AT516133B1 - Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Drehfeldmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand mit einer Belüftungsvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine (9), wobei es sich bei der elektrischen Drehfeldmaschine (9) um eine Prüfstandsantriebsmaschine oder Prüfstandslastmaschine handelt und die elektrische Drehfeldmaschine (9) eine Statorwicklung (4) mit zumindest einem Wickelkopf (5) sowie einen Rotor (3) umfasst, und die Belüftungsvorrichtung einen Antriebsmotor (6) mit einem Lüfterrad (7), eine Steuereinrichtung (1) für den Antriebsmotor (6) sowie zumindest einen mit der Steuereimichtung (1) verbundenen Temperatursensor (2) umfasst. Um einen zur Kühlung notwendigen Volumenstrom (V) effizient zu regeln ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zumindest eine Temperatursensor (2) zur Messung der Wickelkopf-Temperatur (Tw) an dem zumindest einen Wickelkopf ( 5) angeordnet ist. Die Erfindung erlaubt auch bei einer geringen Anzahl an Temperatursensoren eine effiziente Regelung des zur Kühlung notwendigen Kühlluftvolumenstroms (V) und zeichnet sich durch einen geringen Regelungsaufwand und einen geringen Energiebedarf aus.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Prüfstand mit einer Belüftungsvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine, wobei es sich bei der elektrischen Drehfeldmaschine um eine Prüfstandsantriebsmaschine oder Prüfstandslastmaschine handelt und die elektrische Drehfeldmaschine eine Statorwicklung mit zumindest einem Wickelkopf sowie einen Rotor umfasst, und die Belüftungsvorrichtung einen Antriebsmotor mit einem Lüfterrad, eine Steuereinrichtung für den Antriebsmotor sowie zumindest einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Temperatursensor umfasst, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Üblicherweise müssen elektrische Drehfeldmaschinen, auch elektrische Lastmaschinen oder Antriebsmaschinen genannt, wie beispielsweise Drehstrommotoren, die im Wesentlichen aus einem Rotor und einer Statorwicklung bestehen, aufgrund der Wärmeentwicklung im Rotor und der Statorwicklung gekühlt werden. Zur Kühlung wird oftmals eine Belüftungsvorrichtung verwendet, über welche ein Kühlluftvolumenstrom erzeugt wird, der auf die elektrische Drehfeldmaschine gerichtet ist.

[0003] Bei netzgespeisten elektrischen Drehfeldmaschinen ist die Drehzahl des Rotors näherungsweise lastabhängig und die Belüftungsvorrichtung kann durch einen mit einer Welle der Drehfeldmaschine gekoppelten Lüfter realisiert werden. Kühlungsvorrichtungen hierfür werden etwa in der WO 2013/014523 A2 und der JP 2013090469 A beschrieben.

[0004] Für dynamische Anwendungen hingegen, wie sie beispielsweise bei Prüfstandantriebsmaschine und Prüfstandlastmaschinen auftreten, wird eine Regelung oder Steuerung der Drehzahl der elektrischen Drehfeldmaschine gefordert. Dadurch ist die Drehzahl der Drehfeldmaschine jedoch nicht mehr abhängig von der Last und die Belüftungsvorrichtung muss als eigenständig angetriebene Fremdbelüftung gestaltet werden.

[0005] Ein Nachteil einer separaten Belüftungsvorrichtung ist jedoch, dass diese in ihrer einfachsten Ausführungsform nicht geregelt ist und einen konstanten Maximalvolumenstrom zur Kühlung bereitstellt, womit einerseits ein ineffizienter Betrieb hinsichtlich des Energieverbrauchs gegeben ist und der ständige Betrieb im maximalen Belastungszustand andererseits eine akustische Belastung darstellt.

[0006] Es ist auch bekannt, dass zur Regelung der Belüftungsvorrichtung Temperatursensoren im Bereich der Statorwicklung vorgesehen sind. Umfangreiche Versuchsreihen haben jedoch gezeigt, dass die Anordnung der Temperatursensoren in der Statorwicklung große Ungenauigkeiten hervorrufen, da die Wärmeentwicklung in der Statorwicklung signifikanten Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, wie in der Folge kurz erläutert wird.

