Exklusiv auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik in 6 Wochen erklärt imc Meßsysteme die dynamische Kennfeldmessung, analysiert Motor-Designs und diskutiert mögliche Optimierungen.
Die Begriffe Leistung und Effizienz sind eng miteinander verknüpft, da vor allem die spezifische Leistung oder auch Leistungsdichte große Auswirkungen auf die Effizienz eines Motorkonzeptes hat. Bei einem modernen EC-Motor lassen sich Leistung und Effizienz im Zusammenspiel zwischen Motor und ECU für den jeweiligen Einsatzbereich optimieren. Die Abstimmung erfolgt über eine dynamische Kennfeldbestimmung.
Die Motorkennlinien richtig interpretieren
Die Kennlinie ist eine grafische Darstellung von zwei voneinander abhängigen physikalischen Größen; der Zusammenhang zwischen Leistung und Drehmoment eines Elektromotors wird als Kennlinie aufgenommen und zweidimensional im Koordinatensystem dargestellt.
Ein Kennlinienfeld (auch als Kennfeld bezeichnet) zeigt mehrere Kennlinien in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen sprich Parametern (etwa Flussverteilung, Wirkungsgrad, Drehmoment, Drehzahl, Motorleistung). Dargestellt werden die Funktionen in einem dreidimensionalen Koordinatensystem.
Warum automatisiert und dynamisch besser ist
Während die üblicherweise angewandte Methode zur Erfassung relevanter Kennlinien ein zeitintensiver Prozess ist, der nicht zwangsläufig zur optimalen Auslegung des Motors führt, ist die automatisierte dynamische Kennfeldermittlung hingegen schnell und vermeidet damit die Änderung der Motorparameter durch Erwärmung während der Prüfung. Das daraus berechnete Kennfeld eines untersuchten Elektromotors ist somit realitätsnäher.
Klassische Testverfahren erfordern eine aufwändige, zeitintensive, mechanische Kopplung einer Lastmaschine zur Kennlinienermittlung. Auf dem Praxisforum in Würzburg wird eine alternative Testmethode gezeigt, die eine mechanische Kopplung überflüssig macht und stattdessen die Eigenträgheit des Motors als (dynamische) Last ausnutzt.
Ausgehend von einem mathematischen Modell des BLDC-Motors erhält man mit Hilfe des Kalmanfilter-Algorithmus eine Schätzung des magnetischen Flusses über die Zeit. Die ermittelten Verläufe des Flusses werden in Abhängigkeit der gemessenen Ströme in d-und q-Achse einschließlich aller Sättigungseffekte und gegenseitigen Kopplungen dargestellt.
In der praktischen Anwendung können alle Verläufe und Parameter in weniger als 10 s ermittelt werden. Der Algorithmus wurde sowohl in Simulationen als auch in der Praxis bezüglich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erfolgreich getestet.
Live-Demo Kennfeldmesung nur auf dem Praxisforum 2018
Auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik im Maritim-Kongresszentrum Würzburg (20. bis 22. März 2018) erläutert Dr. Franz Hillenbrand von imc Meßsysteme die „Dynamische Vermessung des Kennfeldes von BLDC-Maschinen ohne Belastungseinheit“.
Er zeigt detailliert wie sich Steuergeräte (Inverter) individuell auf den Motor abstimmen lassen. Hillenbrand ist Mitbegründer der imc und leitete über 25 Jahre die Entwicklung. Seit 2015 setzte er seine Tätigkeit als Technologieberater fort. Sein besonderes Interesse gilt der Entwicklung von Methoden zur modellgestützen Erfassung der Parameter elektrischer Maschinen.
In der anschließenden Live-Demo wird er fünf Elektromotoren ausmessen und deren Kennlinien analysieren und bewerten (wichtige Informationen zur Teilnahme und zu Motordaten entnehmen Sie dem Kastentext "Nutzen Sie die Gratis-Chance auf dem Praxisforum). Dazu erklärt er wichtige Unterschiede der statischen und dynamischen Kennlinienermittlung und zeigt, warum letztere Methode heute so von Bedeutung ist.
Beide Vorträge finden am zweiten Veranstaltungstag des Praxisforums (21. März 2018) statt. Im Anschluss an die Live-Demo tragen wir gemeinsam den imc-Cup aus, ein spannendes Rennen auf Elektro-Karts im Mainfranken Motodrom des Profi-Rennfahrers Andreas Pfister. Machen Sie mit. Mehr dazu im Kastentest.
