DE3914021C2 - Meßverfahren zur Optimierung von Asynchronmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Meßverfahrens nach Anspruch 1. Ein solches Meßverfahren ist notwendig für die Entwicklung und Konstruktion von Asynchron-Motoren.

Ein gleichwertiges Meßverfahren ist nicht bekannt.

Durch die Druckschrift "Meßtechnische und rechnerische Untersuchungen an einer Drehstrom-Asynchronmaschine mit Schleifringrotor und Kurzschlußstator" (P.Franz, H.W.Lorenzen/etz Archiv Bd5 (1983) H.2), ist eine Modell-Untersuchung von Asynchron-Maschinen angegeben, zur Nachprüfung von Berechnungsergebnissen.

Die dort angegebene meßtechnische Untersuchung erfolgt an einem speziell gefertigten Modell und ist für Vergleichs-Messungen, von verschieden ausgeführten Serien-Motoren, nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ermittlung von Daten verschiedener Ausführungen von optimierten ASM vergleichen zu können, um die beste Lösung neu entwickelter Motoren meßtechnisch bestätigen zu können bzw. die Richtung für weitergehende Entwicklung festzulegen.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in dem Patentanspruch 1 angege­ benen Merkmale bzw. durch die in den Vorrichtungsanspruch 2 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentan­ sprüche 2-5 angegeben.

Die Vorteile ergeben sich aus der Aufgabenstellung. Einzel­ heiten und Ergebnisse der Erfindung werden anhand der Figuren erklärt.

Fig. 1 zeigt ein Motorblech mit 24/18 Nuten,

Fig. 2 zeigt ein Motorblech mit 36/44 Nuten.

Motorbleche entsprechend der Fig. 1 entstammen den Ausführungen entspr. dem Stand der Technik. Dieser Stand der Technik geht davon aus, daß ein ASM einen festen Arbeitspunkt hat, der sich aus Frequenz- und Polpaarzahl, abzüglich Schlupf, ergibt.

Wird ein solcher Motor jedoch im gesamten Arbeitsbereich zwischen der Drehzahl Null und Nenndrehzahl betrieben, so haben die in der Motorwicklung fließenden Ströme störende Oberwellenanteile, die zur Drehmomentverminderung und zur Geräuschbildung führen. Hierdurch wird die Eignung als Regel­ antriebe eingeschränkt, in Grenzfällen sogar unmöglich.

Wird ein Motorblech entspr. der Fig. 2 verwendet, ergeben sich wesentlich günstigere Gebrauchswerte.

Die dargestellten Bleche wurden für 2-polige ASM genutzt. Für andere Polzahlen sind die erfindungsgemäßen Merkmale entsprechend anzuwenden. Die Nutenzahlen sind nicht absolut zu setzen, sie wurden nur zur Erklärung der in den Fig. 3 und 4 wiedergegebenen Meßwerte verwendet.

Die Eignung von Motorblechen wird vorteilhaft durch ein meß­ technisches Verfahren ermittelt.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß die Probleme von ASM sich besonders deutlich im unteren Drehzahl­ bereich zeigen.

Um vergleichbare Aufzeichnungen zu erhalten, wird der ASM mit einer Elektronik nach dem Prinzip der Spannungsdosierung betrieben.

Die Schaltung ist in Fig. 5 wiedergegeben.

Durch die benutzte Rückführung (Tacho) kann die Spannung so dosiert werden, daß ein leer laufender Motor nur etwa 1 U/min macht.

Die Anzahl der Umdrehungen wird durch einen Impulsgeber (obere Kurven in den Fig. 3 und 4) gemessen und aufgezeichnet.

Der Amplitudenabstand zeigt die Unregelmäßigkeiten im Lauf des Motors an.

Die untere Kurve gibt der Strom wieder.

Dabei ist in Fig. 3 jeder einzelne Rotorstab deutlich zu erkennen.

In Fig. 4 enthält der Strom nur noch eine Schwebung. Dabei wurde an der Meßanordnung (einschl. Regelelektronik) nichts verändert, lediglich der Rotor des Motors getauscht.

Die Messung der Unterschiede ist so gravierend, daß sich das gewählte erfindungsgemäße Verfahren zur Untersuchung von Regelmotoren bestens eignet.

Die praktischen Ergebnisse beim Betrieb der Motoren im gesamten Regelbereich bestätigen die Eignung der Aussage des gewählten Verfahrens bezüglich Rundlauf, Geräusch, Drehmomentsteigerung, Entlastung des Netzes von Spannungsspitzen, womit gleichzeitig eine Entlastung der Halbleiter bezüglich Sperrspannung und auch eine Entlastung der Arbeitswicklung im Bezug auf Strom­ stöße erreicht wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Voraussetzung für eine Verbesserung der Qualität und der Lebensdauer (Verfügungsbereitschaft) des gesamten Regelantriebes ge­ schaffen.

Mit Hilfe des Meßverfahrens optimierte ASM eigen sich sowohl für den Betrieb mit Spannungsdosierung als auch als Antrieb in Verbindung mit Frequenzumrichtern.

Claims (5)

1. Meßverfahren zur Kontrolle der Betriebswerte von Asynchronmotoren unterschiedlicher Nutenzahlen und Felderregerkurven dadurch gekennzeichnet, daß bei unbelastetem Motor eine Messung des Stromes und der Drehzahl des Rotors bei einer Drehzahl erfolgt, die den Nuteneinfluß erkennen läßt, wobei die Drehzahl des Rotors mit einem Regelkreis auf etwa ein Prozent der synchronen Drehzahl konstantgehalten wird, und Strom und Drehzahl direkt oder indirekt aufgezeichnet werden.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stromführung (Elektronik) einen Regelkreis zur Konstanthaltung der Drehzahl des Rotors enthält, mit der Mehrphasenwicklung des Motors eine Dreieckschaltung bildet und der aufgezeichnete Strom, das ist der Strom in einer Phasenwicklung, ohne Verkettungseinfluß mit den anderen Phasen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung unabhängig vom Regler eine Einrichtung zur Konstanthaltung eines Mindestmagnetisierungsstromes enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lärmpegel mit erfaßt und aufgezeichnet wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung der Messung über einen Zwischenspeicher erfolgt.