[0007] Statorwicklungen sind üblicher Weise aus den stromführenden Wicklungen aufgebaut, welche in einen ferromagnetischen Mantel, beispielsweise Eisen, vergossen werden. Bei einer Erhöhung der Last erhitzen sich die Wicklungen ausgehend von einzelnen Hitzezentren, wobei die größte Erwärmung immer radial am Spalt zwischen Statorwicklung und Rotor auftritt. Aus Fertigungsgründen sowie aufgrund der Geometrie der Statorwicklung werden die Temperatursensoren im bzw. am metallischen Mantel angeordnet.

[0008] Sobald sich ein oder mehrere Hitzezentren ausgebildet haben gelangt entstandene Wärme in den diese Hitzezentren umgebenden Teil des metallischen Mantels, welcher sich dadurch erwärmt, und zwar in axialer Richtung rascher als in radialer Richtung. Die Temperaturverteilung und insbesondere Temperaturänderungen können sich innerhalb der Statorwicklung dadurch stark unterscheiden.

[0009] Die in der Statorwicklung angeordneten Temperatursensoren befinden sich jedoch zumeist an der Außenseite der Statorwicklung oder zumindest radial entfernt vom Luftspalt und geben daher über die lokal herrschenden Temperaturen innerhalb der Statorwicklung und ihre Änderungen nur ungenau Auskunft. Ist der Temperatursensor nah an einem zufällig entstandenen Hitzezentrum, so wird eine Temperatur gemessen, welche größer ist als eine durchschnittliche Stator-Ist-Temperatur und eine zu hohe Kühlleistung der Belüftungsvorrichtung zur Folge hat. Ist der Temperatursensor jedoch weit vom Hitzezentrum entfernt, so muss sich zuerst der gesamte metallische Mantel erwärmen, bevor ein Temperaturanstieg vom Temperatursensor detektiert wird. Die zur Verfügung gestellte Kühlleistung ist dadurch mitunter zu klein, um den gesamten erhitzten metallischen Mantel effektiv abzukühlen. Eine bekannte Maßnahme zur Erhöhung der Messgenauigkeit besteht darin, eine Vielzahl an Temperatursensoren entlang des Umfangs und in axialer Richtung der Statorwicklung zu verteilen, um aufgrund der vielen Messpunkte zeitnah Änderungen detektieren zu können und dadurch die Kühlleistung effizient regeln zu können. Diese Vielzahl an Temperatursensoren erhöht jedoch den Messaufwand beträchtlich.

[0010] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Belüftungsvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine vorzuschlagen, welche die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und auch bei einer geringen Anzahl an Temperatursensoren eine effiziente Regelung des zur Kühlung notwendigen Kühlluftvolumenstroms erlaubt. Die erfindungsgemäße Belüftervorrichtung soll sich des Weiteren durch einen geringen Regelungsaufwand, eine kostengünstige Herstellung, eine hohe Lebensdauer sowie einen geringen Energiebedarf auszeichnen.

[0011] Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Anspruch 1 bezieht sich auf einen Prüfstand mit einer Belüftungsvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine, wobei es sich bei der elektrischen Drehfeldmaschine um eine Prüfstandsantriebsmaschine oder Prüfstandslastmaschine handelt und die elektrische Drehfeldmaschine eine Statorwicklung mit zumindest einem Wickelkopf sowie einen Rotor umfasst, und die Belüftungsvorrichtung einen Antriebsmotor mit einem Lüfterrad, eine Steuereinrichtung für den Antriebsmotor sowie zumindest einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Temperatursensor umfasst. Erfindungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, dass der zumindest eine Temperatursensor zur Messung der Wickelkopf-Temperatur an dem zumindest einen Wickelkopf angeordnet ist.

