eDrive Testing della HBM – un sistema integrato consistente nell'acquisizione dati di misura Genesis HighSpeed, un satellite opzionale QuantumX MX1609B per temperatura ed il torsiometro T40.

Cosa aziona le macchine elettriche e gli inverter: analisi più efficiente con eDrive Testing della HBM

Il mondo è sempre più elettrificato. Gli azionamenti elettrici influenzano la nostra vita in un vasto numero di modi, dalle lavatrici alle automobili elettriche. Tuttavia, i produttori devono affrontare una sfida - essi devono migliorare il rendimento globale dei motori elettrici, inverter e sistemi. I metodi standard usati per le prove prestazionali e misurazione del rendimento forniscono risultati con limitata affidabilità. L'innovativa  soluzione eDrive Testing della HBM è ben diversa; essa combina il torsiometro ed il sistema di acquisizione dei dati di misura con un oscilloscopio integrato, rendendo possibile la registrazione sincrona e dinamica di segnali meccanici ed elettrici. Ed ancor meglio, li analizziamo in tempo reale.

Una solida banca dati è la base di qualsiasi profondo miglioramento degli azionamenti e dei motori elettrici, invertitori e generatori da essi alimentati. Un misuratore di potenza può solo determinare il rendimento, non spiegarlo. I dati rilevati in tal modo non possono servire come base per migliorare il rendimento. Sono necessarie informazioni utilizzabili per tracciare le perdite di efficienza e da cui trarre inequivocabili conclusioni sulla loro causa. Per ottenere quanto affermato sono necessarie nuove ed innovative soluzioni.

Analizzare le cause della perdita di energia è stato finora impossibile

"Per me, eDrive Testing significa ottenere dati affidabili e predittivi mediante le prove sugli azionamenti elettrici, allo scopo di portare avanti lo sviluppo di questa tecnologia. Ciò è precisamente l'approccio della nostra soluzione metrologica." Kla

Per determinare il rendimento dei motori elettrici vengono ancor oggi collegati i misuratori di potenza all'ingresso del motore ed i torsiometri alla loro uscita. La differenza fra la potenza elettrica misurata in ingresso e quella meccanica in uscita corrisponde alla perdita di energia.

Ma, con tale modalità, è impossibile trarre conclusioni concernenti le cause della perdita di energia. Inoltre, gli strumenti di misura spesso provenienti da diversi produttori, devono essere laboriosamente sincronizzati all'inizio di ogni prova, impiegando molto tempo. Molto spesso tale processo comporta notevoli errori di misura. Le misurazioni dinamiche della potenza con oltre 50 rilevazioni al secondo sono difficili a causa delle esigenze tecniche.

Un altro difetto dei misuratori di potenza disponibili in commercio è che essi forniscono soltanto i risultati finali. Tuttavia, nella ricerca di base, sono i dati grezzi quelli che forniscono le informazioni cruciali per la conoscenza e la comprensione dei processi, essendo quindi il punto di partenza per migliorare l'efficienza.

Un semplice sistema integrato è la soluzione

La HBM ha scoperto la soluzione: un efficiente sistema integrato proveniente da un solo produttore, combinando l'acquisizione dati Genesis HighSpeed con il torsiometro T12. Il Power-Duo è perfettamente coordinato e rende possibile effettuare prove di lunga durata sugli azionamenti elettrici, con diagrammi delle caratteristiche dei motori perfettamente definiti e senza l'impegno della sincronizzazione. Con questa combinazione di misura diventano un gioco da ragazzi le acquisizioni continue della durata di un'ora con massimo un milione di campionamenti al secondo per ogni canale.

I risultanti dati grezzi sono immediatamente disponibili per gli sviluppatori, i quali possono analizzarli dettagliatamente durante le misurazioni. Essi servono come base per l'inestimabile comprensione per ottimizzare il rendimento degli azionamenti elettrici. Questo nuovo sistema rappresenta la risposta della HBM alle richieste degli utenti, in forma di sviluppo avanzato per calcolare i risultati quali il fattore di potenza ed il momento del traferro.

“Quali dipendenti del Politecnico di Torino operanti nel settore dei convertitori, macchine elettriche ed azionamenti, abbiamo scelto il Gen3i della HBM come registratore e sistema di acquisizione dati da usare per la caratterizzazione, identificazione e monitoraggio degli inverter elettronici di potenza, macchine elettriche ed azionamenti. La decisione si basava sul fatto che il Gen3i è in grado di registrare e salvare sia le grandezze elettriche (tensioni e correnti PWM) che le grandezze meccaniche (velocità rotazionali, coppie e posizioni), oltre alle sue rapide cadenze di campionamento, elevata precisione, esatta sincronizzazione che considera i ritardi dei sensori nonché l'isolamento elettrico. Il Gen3i combina i vantaggi offerti da un misuratore di potenza per l'acquisizione dei dati con quelli di un potente registratore ed analizzatore dei dati, consentendo la post elaborazione di una grande quantità di dati misurati sugli azionamenti elettrici.“

Prof. Aldo Boglietti, Prof. Radu Bojoi, Prof. Paolo Guglielmi ed Ing. Eric Armando, Politecnico di Torino. 

Analisi dei dati grezzi in tempo reale (live): vedere i risultati immediatamente

La potente soluzione eDrive Testing della HBM salva in modo continuo ad alta risoluzione i dati grezzi necessari per incrementare l'efficienza. Ciò comprende correnti e tensioni elettriche, coppie, velocità rotazionali e perfino temperature del motore in un solo sistema. È un enorme vantaggio che tutti gli importanti valori della potenza (potenza effettiva, reattiva ed apparente, fattore di potenza, ecc.) vengano mostrati in tempo reale come con i misuratori di potenza.

La possibilità di condurre ulteriori analisi mostra gli effettivi vantaggi del sistema. Usando le potenti funzioni di calcolo e la banca dati formule, si possono eseguire analisi direttamente nel sistema di acquisizione mentre sono ancora in corso le misurazioni. Ciò era prima possibile solo con pacchetti di software matematico separati. Ora, le analisi quali la determinazione del circuito equivalente o la trasformazione DQ0 sono solo alcune delle molteplici possibilità pratiche.

I risultati sono immediatamente visibili e disponibili e possono essere trasferiti in un foglio di calcolo Excel con il semplice clic di un bottone. Ciò consente analisi degli azionamenti realmente affidabili ed efficienti. Grazie alle misurazioni con un sistema integrato, gli utenti beneficiano dell'enorme risparmio di tempo, della flessibilità e del basso tasso di errori .

La pagina di SETUP del software Perception si basa sull'applicazione. Dopo aver scelto il tipo di circuito ed i sensori di corrente, si è pronti a misurare.
La pagina LIVE del software Perception mostra le grandezze caratteristiche calcolate quali i valori efficaci (RMS), la potenza effettiva, la frequenza fondamentale ed un oscilloscopio raffigura le curve nel tempo ed il loro spettro.
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