JP2012528301A - 温度制御式冷却ブロワを有する試験台 - Google Patents

温度制御式冷却ブロワを有する試験台 Download PDF

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Abstract

試験台は、負荷装置（２）と、負荷装置（２）を冷却するためのブロワ装置（９）とを有する。１つ又は複数の温度センサ（１５〜１９）の助けによって、負荷装置（２）内又は負荷装置上の温度を確認し、ブロワ装置（９）のブロワモータ（１０）の速度を相応に調整することが可能である。例えば、負荷装置（２）内の温度が変化するにつれてブロワ速度を所定の範囲内で線形に変化させることができる。温度センサのうちの１つが、所定の限界値を超過したと判定した場合、ブロワは最大速度に設定される。更なる高温度限界値の超過に応じて、負荷装置（２）は停止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、供試体を試験するための試験台に関する。
このような試験台は、例えばエンジン試験台又は変速機試験台として知られており、例えば機能検査や機械的負荷試験の耐久検査の他に、消耗、排ガス、雑音、又は気候の検査に活用して研究及び開発に寄与するものである。これによりエンジン試験台は、異なる環境条件又は適用条件下での、完成車におけるエンジンの動作をシミュレーションする。試験台において、供試体は、負荷装置、例えば非同期機、永久磁石エンジン、水動力計、又は渦電流ブレーキに連結することができる。負荷装置は、エンジンが実際に動作する際にそれに抗して動作せねばならない負荷をシミュレーションする。負荷装置として使用される電気モータは、しばしば動力計とも称される。
動作中、過熱を回避するために、このような動力計は大容量の冷却システムを必要とする。これによって、動力計が、供試体により供給される出力を完全に収容し除去せねばならないことに留意することが重要である。多数の冷却方法が知られており、これらの冷却方法の事例では、一次側には液状媒体、例えば水又は油が、二次側には空気が供給される。空気冷却式動力計は、高価で複雑な流体供給及び処理が必要ないという利点を有する。ところが、空気冷却の場合、冷却ブロワにより過度に高いレベルの雑音が生じるという欠点がある。
通常、このような冷却ブロワは常に、あらゆる動作状態及び最大限に指定された吸気温度に対して動力計を十分に冷却することを確実にするようフル稼動で運転する。これによって発生する雑音レベルにより、試験台近傍で作業することがより困難になることがある。さらに、或る試験状態の場合に、より少なめの冷却容量でも十分であったとしても、冷却ブロワがフル稼動で動作しているとエネルギーを浪費する。
動力計に供給される電流に応じてブロワモータの速度が変化する方法で、動力計が冷却ブロワによって冷却される試験台については、特開２００６‐０２３２４４号から知られている。ところが、試験周期中に頻繁に供試体の速度が変動し、したがって動力計の速度又は負荷もそれぞれ変動することに起因して、動力計に供給される電流が必然的に頻繁に変化せねばならず、したがって、ブロワ速度が変化する。このことから生じるブロワモータの笛声雑音は、試験台職員により不快なものと知覚される。さらに、絶えず加速することでファンの耐久性が低減する。
特開２００６‐０２３２４４号公報
本発明は、技術の現状の上述の欠点を回避できる事例における試験台を指定する目的に基づいている。
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の試験台によって解決される。更に、このような試験台の動作手順が指定されている。従属請求項には本発明の実施形態が示されている。
供試体を試験するための試験台は、互いから離間している２つの支持装置によって支持されて前記供試体に接続することのできる負荷軸と、固定子、及び、前記負荷軸上に配置され前記固定子内で回転することのできる回転子とを有する負荷装置を備える。さらに、ブロワモータと、ブロワモータの速度を変化させるための速度制御装置と、前記負荷装置を冷却するためのブロワ装置を備え、当該ブロワ装置はブロワモータ制御装置を有し、当該ブロワモータ制御装置は第１温度センサを有し、当該第１温度センサは、前記固定子の固定子巻線内に配置されて測定信号を生成する。この測定信号は、例えば測定温度に対して実質線形である。さらに、前記ブロワモータ制御装置が、前記ブロワモータの速度配分と、前記第１温度センサにより測定される温度配分との形式での制御条件に基づき、前記第１温度センサの前記測定信号に応じて、前記ブロワ装置の前記速度制御装置を連続的に作動させるための制御ユニットを有する。
このように、前記固定子巻線内の温度を連続的に測定する前記第１温度センサは前記固定子巻線内に配置される。前記ブロワモータの速度は、対応する測定信号を基にして調整される。したがって、前記負荷装置が、或る試験手順において多くの電流を引き込むことで加熱され、この加熱が、前記第１温度センサによって前記固定子巻線内で直接検出される。前記第１温度センサは前記制御ユニットに測定信号を送り、その際、この前記制御ユニットは、前記負荷装置を通る冷却空気の処理能力がより高くなるように、前記ブロワモータの速度を増加させる。そうすると、許容できない前記負荷装置の加熱が抑えられる。
その後、前記固定子巻線内で温度が再度減少すると前記第１温度センサはこのことも同様に通知し、その結果、前記制御ユニットは前記ブロワモータの速度を再度低下させることができる。
冷却ブロワの構成によっては、前記固定子巻線内のあらゆる軽微な温度変化も、即座にブロワ速度の変化につながることのないように、対応する不感時間要素又は遅延要素を設けることもできる。負荷、つまり温度は減少せずに、所定の時間が経過したときにのみ、ブロワ速度の増加（又は対応する低減）を達成することができる。
同様に、例えば複数の時差的な限界値又は閾値にそれぞれ備えておき、その超過又は不達の場合にブロワ速度がそれぞれ増加又は減少することも可能である。この場合、ブロワ速度は、線形にではなく徐々に、温度に追従する。速度変化が過度に短い時間間隔で実行されないことを防止するために、このことはヒステリシスを用いて支援することができる。