[0012] Der Wickelkopf einer Statorwicklung dient der Führung von Strom im nicht aktiven Maschinenteil, also jenem Teil der Statorwicklung, in dem kaum Spannung bzw. Ströme induziert werden. Daher kann die Entstehung der oben beschriebenen Hitzezentren im Wickelkopf nahezu ausgeschlossen werden und es ist gewährleistet, dass die vom Temperatursensor gemessene Wickelkopf-Temperatur im Wesentlichen nur von der Temperaturentwicklung im Inneren der Statorwicklung des aktiven Maschinenteiles abhängt. Zudem hat sich erwiesen, dass die Wickelkopf-Temperatur mit der durchschnittlichen Stator- Ist-Temperatur besser korreliert als eine entlang der Statorwicklung gemessene, lokale Temperatur. Dieser Sachverhalt ergibt sich vermutlich dadurch, dass ein Großteil der im Wickelkopf vorliegenden Wärmemenge durch Wärmeleitung aus der Statorwicklung des aktiven Maschinenteils eingebracht wird und nur der geringere Teil im Wickelkopf selbst entsteht. Die durch Wärmeleitung aus der Statorwicklung des aktiven Maschinenteils eingebrachte Wärmemenge stellt aber selbst bereits eine gemittelte Wärmemenge dar, die sich zur Ermittlung einer durchschnittlichen Stator-Ist-Temperatur gut eignet. Zusätzlich wurde festgestellt, dass der Zusammenhang zwischen der Wickelkopf-Temperatur und der durchschnittlichen Stator-Ist-Temperatur nahezu linear verläuft.

[0013] Umfangreiche Versuchsreihen haben ferner gezeigt, dass die Wickelkopf-Temperatur im Wesentlichen durch Wärmeleitung aus dem aktiven Maschinenteil beeinflusst wird. Dabei ist in der Regel der Wärmeleitungswiderstand in axialer Richtung der Statorwicklung geringer als in radialer Richtung, da die Wärme in den Wicklungen, also den stromführenden Teilen der Statorwicklung, selbst geleitet wird. Dadurch breitet sich die in einem Hitzezentrum entstandene bzw. entstehende Wärme schneller entlang der axialen Richtung der Statorwicklung aus. Dementsprechend wird eine Änderung der Wickelkopf-Temperatur auch schneller detektiert, als es bei einem an der Außenseite des metallischen Mantels der Statorwicklung angeordneten Temperatursensors der Fall wäre.

[0014] Alternative Ausführungsvarianten der Erfindung sehen vor, dass Temperatursensoren an beiden Wickelköpfen angeordnet sind. Durch die Anordnung der Temperatursensoren am Wickelkopf kann die Messgenauigkeit der Stator-Ist-Temperatur und somit die Regelung der

Belüftungsvorrichtung verbessert werden, obwohl die Anzahl der benötigten Temperatursensoren verglichen mit herkömmlichen Methoden auch bei einer Messung an beiden Wickelköpfen entscheidend geringer ist.

[0015] Es versteht sich von selbst, dass die Belüftungsvorrichtung auch mehrere Lüfterräder aufweisen kann, welche entweder zentral oder unabhängig voneinander geregelt werden können. Dabei kann jedes Lüfterrad einem Teil der Drehfeldmaschine, beispielsweise einem Wickelkopf, zugeordnet sein und/oder einem Temperatursensor bzw. einer Gruppe von Temperatursensoren.

[0016] Ein weiterer Vorteil der gegenständlichen Erfindung liegt darin, dass die Montage des Temperatursensors am Wickelkopf auch nach Fertigstellung der elektrischen Drehfeldmaschine und der erforderlichen Peripherie-Geräte wie sie beispielsweise für einen Prüfstand notwendig sind problemlos möglich ist, wohingegen eine Anordnung an der Statorwicklung in der Regel nur nach der Demontage der Geräteanordnung bzw. unter vollständiger Erneuerung der Statorwicklung möglich ist. Dadurch lassen sich auch bestehende Geräteanordnungen, welche derzeit eine ungeregelte Belüftungsvorrichtung aufweisen, auf einfache Art und Weise nachrüsten.

