O que impulsiona as máquinas elétricas e inversores?

O mundo está cada vez mais eletricamente alimentado. Unidades elétricas afetam nossas vidas de várias maneiras, desde máquinas de lavar até carros elétricos. No entanto, os fabricantes enfrentam um desafio - eles devem melhorar a eficiência geral do motor elétrico, inversor e sistema. Os métodos padrão utilizados para testes de desempenho e medições de eficiência fornecem resultados com confiabilidade limitada.

No entanto, a inovadora solução de teste do eDrive da HBM é diferente; combinando um transdutor de torque, um medidor de potência e um sistema de aquisição de dados de medição, para permitir a gravação sincronizada e dinâmica de sinais mecânicos e elétricos e análises em tempo real.

Um sólido banco de dados é a base de qualquer melhoria fundamental nas unidades elétricas e nos motores, inversores e geradores que eles alimentam. A eficiência pode ser determinada usando um medidor de potência, no entanto, não pode ser explicada. Nem as abordagens para aumentar a eficiência podem ser derivadas dos dados. O que é necessário é informação que pode ser usada para rastrear perda de eficiência de forma inequívoca à sua causa. Novas e inovadoras soluções para obter essa informação estão em demanda.

Analisar as causas da perda de energia tem sido muito difícil

Medidores de potência na entrada do motor e transdutores de torque na saída do motor, tradicionalmente foram usados para determinar a eficiência de conversão de energia de motores elétricos e ainda hoje são. A diferença entre a potência elétrica medida e a saída mecânica gerada por ele pelo motor elétrico é a perda de energia.

No entanto, conclusões confiáveis sobre as causas das perdas de energia não podem ser deduzidas dessa maneira. Além disso, os instrumentos de medição, muitas vezes de diferentes fabricantes, devem ser tediosamente sincronizados antes de cada teste. Isso leva muito tempo. Mas, ainda mais frequentemente, o processo resulta em erros de medição. Medições de potência altamente dinâmicas com mais de 50 medições por segundo são difíceis devido a demandas técnicas.

Outra deficiência dos medidores de energia comercialmente disponíveis é que eles apenas retornam os resultados finais. Mas é precisamente o dado bruto que fornece conhecimento crítico na pesquisa fundamental para a compreensão dos processos envolvidos, o que, por sua vez, leva a abordagens produtivas para aumentar a eficiência.

Um sistema integrado e simples é a solução

A HBM descobriu a solução, um sistema eficiente e integral de um único fornecedor: uma combinação de aquisição de dados Genesis HighSpeed e o transdutor de torque T12HP. O Power-Duo está perfeitamente coordenado, possibilitando a realização de testes de longo prazo em unidades elétricas, com diagramas de características do motor exatamente definidos e sem o incômodo sincronização. As medições contínuas com duração de até uma hora, com um máximo de um milhão de medições por segundo em cada canal, são triviais e um mapeamento de eficiência com centenas de medidas únicas em intervalos de um segundo.

Os dados brutos resultantes já estão disponíveis para desenvolvedores para análise detalhada durante a medição. Isso serve de base para derivar compreensão valiosa para otimizar a eficiência das unidades elétricas. E este novo sistema também representa a resposta da HBM, sob a forma de desenvolvimento avançado, aos pedidos de usuários para resultados de computação, como vetores espaciais de corrente, correntes d e q ou torque do entreferro.

Como funcionários da Universidade Politécnica de Turim trabalhando na área de conversores, máquinas elétricas e unidades, escolhemos o Gen3i da HBM como um gravador de dados e sistema de aquisição para uso na caracterização, identificação e monitoramento de inversores eletrônicos de potência, máquinas elétricas e unidades. A decisão baseou-se no fato de que o Gen3i é capaz de gravar e armazenar grandezas elétricas (tensões e correntes PWM) e grandezas mecânicas (velocidade de rotação, torque e posição) e também por suas taxas de amostragem rápidas, alta precisão e sincronização exata considerando atrasos em sensores, bem como isolamento elétrico. O Gen3i combina assim as vantagens oferecidas por um medidor de energia para aquisição de dados com os de um poderoso registrador de dados e analisador, permitindo pós-processamento de grandes quantidades de dados medidos em uma unidade elétrica.

Prof. Aldo Boglietti, Prof. Radu Bojoi, Prof. Paolo Guglielmi e Eng. Eric Armando, Universidade Politécnica de Turim

Análise de dados brutos em tempo real: veja os resultados imediatamente

A poderosa solução de teste eDrive da HBM grava continuamente, em alta resolução, todos os dados brutos relevantes para aumentar a eficiência, bem como correntes elétricas, tensão, torque, velocidade de rotação e até a temperatura do motor em um sistema. Outro benefício: todos os valores de potência relevantes (potência ativa, reativa e aparente, fator de potência, etc.) são exibidos em tempo real como em um medidor de potência.

A página SETUP do software Perception é baseada na aplicação. Depois de selecionar o tipo de circuito e os sensores de corrente, você está pronto para medir.
A página LIVE no software Perception mostra as grandezas características calculadas, tais como valores de RMS, potência efetiva, freqüência básica, exibição do osciloscópio de curvas no domínio do tempo e seu espectro.

O benefício real do sistema torna-se aparente durante análises detalhadas. Usando poderosas funções de cálculo e uma base de dados de fórmulas, as análises podem ser realizadas diretamente no sistema de medição enquanto as medidas ainda estão em execução. Até agora, isso só era possível com pacotes de cálculo separados. As análises como a determinação de diagramas de circuitos equivalentes ou uma transformada dq0 são apenas algumas das possibilidades praticamente ilimitadas. Os resultados são exibidos imediatamente e podem ser transferidos para uma planilha do Excel, por exemplo, simplesmente clicando em um botão.

Isso finalmente torna possível uma análise de unidade verdadeiramente confiável e eficiente. Os usuários se beneficiam de enorme economia de tempo, flexibilidade e baixa taxa de erro através de medições com um sistema integrado.

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