温度変化とブロワ速度との間の線形コンテキストではなく、累進的又は累減的コンテキストを選択することが妥当であることもある。このことは、前記試験台におけるそれぞれの条件と、結果として生じる冷却可能性とによって決まる。
前記ブロワモータ制御装置は更に、前記第２及び第３温度センサを有することができ、これらの前記各温度センサは、それぞれ、前記負荷軸を支持するための前記支持装置のうちの一方に配置されている。前記制御ユニットは、前記第２及び／又は第３温度センサが、それぞれの前記支持装置用に規定された支持注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置の前記速度制御装置を作動させてブロワモータの最大速度を調整し、前記第２及び／又は第３温度センサが、それぞれの前記支持装置用に規定された、前記支持注意限界値よりも大きい支持警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置をオフするように構成されている。
この実施形態の場合、前記負荷装置内に配置されている前記負荷軸の前記支持装置内又は前記支持装置上の温度をいずれの場合も監視する２つの更なる温度センサが対応して設けられる。２つの温度センサのうちの一方が第１閾値（支持注意閾値）の超過を判定した場合、前記制御ユニットにより、対応する信号が評価され、その際、このことにより、前記ブロワモータの速度が所定の最大値又は技術的最大値まで増加する。これにより、冷却ブロワは、この動作状態において最大冷却力を提供し、前記負荷装置全体を、つまり前記支持装置をも冷却する。
一方、前記支持装置内の温度が更に増加した場合には、２つの温度センサのうちの一方、つまり前記第２又は第３温度センサが、所定の前記支持警戒限界値の超過を確認することができる。その際、制御ユニットは、前記負荷装置をオフするための、及び、前記負荷装置又は前記試験台全体の損傷を防止するための、対応する対策を開始する。前記支持警戒限界値の超過は、前記試験台に機能不全がある証拠である。
前記温度センサは、前記支持装置の温度変化を極力確実に判定できるように、２つの前記支持装置内又は前記支持装置上に配置されるべきである。
他の実施形態として、ブロワモータ制御装置は、少なくとも第４及び第５温度センサを有することができる。前記各温度センサは、前記固定子巻線内に配置され、限界値センサとして機能する。その際、前記制御ユニットは、前記第４温度センサが、前記固定子巻線の温度用に規定された前記固定子注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置の前記速度制御装置を作動させて前記ブロワモータの最大速度を調整し、前記第５温度センサが、前記固定子巻線の温度用に規定された前記固定子注意限界値よりも大きい前記固定子警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置を停止するように構成される。
従って、この実施形態の場合、前記固定子巻線内に、前記第１温度センサに加えて、限界値センサとして、更なる温度センサ、つまり、少なくとも前記第４及び第５温度センサが設けられる。前記各温度センサのうちの一方（前記第４温度センサ）は、前記固定子注意限界値の超過を即座に確認するように構成されている。この注意限界値は、その超過に応答して負荷装置が最大冷却力で冷却されねばならないように設定されている。従って、ブロワモータの速度は、可能な限り高い値に調整される。
他方の温度センサ（前記第５温度センサ）は、前記固定子警戒限界値の超過を検出し、これにより負荷装置が停止されて、前記負荷装置又は前記試験台の損傷が防止される。
言うまでもなく、用語「第４」及び「第５」温度センサは無作為に選択されたものである。重要なことは、これらの２つの温度センサのうちの一方が前記固定子注意限界値を監視するという観点で構成されており、他方の温度センサは前記固定子警戒限界値の超過を監視するものであるということである。
前記第４及び第５温度センサは、他の実施形態として、前記第２及び第３温度センサに加えて設けることができる。従って、専門語「第１温度センサ」、「第２温度センサ」等は単に、いずれの場合も温度センサに明白な名称を提供するという目的の役に立つ。しかし、これを通して順序づけが決まるものではない。前記試験台には、前記第２及び第３温度センサが設けられなくとも、前記第１、第４、及び第５温度センサを容易に装備することができる。したがって、これらの用語も、温度センサを列挙するように働くものではない。
技術の現状によって既に上述したように、前記負荷装置はそれぞれ、動力計とすることができ、あるいは、動力計を有することができる。
前記第１、第２、及び／又は第３温度センサは、それぞれ、白金温度センサ、特にＰｔ１００温度センサであることができる。ＰＴ１００センサは、温度の影響下での白金の抵抗変化に基づく温度センサである。これらのセンサは堅牢であり、高精度を特徴としている。このようなセンサの抵抗曲線はほぼ線形である。
前記第４及び／又は第５温度センサは、それぞれ、非線形抵抗曲線を含むＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣトリプル温度センサであることができる。ＰＴＣトリプルセンサは、例えばＤＩＮ４４０８２で規格化されており、電気機器を熱的過負荷から保護するように機能する。ＰＴＣトリプルセンサは特に、予設定されている限界値の超過を確認するものであり、それに応じて、測定センサの抵抗が激しく変化する。
前記第４及び第５温度センサに加えて、前記固定子巻線内に少なくとも１つの更なる温度センサを設けることができる。このことは、妥当であると思われる場合には前記第４及び第５温度センサに加えて更なる温度センサをも前記固定子巻線内に配置できるということを意味する。
前記第４及び第５温度センサの場合のように、更なる温度センサも、非線形抵抗曲線を含むＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣトリプル温度センサであることができる。