[0017] Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass zumindest ein Frequenzumrichter vorgesehen ist, der von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist und zur Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors und somit des Lüfterrads mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Über den an sich bekannten Zusammenhang zwischen der Lüfterraddrehzahl, welche direkt von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängt, und der Geometrie des Lüfterrads lässt sich der von der Belüftungsvorrichtung erzeugte Volumenstrom bestimmen. Soll der Kühlluftvolumenstrom veränderlich sein, wie es bei einer erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung notwendig ist, muss auch die Drehzahl des Antriebsmotors vorzugsweise stufenlos regelbar sein. Dies wird in einfacher Art und Weise durch die Verwendung des Frequenzumrichters erreicht, da mit diesem eine in Frequenz und Amplitude angepasste Wechselspannung generiert werden kann, über welche die Drehzahl des Antriebsmotors direkt einstellbar ist.

[0018] In alternativen Ausführungsvarianten der Erfindung, welche keinen Frequenzumrichter vorsehen, können beispielsweise mechanische Getriebe oder elektrische Schaltungen vorgesehen sein, um die Drehzahl des Lüfterrads zu verändern. Ebenfalls ist es möglich, dass der Antriebsmotor anstatt als Asynchromotor als Servomotor ausgeführt ist.

[0019] Verfahren zur Regelung des Antriebsmotors eines Lüfterrades einer Belüftungsvorrichtung zur Kühlung der zumindest einen Wickelkopf aufweisenden Statorwicklung einer elektrischen Drehfeldmaschine mittels einer Steuereinrichtung für den Antriebsmotor und zumindest einem mit der Steuereinrichtung verbundenen Temperatursensor, können etwa vorsehen, dass die Wickelkopf-Temperatur an dem zumindest einen Wickelkopf mittels des zumindest einen Temperatursensors gemessen und an die Steuereinrichtung übermittelt wird, wobei die Steuereinrichtung aus der Wickelkopf-Temperatur eine durchschnittliche Stator-Ist-Temperatur ermittelt, die Temperaturdifferenz zwischen der durchschnittlichen Stator-Ist-Temperatur und einer vorgegebenen Stator-Soll-Temperatur berechnet, und über die berechnete Temperaturdifferenz mittels einer vorgegebenen Kennlinie den zur Kühlung der Statorwicklung benötigten Kühlluftvolumenstrom ermittelt und eine Steuerinformation an den Antriebsmotor zur Einstellung der für den ermittelten Kühlluftvolumenstrom benötigten Drehzahl des Antriebsmotors übermittelt.

[0020] Die Messung der Wickelkopf-Temperatur ist, wie vorhergehend beschrieben, besonders vorteilhaft. Die zentrale Steuereinheit, welche die eingehenden Sensorinformationen erfasst und verarbeitet, ist so ausgeführt, dass aus der Wickelkopf-Temperatur die durchschnittliche Stator-Ist-Temperatur bestimmt werden kann. Der Algorithmus, der für diese Bestimmung herangezogen wird, stellt einen proportionalen Zusammenhang zwischen den Temperaturen her und berücksichtigt auch einen Proportionalitätsfaktor, welcher unter anderem von der Geometrie der Drehfeldmaschine, den verwendeten Materialien für die Statorwicklung und den Umgebungs-bedingungen abhängig ist und daher für jede Maschinenanordnung gesondert bestimmt werden muss.

[0021] Der Vergleich der durchschnittlichen Stator-Ist-Temperatur mit der Stator-Soll-Tempera-tur, also jener Temperatur, bei der die Drehfeldmaschine in optimaler Art und Weise betrieben werden kann bzw. bei der keine zusätzliche Kühlung erforderlich ist, ergibt die Temperaturdifferenz, über welche der erforderliche Kühlluftvolumenstrom mittels einer vorgegebenen Kennlinie ermittelt wird. Der Kühlluftvolumenstrom hängt dabei, wie zuvor beschrieben, direkt von der Drehzahl des Lüfterrads ab. Bei Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors erhöht sich der Kühlluftvolumenstrom und bei Verringerung der Drehzahl verringert er sich.

