eDrive Testing de HBM: un sistema completo compuesto por el equipo de adquisición de datos Genesis HighSpeed, un módulo de temperatura satélite QuantumX MX1609B opcional y un transductor de par T40.

¿Qué impulsa las máquinas eléctricas y los inversores?: mayor eficacia de análisis con eDrive Testing de HBM

El mundo depende cada vez más de la electricidad. Los sistemas de accionamiento eléctricos están presentes en nuestra vida en muchas formas: desde las lavadoras hasta los coches eléctricos. No obstante, los fabricantes se enfrentan a un desafío: deben mejorar la eficiencia global de los sistemas, inversores y motores eléctricos. Los métodos típicos que se utilizan para hacer pruebas de eficiencia y rendimiento ofrecen resultados con una fiabilidad limitada. Sin embargo, la innovadora solución eDrive Testing de HBM es diferente: combina un transductor de par y un sistema de adquisición de datos de medición con un osciloscopio integrado, lo cual le permite registrar señales mecánicas y eléctricas de forma síncrona y dinámica. Y lo mejor de todo: también permite analizarlas en tiempo real.

Una base de datos sólida es esencial para obtener mejoras significativas en las transmisiones eléctricas, así como en los motores, convertidores y generadores asociados. Los analizadores de potencia clásicos solo son capaces de determinar la eficiencia, pero no la explican. Por lo tanto, los datos obtenidos con ese tipo de instrumentos no se pueden utilizar para aumentar la eficiencia. Se necesita información que permita trazar las pérdidas de eficiencia de forma inequívoca hasta su origen. En la actualidad se están demandando soluciones innovadoras que proporcionen esa información.

"Para mí, eDrive Testing es sinónimo de datos fiables y predictivos en los ensayos con sistemas de accionamiento eléctricos, y una posibilidad de avanzar en el desarrollo de esta tecnología. Ese es precisamente el enfoque de nuestra solución metroló

Hasta ahora no era posible analizar las causas de las pérdidas de energía

Tradicionalmente, se han instalado analizadores de potencia a la entrada de los motores eléctricos y transductores de par a la salida para determinar la eficiencia en la conversión de energía del motor. Este tipo de equipos se siguen utilizando. La diferencia entre la potencia eléctrica medida y la salida mecánica generada por el motor eléctrico es la pérdida de energía.

Ahora bien, este procedimiento no permite extraer conclusiones fiables sobre las causas de esas pérdidas. Además, los instrumentos de medición, que a menudo proceden de distintos fabricantes, deben ser objeto de un laborioso proceso de sincronización antes de las pruebas. Y eso lleva tiempo. Con frecuencia, el proceso desemboca en errores de medición. Asimismo, los requisitos técnicos dificultan las mediciones de potencia altamente dinámicas (más de 50 mediciones por segundo).

Otro de los inconvenientes de los analizadores de potencia disponibles en el mercado es que solo ofrecen resultados finales, cuando son precisamente los datos brutos los que contienen la información esencial para entender los procesos que estudia la investigación fundamental y los que propician enfoques innovadores para mejorar la eficiencia.

La solución pasa por un único sistema sencillo e integrado

HBM ha desarrollado una solución, consistente en un eficiente sistema integral de un único proveedor: una combinación del sistema de adquisición de datos Genesis HighSpeed y el transductor de par T12. Este potente dúo está perfectamente coordinado, de modo que permite llevar a cabo ensayos a largo plazo en sistemas de accionamiento eléctricos, con diagramas de conexión perfectamente conocidos y sin los problemas de la sincronización. Esta combinación hace posibles mediciones continuas de hasta una hora con un máximo de un millón de mediciones por segundo en cada canal.

Los desarrolladores pueden acceder fácilmente a los datos brutos resultantes para llevar a cabo un análisis detallado durante las mediciones. Esto permite obtener un conocimiento de incalculable valor para la optimización de la eficiencia de los sistemas de accionamiento eléctricos. Este nuevo sistema constituye la respuesta de HBM, en forma de desarrollo avanzado, a la demanda de los usuarios de resultados de cálculo. Por ejemplo, el factor de potencia y el momento del entrehierro.

Como empleados de la Universidad Politécnica de Turín que trabajan en el campo de los inversores y las máquinas y sistemas de accionamiento eléctricos, elegimos  Gen3i de HBM como sistema de adquisición y registro de datos para la caracterización, identificación y supervisión de inversores electrónicos de potencia, máquinas eléctricos y transmisiones eléctricas. Elegimos Gen3i porque puede registrar y almacenar magnitudes eléctricas (corrientes y tensiones PWM) y mecánicas (velocidad de giro, par y posición). También nos interesa su rápida frecuencia de muestreo, su alta precisión, la sincronización exacta que tiene en cuenta el retardo de los sensores, y el aislamiento eléctrico. Gen3i aúna las ventajas de un vatímetro a la hora de adquirir datos con las de un potente registrador y analizador de datos, y nos permite posprocesar grandes cantidades de datos de medición procedentes de una transmisión eléctrica“.

Profesores Aldo Boglietti, Radu Bojoi y Paolo Guglielmi, e ingeniero Eric Armando, de la Universidad Politécnica de Turín

Análisis directo de datos en bruto: visualización inmediata de resultados

La potente solución eDrive Testing de HBM guarda en continuo los datos brutos de alta resolución necesarios para conseguir mejoras de eficiencia. Entre ello, corrientes eléctricas, tensión, par, velocidad de giro e incluso la temperatura del motor de un sistema. Una enorme ventaja es que todos los valores de potencia importantes (potencia efectiva, reactiva y aparente, factor de potencia, etc.) se visualizan en tiempo real, igual que con un analizador de potencia.

Pero, además, es posible llevar a cabo análisis posteriores, lo cual constituye la verdadera ventaja del sistema. Gracias a las potentes funciones de cálculo y a una base de datos de fórmulas, se pueden llevar a cabo análisis directamente en el sistema mientras se realizan las mediciones. Antes, esto solo podía hacerse utilizando paquetes matemáticos separados. Ahora, es posible determinar diagramas de circuito equivalente o efectuar transformaciones DQ0, entre otras muchas posibilidades.

Es posible visualizar y acceder a los resultados de inmediato. Además, los resultados se pueden transferir a una hoja de cálculo de Excel con solo pulsar un botón. De este modo, se puede llevar a cabo un análisis del sistema verdaderamente fiable y eficiente. Las mediciones efectuadas con un sistema integrado permiten a los usuarios beneficiarse de un enorme ahorro de tiempo, flexibilidad y un bajo índice de errores.

La página SETUP del software Perception se basa en esta aplicación. En cuanto se selecciona el tipo de circuito y los sensores de corriente, se puede empezar a medir.
La página LIVE del software Perception muestra las magnitudes características calculadas, como los valores RMS, la potencia efectiva, la frecuencia básica o una vista de osciloscopio de las curvas de tiempo y su espectro.
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