform der Maschine muss ihre Regelung die bestmögliche Leistung für die jeweilige Anwendung erzielen. Deshalb müssen die Kennlinien der Maschine korrekt bestimmt werden, um zu verstehen, ob sie die Anforderungen ihrer Anwendung erfüllt.
In dieser Abhandlung wird ein automatisiertes Verfahren zur Erstellung von Wirkungsgrad- und Verlustkennfeldern von Wechselstrommotoren mit dem Datenrekorder GEN3i von HBM beschrieben.