[0022] Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens äußert sich dadurch, dass die oben beschriebene Temperaturdifferenz aufgrund der Messung am Wickelkopf zeitnah an der Entstehung von Hitzezentren in der Statorwicklung detektiert wird. Dadurch kann der Volumenstrom in der Belüftungsvorrichtung erhöht werden, bevor sich die gesamte Statorwicklung sowie der Mantel, in dem die Wicklungen eingegossen sind, stark erwärmt haben. Somit wird nicht nur ein energieeffizienterer Betrieb ermöglicht, sondern auch thermische Belastungen der aktiven Maschinenteile verringert.

[0023] Falls ein Frequenzumrichter verwendet wird, der eine Sollfrequenz als Steuerinformation von der Steuereinrichtung empfängt, kann der Antriebsmotor direkt mit der Wechselspannung betrieben werden, welche vom Frequenzumrichter vorgegeben wird. Über die Steuerinformation wird die einem benötigten Kühlluftvolumenstrom zugeordnete Wechselspannung eingestellt und somit die Drehzahl des Antriebsmotors auf einfache Art und Weise geregelt.

[0024] Eine weitere Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass die vorgegebene Kennlinie zur Ermittlung des zur Kühlung benötigten Kühlluftvolumenstroms in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz einen ersten Regelungsbereich umfasst, bei dem unterhalb einer ersten Temperaturdifferenz ein konstanter Mindestvolumenstrom vorgegeben ist, einen zweiten Regelungsbereich umfasst, bei dem zwischen der ersten Temperaturdifferenz und einer zweiten Temperaturdifferenz ein linearer Anstieg des Kühlluftvolumenstroms bis zu einem Maximalvolumenstrom vorgegeben ist, sowie einen dritten Regelungsbereich umfasst, bei dem oberhalb der zweiten Temperaturdifferenz ein konstanter Maximalvolumenstrom vorgegeben ist.

[0025] Eine Begrenzung der Regelung in Form des Maximalvolumenstroms ist durch die begrenzte Leistung des Antriebsmotors bedingt. Dieser kann nur eine Maximaldrehzahl zur Verfügung stellen, aus welcher ein Maximalvolumenstrom resultiert. Der Minimalvolumenstrom dient einer Vereinfachung der Regelung in einem Bereich, in dem eine genaue Messung der Stator-Ist-Temperatur einerseits schwierig ist, andererseits aber aufgrund der geringen thermischen Belastung auch weniger entscheidend. In alternativen Ausführungsvarianten der Erfindung kann auch eine automatische Abschaltung der Belüftungsvorrichtung vorgesehen sein, sobald über einen definierten Zeitraum nur der Mindestvolumenstrom benötigt wurde.

[0026] Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen die [0027] Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine, und die [0028] Fig. 2 eine Kennlinie zur Bestimmung des benötigten Kühlluftvolumenstromes in

Abhängigkeit der ermittelten Temperaturdifferenz zwischen Soll- und Ist-Werten.

[0029] Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen. Die Fig. 1 zeigt eine Belüftungsvorrichtung, welche zwei Lüfterräder 7 mit jeweils einem Antriebsmotor 6 aufweist. Die Lüfterräder 7 erzeugen einen Kühlluftvolumenstrom, der zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine 9 dient. Die elektrische Drehfeldmaschine 9 weist einen Rotor 3, welcher mit einer Abtriebswelle verbunden ist, und eine den Rotor 3 umschließende Statorwicklung 4 auf, wobei zwischen dem Rotor 3 und der Statorwicklung 4 ein Luftspalt verbleibt. Die Statorwicklung 4 besteht dabei einerseits aus stromführenden Wicklungen, die aufgrund eines induzierten Drehfeldes stromdurchflossen sind, und andererseits aus einem metallischen Mantel, in dem die Wicklungen vergossen sind. An der Statorwicklung 4 ist jeweils in axialer Richtung endseitig und nach au ßen weisend ein Wickelkopf 5 angeordnet, welcher zur wechselseitigen Verbindung der einzelnen Wicklungen dient.

