Der Wirkungsgrad eines Elektromotors ist eine der entscheidenden Größen für die Optimierung der erzielbaren Reichweite eines Elektrofahrzeugs bei gegebener Kapazität des Batteriesystems. Der Wirkungsgrad ergibt sich aus dem Verhältnis der mechanischen Ausgangsleistung zur effektiven elektrischen Eingangsleistung. Um den Wirkungsgrad eines Elektromotors zu bestimmen, müssen sowohl die elektrische Eingangsleistung als auch die mechanische Ausgangsleistung erfasst werden.
Eine der typischen Messaufgaben bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen ist die Bestimmung der Leistung des elektrischen Antriebsstrangs - d.h. der Batterie, des Wandlers und des Elektromotors. Um die Wirkleistung in einem dreiphasigen System zwischen Wandler und Elektromotor richtig zu bestimmen, gibt es viele Aspekte. Hierbei muss auf die verwendete Messhardware, den Messaufbau, die Abtastrate und die Datenauswertung geachtet werden, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Einerseits die Gleichstromversorgung des Batteriesystems als einphasiger Zwischenkreis mit überlagerter Restwelligkeit und andererseits das dreiphasige System zwischen Wandler und Motor, bei dem die Motorströme durch die Drehzahl zusammen mit Oberschwingungen aus der PWM (Abk. Pulsweitenmodulation) bestimmt werden
Die Wirkleistung kann in andere Leistungsformen (mechanisch, thermisch usw.) umgewandelt werden. Die Blindleistung stellt eine zusätzliche Belastung für den Stromkreis dar, und die Scheinleistung ist die geometrische/vektorielle Summe der beiden Leistungen.
Wirkleistung (P):
Die Wirkleistung oder aktive Leistung, stellt die tatsächliche Leistung dar, die von einer Last verbraucht oder geliefert wird. Sie wird durch Multiplikation der momentanen Spannungs- und Stromwerte und durch Bildung des Durchschnitts über einen bestimmten Zeitraum berechnet.
Scheinleistung (S):
Die Scheinleistung stellt die gesamte in einem Stromkreis fließende Leistung dar, einschließlich Wirkleistung und Blindleistung. Sie wird durch Multiplikation der momentanen Spannungs- und Stromwerte ohne Berücksichtigung ihrer Phasenbeziehung berechnet.
Blindleistung (Q):
Die Blindleistung ist die nicht wirksame Komponente der Leistung, die aufgrund von induktiven oder kapazitiven Elementen im Stromkreis zwischen Quellen und Lasten “pendelt”. Sie wird berechnet, indem die Ist-Werte von Spannung und Strom multipliziert werden und der Mittelwert über einen bestimmten Zeitraum gebildet wird, wobei deren Phasenverhältnis berücksichtigt wird.
Bei Dreiphasensystemen werden die Leistungen der einzelnen Phasen addiert.
Leistungsfaktor (PF):
Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung und gibt an, wie effektiv eine Last die elektrische Energie nutzt. Er wird berechnet, indem die Wirkleistung durch die Scheinleistung geteilt wird. PF = P / S. Der Leistungsfaktor wird in der Regel als Dezimalzahl oder als Prozentsatz angegeben.