前記ブロワ装置の前記速度制御装置を作動させるための前記制御条件は、前記ブロワモータの速度と、前記第１温度センサによって測定される温度との間に線形コンテキストを含む範囲に規定される。この場合、前記ブロワモータの速度と、前記第１温度センサにより測定される温度との直接的配分がある。
特に、予め決まっている低温度限界と、予め決まっている高温度限界との間の線形コンテキストを規定することができる。動力計温度が、低温度限界よりも低い限りにおいて、前記ブロワモータは、予め設定されている最小速度で回転する。動力計の温度が、低温度限界と高温度限界との間の範囲内を移動する際、ブロワ速度は相応に線形に適合されている。高温度限界を超えると、ブロワ速度は最大速度に設定される。
前記ＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣセンサは、前記固定子巻線の周縁部に均一に分布するように配置することができる。そうすると、前記固定子巻線全体の温度を確実に監視することができる。
前記速度制御装置は、前記ブロワモータへの供給電流をそれぞれ調整又は提供するための周波数変換器を有することができる。特に供給電流は、三相電流として供給される。
前記ブロワモータの速度を制御するための方法が、上で指定されている前記試験台の動作に備える。
図１は、本発明における試験台の基本構成を示す。 図２は、本発明における動力計の温度監視の構成を示す。 図３は、本発明におけるブロワ制御の基本構成を示す。 図４は、本発明におけるブロワ速度を制御するための特性を示す。
本発明のこれらの及び更なる利点及び特徴を、以下で、添付の図を用いて、より詳細に説明する。
図１は、本発明に関連するという条件で、試験台の構成を概略的に示している。
試験台は供試体１を試験するように働き、供試体は、図示する例では燃焼機関によって形成されている。供試体１は試験台の構成要素ではない。そうではなく、供試体が収容されていることのみを試験台の一部として考慮すべきである。ただし、試験台は図１に詳細には示されていない。
負荷装置として機能する動力計２が、供試体１と同軸に設けられる。供試体１及び動力計２は、図示しない基部（土台、台板等）上で支持される。
原則に従って、動力計２は、例えば非同期機又は永久モータの電気モータに対応しており、それ自体知られている。動力計は負荷軸３を有し、この負荷軸３上に回転子４が設けられ、この回転子４は、動力計２の内側に設けられている固定子５内で回転可能であるように配置される。とりわけ、固定子５は、それ自体知られている固定子巻線によって形成されている。負荷軸３は、モータ軸１ａと同軸に配置されており、このモータ軸１ａに、自動調整式の連結器６を介して、既知の方法で連結されている。
負荷軸３は、２つの支持装置７、８内で支持されている。支持装置７、８は、動力計２のハウジング上で支持することができるので、支持力を、ハウジングを介して土台へと下方に伝えることができる。
動力計２の上方に、ブロワ装置９が配置される。ブロワ装置９は動力計２を冷却するように機能する。この為に、ブロワ装置９は、送風機１１を駆動するブロワモータ１０を有する。送風機１１は空気ダクト１２内に配置されている。空気ダクト１２の空気吸入口に、空気フィルタ１３を設けることができる。
動作中、ブロワモータ１０によって作動する送風機１１は、空気フィルタ１３を介して空気を吸い込み、この空気を動力計２を通して運搬する。その際、空気は、ハウジング内に設けられた冷却溝を介して、又は更なる空気ダクトを介して、例えば動力計２の反対側に、適切な方法で再度排出される。
この時点までに記載した構成要素は事実上知られており、多くの試験台において見ることができる。さらに、更なる装置、例えば、試験台、測定装置、排気排出装置、媒体供給及び排出装置、空気調節装置等を較正するための較正装置が利用可能である。一方、これらの装置は本発明にとって重要ではないので、詳細には図示していない。
ブロワ装置９は更に、ブロワモータ１０に電流を供給してブロワモータ１０の速度を調整するための周波数変換器１４を有する。したがって、周波数変換器１４は、速度制御装置として機能するとともに、三相交流電流に備える。周波数変換器１４の作動に応じて、ブロワモータ１０の速度を変化させることができる。
さらに、ブロワ装置９は、複数の構成要素によって形成されるブロワモータ制御装置を有する。
例えば、固定子巻線内に、Ｐｔ１００センサである第１温度センサ１５が配置される。
２つの支持装置７、８上に、これもＰｔ１００センサである、支持装置内の温度を監視する第２温度センサ１６及び第３温度センサ１７が配置される。
最終的に、固定子５の巻線内に、ＰＴＣトリプルセンサである第４温度センサ１８及び第５温度センサ１９も配置される。
図１に示すように、温度センサの測定信号が、線によって共通の制御ユニット２０に送られる。制御ユニット２０は、温度センサの信号を評価し、対応する制御信号を制御線２１を介して周波数変換器１４に送信して、ブロワモータ１０の速度を所望の方法で調整する。
第１温度センサ１５は、固定子５内の或る場所の温度を確認し、動力計２内の実際の温度を介して、対応する測定信号を連続的に又は周期的に供給する。測定信号の助けによって、制御ユニット２０は、周波数変換器１４の対応する制御値を計算し、周波数変換器１４は、所望されるブロワモータ１０の速度を調整する。
第２温度センサ１６及び第３温度センサ１７は、支持装置７、８内の温度を監視する。支持装置７、８のうちの一方内が第１限界値（支持注意限界値）を超過した場合、第２又は第３温度センサ１６、１７によって、あるいは測定信号を評価する制御ユニット２０によってそれぞれ、このことが判定され、その結果、制御ユニット２０は周波数変換器１４を作動させて、ブロワモータ１０が最大限に可能な速度で動作して可能な限り高い冷却力に達するようにする。
一方、第２又は第３温度センサ１６、１７が更なる高めの限界値（支持警戒限界値）の超過を示す場合、制御ユニット２０は、動力計２又は試験台全体を停止する。
したがって、第２及び第３温度センサ１６、１７は、少なくとも、２つの限界値の超過を判定することができる。
これに反して、第４及び第５温度センサ１８、１９は、それぞれ単一の限界値の超過のみを確認する。これによって、温度センサ１８、１９のうちの一方、例えば第４温度センサ１８は、この第４温度センサが固定子注意限界値の超過を確認し、その結果、制御ユニットが、ブロワを最大出力で動作させる制御信号を送るように構成されている。
他方の温度センサ、例えば第５温度センサ１９は、高めの限界値、つまりそれを上回ると設備を損傷することのあるであろういわゆる固定子警戒限界値の超過を確認する。従って、固定子警戒限界値が目前である場合、あるいはこれを超過した場合、制御ユニット２０は、装置又は少なくとも動力計２をオフする。
図２は、異なる方法でのブロワ制御の基本構成、特に温度センサの配置を再び示す。
図３では、上述のブロワ制御の切替原理を示す。
図４は、第１温度センサ１５からの測定信号を基にした、ブロワ速度の制御の特性曲線を示す。
図４に示すように、特性曲線は、温度ｔ１を下回る範囲を有し、この場合は、ブロワ速度は最小レベルｖｍｉｎで一定に保持される。
ｔ１〜ｔ２の間の温度範囲では、ブロワ速度は、温度ｔ２に応答して最大速度ｖｍａｘに達するまで、線形的で連続的に増加する。
温度ｔ２を超えると最大速度ｖｍａｘが維持される。
図４に示す温度ｔ１とｔ２との間の線形コンテキストではなく、異なる特性曲線の進行、例えば、累進的、累減的、又は段階的な進行を選択することもできる。
第４及び第５温度センサ１８、１９は非線形の跳躍特性を有し、この跳躍特性が温度限界値の超過判定の条件とする。例えば、これらの温度センサのうちの少なくとも一方を、閾値検出器を備えた測定増幅器の入力部に接続することができる。閾値又は限界値はそれぞれ、装置にとって適切な所定の温度値、例えば固定子注意限界値に設定される。閾値検出器の出力信号は、周波数変換器１４のディジタル入力部を始動させる。この入力部は、周波数変換器１４に、ブロワモータを最大速度で動作させる。測定値増幅器及び閾値検出器は、制御ユニット２０内に配置することができる。
支持警戒限界値又は固定子警戒限界値の超過に応じて動力計２のオフが開始されるべきである場合、制御ユニット２０は、図示しない切替ユニットを介してこのことを達成することができる。
第４及び第５温度センサ１８、１９は、固定子５の周縁部のどこにでも、例えば互いに対して同じ距離で配置することができる。２つ以上のＰＴＣセンサを使用することは、安全上の理由に基づいており、固定子巻線内の温度分布の概観を得るという目的を果たす。
固定子５の巻線内に、２つのＰＴＣセンサ（第４及び第５温度センサ１８、１９）よりも多いＰＴＣセンサを配置し、温度監視を改良することも容易に可能である。それぞれの限界値の超過を、これらのＰＴＣセンサのうちの１つのみが示した場合、制御値２０は設定されている対策を講じ、特に、ブロワ速度を最大値まで増加させる。
本発明は、供試体を試験するための試験台に関する。
このような試験台は、例えばエンジン試験台又は変速機試験台として知られており、例えば機能検査や機械的負荷試験の耐久検査の他に、消耗、排ガス、雑音、又は気候の検査に活用して研究及び開発に寄与するものである。これによりエンジン試験台は、異なる環境条件又は適用条件下での、完成車におけるエンジンの動作をシミュレーションする。試験台において、供試体は、負荷装置、例えば非同期機、永久磁石エンジン、水動力計、又は渦電流ブレーキに連結することができる。負荷装置は、エンジンが実際に動作する際にそれに抗して動作せねばならない負荷をシミュレーションする。負荷装置として使用される電気モータは、しばしば動力計とも称される。
動作中、過熱を回避するために、このような動力計は大容量の冷却システムを必要とする。これによって、動力計が、供試体により供給される出力を完全に収容し除去せねばならないことに留意することが重要である。多数の冷却方法が知られており、これらの冷却方法の事例では、一次側には液状媒体、例えば水又は油が、二次側には空気が供給される。空気冷却式動力計は、高価で複雑な流体供給及び処理が必要ないという利点を有する。ところが、空気冷却の場合、冷却ブロワにより過度に高いレベルの雑音が生じるという欠点がある。
通常、このような冷却ブロワは常に、あらゆる動作状態及び最大限に指定された吸気温度に対して動力計を十分に冷却することを確実にするようフル稼動で運転する。これによって発生する雑音レベルにより、試験台近傍で作業することがより困難になることがある。さらに、或る試験状態の場合に、より少なめの冷却容量でも十分であったとしても、冷却ブロワがフル稼動で動作しているとエネルギーを浪費する。
動力計に供給される電流に応じてブロワモータの速度が変化する方法で、動力計が冷却ブロワによって冷却される試験台については、特開２００６‐０２３２４４号から知られている。ところが、試験周期中に頻繁に供試体の速度が変動し、したがって動力計の速度又は負荷もそれぞれ変動することに起因して、動力計に供給される電流が必然的に頻繁に変化せねばならず、したがって、ブロワ速度が変化する。このことから生じるブロワモータの笛声雑音は、試験台職員により不快なものと知覚される。さらに、絶えず加速することでファンの耐久性が低減する。
ブロワ装置によって冷却することのできる負荷装置がＦＲ２８９４０９１Ａ１から知られている。負荷装置上で冷却液の吸入口領域内に配置されている温度センサが限界温度の超過を検出するとブロワ装置はオンされる。本発明は、技術の現状の上述の欠点を回避することのできる事例における試験台を指定する目的に基づいている。
特開２００６‐０２３２４４号公報 仏国特許出願公開第２８９４０９１号明細書
本発明は、技術の現状の上述の欠点を回避できる事例における試験台を指定する目的に基づいている。
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の試験台によって解決される。更に、このような試験台の動作手順が指定されている。従属請求項には本発明の実施形態が示されている。
供試体を試験するための試験台は、互いから離間している２つの支持装置によって支持されて前記供試体に接続することのできる負荷軸と、固定子、及び、前記負荷軸上に配置され前記固定子内で回転することのできる回転子とを有する負荷装置を備える。さらに、ブロワモータと、ブロワモータの速度を変化させるための速度制御装置と、前記負荷装置を冷却するためのブロワ装置を備え、当該ブロワ装置はブロワモータ制御装置を有し、当該ブロワモータ制御装置は第１温度センサを有し、当該第１温度センサは、前記固定子の固定子巻線内に配置されて測定信号を生成する。この測定信号は、例えば測定温度に対して実質線形である。さらに、前記ブロワモータ制御装置が、前記ブロワモータの速度配分と、前記第１温度センサにより測定される温度配分との形式での制御条件に基づき、前記第１温度センサの前記測定信号に応じて、前記ブロワ装置の前記速度制御装置を連続的に作動させるための制御ユニットを有する。
このように、前記固定子巻線内の温度を連続的に測定する前記第１温度センサは前記固定子巻線内に配置される。前記ブロワモータの速度は、対応する測定信号を基にして調整される。したがって、前記負荷装置が、或る試験手順において多くの電流を引き込むことで加熱され、この加熱が、前記第１温度センサによって前記固定子巻線内で直接検出される。前記第１温度センサは前記制御ユニットに測定信号を送り、その際、この前記制御ユニットは、前記負荷装置を通る冷却空気の処理能力がより高くなるように、前記ブロワモータの速度を増加させる。そうすると、許容できない前記負荷装置の加熱が抑えられる。
その後、前記固定子巻線内で温度が再度減少すると前記第１温度センサはこのことも同様に通知し、その結果、前記制御ユニットは前記ブロワモータの速度を再度低下させることができる。
冷却ブロワの構成によっては、前記固定子巻線内のあらゆる軽微な温度変化も、即座にブロワ速度の変化につながることのないように、対応する不感時間要素又は遅延要素を設けることもできる。負荷、つまり温度は減少せずに、所定の時間が経過したときにのみ、ブロワ速度の増加（又は対応する低減）を達成することができる。
同様に、例えば複数の時差的な限界値又は閾値にそれぞれ備えておき、その超過又は不達の場合にブロワ速度がそれぞれ増加又は減少することも可能である。この場合、ブロワ速度は、線形にではなく徐々に、温度に追従する。速度変化が過度に短い時間間隔で実行されないことを防止するために、このことはヒステリシスを用いて支援することができる。
温度変化とブロワ速度との間の線形コンテキストではなく、累進的又は累減的コンテキストを選択することが妥当であることもある。このことは、前記試験台におけるそれぞれの条件と、結果として生じる冷却可能性とによって決まる。
前記ブロワモータ制御装置は更に、前記第２及び第３温度センサを有することができ、これらの前記各温度センサは、それぞれ、前記負荷軸を支持するための前記支持装置のうちの一方に配置されている。前記制御ユニットは、前記第２及び／又は第３温度センサが、それぞれの前記支持装置用に規定された支持注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置の前記速度制御装置を作動させてブロワモータの最大速度を調整し、前記第２及び／又は第３温度センサが、それぞれの前記支持装置用に規定された、前記支持注意限界値よりも大きい支持警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置をオフするように構成されている。
この実施形態の場合、前記負荷装置内に配置されている前記負荷軸の前記支持装置内又は前記支持装置上の温度をいずれの場合も監視する２つの更なる温度センサが対応して設けられる。２つの温度センサのうちの一方が第１閾値（支持注意閾値）の超過を判定した場合、前記制御ユニットにより、対応する信号が評価され、その際、このことにより、前記ブロワモータの速度が所定の最大値又は技術的最大値まで増加する。これにより、冷却ブロワは、この動作状態において最大冷却力を提供し、前記負荷装置全体を、つまり前記支持装置をも冷却する。
一方、前記支持装置内の温度が更に増加した場合には、２つの温度センサのうちの一方、つまり前記第２又は第３温度センサが、所定の前記支持警戒限界値の超過を確認することができる。その際、制御ユニットは、前記負荷装置をオフするための、及び、前記負荷装置又は前記試験台全体の損傷を防止するための、対応する対策を開始する。前記支持警戒限界値の超過は、前記試験台に機能不全がある証拠である。
前記温度センサは、前記支持装置の温度変化を極力確実に判定できるように、２つの前記支持装置内又は前記支持装置上に配置されるべきである。
他の実施形態として、ブロワモータ制御装置は、少なくとも第４及び第５温度センサを有することができる。前記各温度センサは、前記固定子巻線内に配置され、限界値センサとして機能する。その際、前記制御ユニットは、前記第４温度センサが、前記固定子巻線の温度用に規定された前記固定子注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置の前記速度制御装置を作動させて前記ブロワモータの最大速度を調整し、前記第５温度センサが、前記固定子巻線の温度用に規定された前記固定子注意限界値よりも大きい前記固定子警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置を停止するように構成される。
従って、この実施形態の場合、前記固定子巻線内に、前記第１温度センサに加えて、限界値センサとして、更なる温度センサ、つまり、少なくとも前記第４及び第５温度センサが設けられる。前記各温度センサのうちの一方（前記第４温度センサ）は、前記固定子注意限界値の超過を即座に確認するように構成されている。この注意限界値は、その超過に応答して負荷装置が最大冷却力で冷却されねばならないように設定されている。従って、ブロワモータの速度は、可能な限り高い値に調整される。
他方の温度センサ（前記第５温度センサ）は、前記固定子警戒限界値の超過を検出し、これにより負荷装置が停止されて、前記負荷装置又は前記試験台の損傷が防止される。
言うまでもなく、用語「第４」及び「第５」温度センサは無作為に選択されたものである。重要なことは、これらの２つの温度センサのうちの一方が前記固定子注意限界値を監視するという観点で構成されており、他方の温度センサは前記固定子警戒限界値の超過を監視するものであるということである。
前記第４及び第５温度センサは、他の実施形態として、前記第２及び第３温度センサに加えて設けることができる。従って、専門語「第１温度センサ」、「第２温度センサ」等は単に、いずれの場合も温度センサに明白な名称を提供するという目的の役に立つ。しかし、これを通して順序づけが決まるものではない。前記試験台には、前記第２及び第３温度センサが設けられなくとも、前記第１、第４、及び第５温度センサを容易に装備することができる。したがって、これらの用語も、温度センサを列挙するように働くものではない。
技術の現状によって既に上述したように、前記負荷装置はそれぞれ、動力計とすることができ、あるいは、動力計を有することができる。
前記第１、第２、及び／又は第３温度センサは、それぞれ、白金温度センサ、特にＰｔ１００温度センサであることができる。ＰＴ１００センサは、温度の影響下での白金の抵抗変化に基づく温度センサである。これらのセンサは堅牢であり、高精度を特徴としている。このようなセンサの抵抗曲線はほぼ線形である。
前記第４及び／又は第５温度センサは、それぞれ、非線形抵抗曲線を含むＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣトリプル温度センサであることができる。ＰＴＣトリプルセンサは、例えばＤＩＮ４４０８２で規格化されており、電気機器を熱的過負荷から保護するように機能する。ＰＴＣトリプルセンサは特に、予設定されている限界値の超過を確認するものであり、それに応じて、測定センサの抵抗が激しく変化する。
前記第４及び第５温度センサに加えて、前記固定子巻線内に少なくとも１つの更なる温度センサを設けることができる。このことは、妥当であると思われる場合には前記第４及び第５温度センサに加えて更なる温度センサをも前記固定子巻線内に配置できるということを意味する。
前記第４及び第５温度センサの場合のように、更なる温度センサも、非線形抵抗曲線を含むＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣトリプル温度センサであることができる。
前記ブロワ装置の前記速度制御装置を作動させるための前記制御条件は、前記ブロワモータの速度と、前記第１温度センサによって測定される温度との間に線形コンテキストを含む範囲に規定される。この場合、前記ブロワモータの速度と、前記第１温度センサにより測定される温度との直接的配分がある。
特に、予め決まっている低温度限界と、予め決まっている高温度限界との間の線形コンテキストを規定することができる。動力計温度が、低温度限界よりも低い限りにおいて、前記ブロワモータは、予め設定されている最小速度で回転する。動力計の温度が、低温度限界と高温度限界との間の範囲内を移動する際、ブロワ速度は相応に線形に適合されている。高温度限界を超えると、ブロワ速度は最大速度に設定される。
前記ＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣセンサは、前記固定子巻線の周縁部に均一に分布するように配置することができる。そうすると、前記固定子巻線全体の温度を確実に監視することができる。
前記速度制御装置は、前記ブロワモータへの供給電流をそれぞれ調整又は提供するための周波数変換器を有することができる。特に供給電流は、三相電流として供給される。
前記ブロワモータの速度を制御するための方法が、上で指定されている前記試験台の動作に備える。
図１は、本発明における試験台の基本構成を示す。 図２は、本発明における動力計の温度監視の構成を示す。 図３は、本発明におけるブロワ制御の基本構成を示す。 図４は、本発明におけるブロワ速度を制御するための特性を示す。
本発明のこれらの及び更なる利点及び特徴を、以下で、添付の図を用いて、より詳細に説明する。
図１は、本発明に関連するという条件で、試験台の構成を概略的に示している。
試験台は供試体１を試験するように働き、供試体は、図示する例では燃焼機関によって形成されている。供試体１は試験台の構成要素ではない。そうではなく、供試体が収容されていることのみを試験台の一部として考慮すべきである。ただし、試験台は図１に詳細には示されていない。
負荷装置として機能する動力計２が、供試体１と同軸に設けられる。供試体１及び動力計２は、図示しない基部（土台、台板等）上で支持される。
原則に従って、動力計２は、例えば非同期機又は永久モータの電気モータに対応しており、それ自体知られている。動力計は負荷軸３を有し、この負荷軸３上に回転子４が設けられ、この回転子４は、動力計２の内側に設けられている固定子５内で回転可能であるように配置される。とりわけ、固定子５は、それ自体知られている固定子巻線によって形成されている。負荷軸３は、モータ軸１ａと同軸に配置されており、このモータ軸１ａに、自動調整式の連結器６を介して、既知の方法で連結されている。
負荷軸３は、２つの支持装置７、８内で支持されている。支持装置７、８は、動力計２のハウジング上で支持することができるので、支持力を、ハウジングを介して土台へと下方に伝えることができる。
動力計２の上方に、ブロワ装置９が配置される。ブロワ装置９は動力計２を冷却するように機能する。この為に、ブロワ装置９は、送風機１１を駆動するブロワモータ１０を有する。送風機１１は空気ダクト１２内に配置されている。空気ダクト１２の空気吸入口に、空気フィルタ１３を設けることができる。
動作中、ブロワモータ１０によって作動する送風機１１は、空気フィルタ１３を介して空気を吸い込み、この空気を動力計２を通して運搬する。その際、空気は、ハウジング内に設けられた冷却溝を介して、又は更なる空気ダクトを介して、例えば動力計２の反対側に、適切な方法で再度排出される。
この時点までに記載した構成要素は事実上知られており、多くの試験台において見ることができる。さらに、更なる装置、例えば、試験台、測定装置、排気排出装置、媒体供給及び排出装置、空気調節装置等を較正するための較正装置が利用可能である。一方、これらの装置は本発明にとって重要ではないので、詳細には図示していない。
ブロワ装置９は更に、ブロワモータ１０に電流を供給してブロワモータ１０の速度を調整するための周波数変換器１４を有する。したがって、周波数変換器１４は、速度制御装置として機能するとともに、三相交流電流に備える。周波数変換器１４の作動に応じて、ブロワモータ１０の速度を変化させることができる。
さらに、ブロワ装置９は、複数の構成要素によって形成されるブロワモータ制御装置を有する。
例えば、固定子巻線内に、Ｐｔ１００センサである第１温度センサ１５が配置される。
２つの支持装置７、８上に、これもＰｔ１００センサである、支持装置内の温度を監視する第２温度センサ１６及び第３温度センサ１７が配置される。
最終的に、固定子５の巻線内に、ＰＴＣトリプルセンサである第４温度センサ１８及び第５温度センサ１９も配置される。
図１に示すように、温度センサの測定信号が、線によって共通の制御ユニット２０に送られる。制御ユニット２０は、温度センサの信号を評価し、対応する制御信号を制御線２１を介して周波数変換器１４に送信して、ブロワモータ１０の速度を所望の方法で調整する。
第１温度センサ１５は、固定子５内の或る場所の温度を確認し、動力計２内の実際の温度を介して、対応する測定信号を連続的に又は周期的に供給する。測定信号の助けによって、制御ユニット２０は、周波数変換器１４の対応する制御値を計算し、周波数変換器１４は、所望されるブロワモータ１０の速度を調整する。
第２温度センサ１６及び第３温度センサ１７は、支持装置７、８内の温度を監視する。支持装置７、８のうちの一方内が第１限界値（支持注意限界値）を超過した場合、第２又は第３温度センサ１６、１７によって、あるいは測定信号を評価する制御ユニット２０によってそれぞれ、このことが判定され、その結果、制御ユニット２０は周波数変換器１４を作動させて、ブロワモータ１０が最大限に可能な速度で動作して可能な限り高い冷却力に達するようにする。
一方、第２又は第３温度センサ１６、１７が更なる高めの限界値（支持警戒限界値）の超過を示す場合、制御ユニット２０は、動力計２又は試験台全体を停止する。
したがって、第２及び第３温度センサ１６、１７は、少なくとも、２つの限界値の超過を判定することができる。
これに反して、第４及び第５温度センサ１８、１９は、それぞれ単一の限界値の超過のみを確認する。これによって、温度センサ１８、１９のうちの一方、例えば第４温度センサ１８は、この第４温度センサが固定子注意限界値の超過を確認し、その結果、制御ユニットが、ブロワを最大出力で動作させる制御信号を送るように構成されている。
他方の温度センサ、例えば第５温度センサ１９は、高めの限界値、つまりそれを上回ると設備を損傷することのあるであろういわゆる固定子警戒限界値の超過を確認する。従って、固定子警戒限界値が目前である場合、あるいはこれを超過した場合、制御ユニット２０は、装置又は少なくとも動力計２をオフする。
図２は、異なる方法でのブロワ制御の基本構成、特に温度センサの配置を再び示す。
図３では、上述のブロワ制御の切替原理を示す。
図４は、第１温度センサ１５からの測定信号を基にした、ブロワ速度の制御の特性曲線を示す。
図４に示すように、特性曲線は、温度ｔ１を下回る範囲を有し、この場合は、ブロワ速度は最小レベルｖｍｉｎで一定に保持される。
ｔ１〜ｔ２の間の温度範囲では、ブロワ速度は、温度ｔ２に応答して最大速度ｖｍａｘに達するまで、線形的で連続的に増加する。
温度ｔ２を超えると最大速度ｖｍａｘが維持される。
図４に示す温度ｔ１とｔ２との間の線形コンテキストではなく、異なる特性曲線の進行、例えば、累進的、累減的、又は段階的な進行を選択することもできる。
第４及び第５温度センサ１８、１９は非線形の跳躍特性を有し、この跳躍特性が温度限界値の超過判定の条件とする。例えば、これらの温度センサのうちの少なくとも一方を、閾値検出器を備えた測定増幅器の入力部に接続することができる。閾値又は限界値はそれぞれ、装置にとって適切な所定の温度値、例えば固定子注意限界値に設定される。閾値検出器の出力信号は、周波数変換器１４のディジタル入力部を始動させる。この入力部は、周波数変換器１４に、ブロワモータを最大速度で動作させる。測定値増幅器及び閾値検出器は、制御ユニット２０内に配置することができる。
支持警戒限界値又は固定子警戒限界値の超過に応じて動力計２のオフが開始されるべきである場合、制御ユニット２０は、図示しない切替ユニットを介してこのことを達成することができる。
第４及び第５温度センサ１８、１９は、固定子５の周縁部のどこにでも、例えば互いに対して同じ距離で配置することができる。２つ以上のＰＴＣセンサを使用することは、安全上の理由に基づいており、固定子巻線内の温度分布の概観を得るという目的を果たす。
固定子５の巻線内に、２つのＰＴＣセンサ（第４及び第５温度センサ１８、１９）よりも多いＰＴＣセンサを配置し、温度監視を改良することも容易に可能である。それぞれの限界値の超過を、これらのＰＴＣセンサのうちの１つのみが示した場合、制御値２０は設定されている対策を講じ、特に、ブロワ速度を最大値まで増加させる。

Claims (15)

  1. 供試体（１）を試験するための試験台であって、
    互いに離間している２つの支持装置（７、８）によって支持されて前記供試体（１）に接続することのできる負荷軸（３）、固定子（５）、及び前記負荷軸（３）上に配置され前記固定子（５）内で回転することのできる回転子（４）を有する負荷装置（２）と、
    ブロワモータ（１０）及び前記ブロワモータ（１０）の速度を変化させるための速度制御装置（１４）を有し、前記負荷装置（２）を冷却するためのブロワ装置（９）とを備え、
    前記ブロワ装置がブロワモータ制御装置を有し、
    前記ブロワモータ制御装置が第１温度センサ（１５）を有し、当該第１温度センサが、前記固定子（５）の固定子巻線内に配置されて測定信号を生成し、
    さらに、前記ブロワモータ制御装置が、
    前記ブロワモータ（１０）の速度配分と前記第１温度センサ（１５）により測定される温度配分との形式の制御条件に基づき、前記第１温度センサ（１５）の前記測定信号に応じて、前記ブロワ装置（１９）の前記速度制御装置（１４）を作動させるための制御ユニット（２０）を有する、試験台。
  2. 前記ブロワモータ制御装置が、第２及び第３温度センサ（１６、１７）を有し、当該各温度センサが、それぞれ、前記支持装置（７、８）のうちのいずれか一方に配置されており、
    前記制御ユニット（２０）が、
    前記第２温度センサ（１６）及び／又は前記第３温度センサ（１７）が、前記それぞれの支持装置（７、８）用に規定された支持注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置（９）の前記速度制御装置（１４）を作動させて前記ブロワモータ（１０）の最大速度を調整し、
    前記第２温度センサ（１６）及び／又は前記第３温度センサ（１７）が、前記それぞれの加熱装置（７、８）用に規定された前記支持注意限界値よりも大きい支持警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置（２）を停止するように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の試験台。
  3. 前記ブロワモータ制御装置が、少なくとも第４及び第５温度センサ（１８、１９）を有し、当該各温度センサが、前記固定子巻線内に配置され、限界値センサとして機能し、
    前記制御ユニット（２０）が、
    前記第４温度センサ（１８）が、前記固定子巻線の温度用に規定された固定子注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置（９）の前記速度制御装置（１４）を作動させて前記ブロワモータ（１０）の最大速度を調整し、
    前記第５温度センサ（１９）が、前記固定子巻線の温度用に規定された前記固定子注意限界値よりも大きい固定子警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置（２）を停止するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の試験台。
  4. 前記負荷装置（２）が動力計であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の試験台。
  5. 前記第１温度センサ（１５）、前記第２温度センサ（１６）、及び／又は前記第３温度センサ（１７）が、それぞれ、白金温度センサ、特にＰｔ１００温度センサであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の試験台。
  6. 前記第４温度センサ（１８）及び／又は前記第５温度センサ（１９）が、それぞれ、非線形抵抗曲線を含むＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣトリプル温度センサであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の試験台。
  7. 前記第４温度センサ（１８）及び前記第５温度センサ（１９）に加えて、前記固定子巻線内に少なくとも１つの追加温度センサが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の試験台。
  8. 前記追加温度センサが、非線形抵抗曲線を含むＰＴＣ温度センサ、特にＰＴＣトリプル温度センサであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の試験台。
  9. 前記ブロワモータ（１０）の前記速度制御装置（１４）を作動させるための前記制御条件が、前記ブロワモータ（１０）の速度と、前記第１温度センサ（１５）によって測定される温度との間の線形コンテキストを含む範囲内に規定されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の試験台。
  10. 予め決まっている低温度限界（ｔ１）と、予め決まっている高温度限界（ｔ２）との間に前記線形コンテキストが与えられることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の試験台。
  11. 前記ＰＴＣ温度センサ、特に前記ＰＴＣセンサが、前記固定子巻線の周縁部に均一に分布するように配置されることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の試験台。
  12. 前記速度制御装置（１４）が、前記ブロワモータ（１０）の供給電流を調整するための周波数変換器を有することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の試験台。
  13. 先行する請求項のいずれかに記載の試験台の負荷装置（２）を冷却するための、ブロワ装置（９）内のブロワモータ（１０）の速度を制御するための方法であって、
    前記ブロワモータ制御装置の前記制御ユニット（２０）が、
    前記ブロワモータ（１０）の速度配分と前記第１温度センサ（１５）により測定される温度配分との形式の制御条件に基づき、前記第１温度センサ（１５）の前記測定信号に応じて、前記ブロワ装置（１９）の前記速度制御装置（１４）を連続的に作動させる制御方法。
  14. 前記制御ユニットが、
    前記第２温度センサ（１６）及び／又は前記第３温度センサ（１７）が、前記それぞれの支持装置（７、８）用に規定された、支持注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置（９）の前記速度制御装置（１４）を作動させて前記ブロワモータ（１０）の最大速度を調整し、
    前記第２温度センサ（１６）及び／又は前記第３温度センサ（１７）が、前記それぞれの支持装置（７、８）用に規定された前記支持注意限界値よりも大きい支持警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置（２）を停止する請求項１３記載の方法。
  15. 前記制御ユニットが、
    前記第４温度センサ（１８）が、前記固定子巻線の温度用に規定された固定子注意限界値の超過を示す場合、前記ブロワ装置（９）の前記速度制御装置（１４）を作動させて前記ブロワモータ（１０）の最大速度を調整すること、
    前記第５温度センサ（１９）が、前記固定子巻線の温度用に規定された、前記固定子注意限界値よりも大きい固定子警戒限界値の超過を示す場合、前記負荷装置（２）を停止する請求項１３又は１４記載の方法。
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