[0030] Die Belüftungsvorrichtung umfasst ferner eine zentrale Steuereinrichtung 1, in welcher Eingangssignale erfasst, Berechnungen durchgeführt und Steuerinformationen erzeugt werden, und zumindest einen Temperatursensor 2, welcher an einem Wickelkopf 5 angeordnet ist. Aus der Fig. 1 ist zu erkennen, dass an jedem der beiden Wickelköpfe 5 ein Temperatursensor 2 angeordnet sein kann bzw. dass an einem Wickelkopf 5 auch in Umfangsrichtung mehrere Temperatursensoren 2 angebracht sein können. Für die Funktion reicht im Wesentlichen ein einzelner Temperatursensor 2 aus, jedoch kann durch die Verwendung von mehreren Temperatursensoren 2 die Qualität der Regelung durch eine Mehrzahl an Messpunkten optimiert werden. Des Weiteren umfasst die Belüftungsvorrichtung in der gezeigten Ausführungsform noch zumindest einen Frequenzumrichter 8, der einerseits mit der Steuereinrichtung 1 und andererseits mit dem Antriebsmotor 6 verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Frequenzumrichter 8 vorgesehen, welche jeweils mit der Steuereinrichtung 1 und jeweils einem der Antriebsmotoren 6 verbunden sind.

[0031] In der Folge wird der Ablauf eines Regelungsvorganges beschrieben, ausgehend von der Detektion einer Temperatur in einem der Temperatursensoren 2. Es versteht sich von selbst, dass dieser Vorgang für mehrere Temperatursensoren 2 im Wesentlichen analog verläuft und der Regelkreislauf sich wiederholt, sodass nach dem letzten Schritt wieder der erste nachfolgt.

[0032] Der Temperatursensor 2 erfasst zunächst eine aktuelle Wickelkopf-Temperatur TW, welche sich aufgrund der Wärmeleitung der Wicklungen bzw. des Kühlluftvolumenstroms V verändert. Die gemessene Wickelkopf-Temperatur Tw wird an die Steuereinrichtung 1 übermittelt, in welcher eine durchschnittliche Stator-Ist-Temperatur Tist ermittelt wird. Dabei wird der annähernd lineare Zusammenhang der Wickelkopf-Temperatur Tw und der Stator- Ist-Temperatur Tist ausgenutzt, wobei auch ein Proportionalitätsfaktor, welcher unter anderem von der Geometrie der Drehfeldmaschine, den verwendeten Materialien für die Statorwicklung 4 bzw. für den Rotor 3 und den Umgebungsbedingungen abhängig ist und daher für jede Maschinenanordnung gesondert bestimmt werden muss, berücksichtigt werden kann. Die Stator-Ist-Temperatur Tis, entspricht dabei einer mittleren tatsächlichen Stator-Temperatur.

[0033] Die Stator-Ist-Temperatur Tis, wird sodann mit einer Stator-Soll-Temperatur Tson verglichen, welche die Temperatur angibt, bei der noch keine zusätzliche Kühlung notwendig ist und üblicher Weise vom Hersteller der Drehfeldmaschine 9 bekannt gegeben wird. Durch den Vergleich der beiden Temperaturen wird eine Temperaturdifferenz T bestimmt, über die durch eine vorgegebene Kennlinie, wie sie etwa in der Fig. 2 dargestellt wird, der zur Kühlung benötigte Volumenstrom bestimmt wird. Dieser wird sodann als Steuerinformation an den Antriebsmotor 6 zur Einstellung der für den ermittelten Kühlluftvolumenstrom V benötigten Drehzahl des Antriebsmotors 6 übermittelt.

[0034] In der vorliegenden Ausführungsvariante gemäß der Fig. 1 ist die Steuerinformation eine Sollfrequenz, wobei diese Sollfrequenz an die Frequenzumrichter 8, welche mit den Antriebsmotoren 6 verbunden sind, übermittelt wird. Diese Sollfrequenz dient dazu, die Antriebsmotoren 6 der Belüftungsvorrichtung mit der zur Herstellung des benötigten Kühlluftvolumenstroms erforderlichen Drehzahl anzutreiben. Da die Drehzahl des Antriebsmotors 6 in Verbindung mit der Geometrie des Lüfterrads 7 den Kühlluftvolumenstrom bestimmt, ist es möglich, durch Änderung der Sollfrequenz im Frequenzumrichter 8 Amplitude und Frequenz der zugeordneten Wechselspannung einzustellen und damit die Drehzahl in einem durch den Antriebsmotor 6 festgelegten Bereich stufenlos zu regeln.

[0035] In alternativen Ausführungsvarianten kann anstatt der Kombination des Frequenzumrichters 8 mit dem Antriebsmotor 6 beispielsweise ein Servomotor vorgesehen sein, an den als Steuerinformation direkt die vorgegebene Drehzahl übermittelt wird.

[0036] In Figur 2 ist eine Kennlinie abgebildet, die einer möglichen Regelung der Belüftungsvor- richtung zugrunde liegt und den Zusammenhang der Temperaturdifferenz T, aufgetragen auf der Abszisse, und dem zur Kühlung benötigen Volumenstrom V, aufgetragen auf der Ordinate, darstellt. Dabei ist zu erkennen, dass bis zu einer ersten Temperaturdifferenz ein Mindestvolumenstrom Vmin durch die Belüftungsvorrichtung bereitgestellt wird. Ab dieser ersten Temperaturdifferenz Ti steigt der bereitzustellende Volumenstrom linear mit der Temperaturdifferenz T an, bis eine zweite Temperaturdifferenz T2 erreicht ist, die einem Maximalvolumenstrom Vmax zugeordnet ist. Dieser Maximalvolumenstrom Vmax stellt jenen Volumenstrom dar, der von der Belüftungsvorrichtung maximal erzeugt werden kann. Wird die zweite Temperaturdifferenz T2 überschritten, so wird der Volumenstrom V nicht weiter erhöht, sondern der Maximalvolumenstrom Vmax aufrecht erhalten.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Steuereinrichtung 2 Temperatursensor 3 Rotor 4 Statorwicklung 5 Wickelkopf 6 Antriebsmotor 7 Lüfterrad 8 Frequenzumrichter 9 elektrische Drehfeldmaschine

Tw Wickelkopf-Temperatur T|St Stator-Ist-Temperatur TS0|| Stator-Soll-Temperatur T Temperaturdifferenz T! erste T emperaturdifferenz T2 zweite Temperaturdifferenz

Vmin Mindestvolumenstrom

Vmax Maximalvolumenstrom V Kühlluftvolumenstrom

Claims (2)

1. Patentansprüche

   1. Prüfstand mit einer Belüftungsvorrichtung zur Kühlung einer elektrischen Drehfeldmaschine (9), wobei es sich bei der elektrischen Drehfeldmaschine (9) um eine Prüfstandsantriebsmaschine oder Prüfstandslastmaschine handelt und die elektrische Drehfeldmaschine (9) eine Statorwicklung (4) mit zumindest einem Wickelkopf (5) sowie einen Rotor (3) umfasst, und die Belüftungsvorrichtung einen Antriebsmotor (6) mit einem Lüfterrad (7), eine Steuereinrichtung (1) für den Antriebsmotor (6) sowie zumindest einen mit der Steuereinrichtung (1) verbundenen Temperatursensor (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (2) zur Messung der Wickelkopf-Temperatur (Tw) an dem zumindest einen Wickelkopf (5) angeordnet ist.
2. 2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Frequenzumrichter (8) vorgesehen ist, der von der Steuereinrichtung (1) ansteuerbar ist und zur Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors (6) und somit des Lüfterrads (7) mit dem Antriebsmotor (6) verbunden ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen