Die moderne Prüfsoftware: imc OMEGA

Die Softwareplattform imc OMEGA ist die Standard-Prüfsoftware für alle imc Elektromotorenprüfstände. Sie ist eine Eigenentwicklung von imc, die fortlaufend weiter entwickelt wird. imc OMEGA besteht aus zwei Teilen:

  1. einer Grundsoftware 
  2. modularen Prüfprogramme (Prüfarten)

Durch eine standardisierte Grundsoftware mit einem festen Funktionsumfang ist die Bedienoberfläche aller imc E-Motorenprüfstände gleich. Das minimiert den Schulungsaufwand und ermöglicht es allen Kunden von der Weiterentwicklung der Grundsoftware zu profitieren.

Grundsoftware

Die Grundsoftware stellt die allgemeinen Funktionen zur Verwaltung der Prüfungen und der Prüfparameter zur Verfügung. Sie überwacht die Grenzwerte für den Schutz der Prüflinge und steuert die Datenablage der aufgezeichneten Messungen und der berechneten Prüfergebnisse. Ebenso beinhaltet sie eine Passwort-gesteuerte Benutzerverwaltung, die die Zugangsberechtigung zu den unterschiedlichen Bereichen steuert und mit der die Rechte des Benutzers geregelt werden.

Die Eingabe der Parameter erfolgt in Tabellen, die auf Grenzwerte überwacht und so Fehleingaben automatisch erkannt und vermieden werden.

Prüfarten

Die Prüfsoftware imc OMEGA bietet eine vielzahl modularer Prüfarten (Prüfprogrammen). Diese können je nach Prüfaufgaben und Motortypen modular gewählt werden. Die folgenden Beschreibungen sind deshalb abstrakt unabhängig von den Motortypen.

Handsteuerung

Die Handsteuerung ermöglicht die überwachte, manuelle Steuerung des Prüfstands. Über Eingabeinstrumente auf der Softwareoberfläche kann der Anwender die Prozessgrößen des Prüfstands verstellen und so manuelle Prüfungen durchführen wie beispielseweie eine individuelles Zuschalten von Versorgungsspannung, Freigaben von Prüfling oder Lastmaschine, Vorgabe von Drehzahl oder maximalem Moment. Die Messdatenaufnahme und die Kommunikation mit dem Prüfstand, der Peripherie und dem Prüfling bzw. dem Controller des Prüflings laufen je nach Eingabe im Hintergrund weiter. Die Grenzwerte des Prüfstands werden überwacht und bei Überschreitung wird die Prüfung mit einer Fehlermeldung abgebrochen und der Prüfstand in einen sicheren Zustand gebracht.

Kennlinie (drehzahlgesteuert)

Die statischen Kennwerte eines Elektromotors werden mit Hilfe einer quasi-statischen Belastung durch eine Bremseinrichtung bestimmt. Durch diese Belastung können die Stromaufnahme sowie das Drehzahl- und Drehmomentverhalten bestimmt werden. Aus diesen Größen können dann weitere beschreibende Größen, wie die elektrische und mechanische Leistung sowie der Wirkungsgrad bestimmt werden. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind abhängig von der Belastungsdauer (thermische Belastung) und der Auslegung des Motors. Der Prüfling wird bei dieser Prüfung aktiv angesteuert und der Prüfablauf ist individuell parametrierbar.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird an die Lastmaschine des Prüfstands über eine Kupplung angekoppelt. Nach dem Start der Prüfung schleppt die Lastmaschine den Prüfling über eine vorgegebene Zeit auf eine Zieldrehzahl. Nach dem Abklingen der Einschwingzustände wird der Prüfling eingeschaltet und es stellt sich ein stationäres Moment an der Welle ein. Nach einer Wartezeit wird die Drehzahl der Lastmaschine von der stationären Startdrehzahl bis zur Stoppdrehzahl verringert. Mit dem Erreichen der Stoppdrehzahl wird der Prüfling ausgeschaltet und die Lastmaschine verringert die Drehzahl bis zum Stillstand.

Ergebnisse der Prüfart:

  • Zeitverlauf der Motorspannung pro Phase
  • Zeitverlauf des Motorstroms pro Phase
  • Zeitverlauf der Drehzahl
  • Zeitverlauf des Drehmoments
  • Drehmomentkennlinie über Drehzahl
  • Stromkennlinie über Drehzahl
  • Kennlinie der elektrischen Eingangsleistung über der Drehzahl
  • Kennlinie der mechanischen Ausgangsleistung über der Drehzahl
  • Kennlinie des Wirkungsgrads über der Drehzahl

Kennlinie (drehmomentgesteuert)

Die statischen Kennwerte eines Elektromotors werden mit Hilfe einer quasi-statischen Belastung durch eine Bremseinrichtung bestimmt. Durch diese Belastung können die Stromaufnahme, das Drehzahl- und Drehmomentverhalten bestimmt werden. Aus diesen Größen können dann weitere beschreibende Größen, wie die elektrische und mechanische Leistung sowie der Wirkungsgrad bestimmt werden. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind abhängig von der Belastungsdauer (thermische Belastung) und der Auslegung des Motors. Der Prüfling wird bei dieser Prüfung aktiv angesteuert und der Prüfablauf ist individuell parametrierbar.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird an die Lastmaschine des Prüfstands über eine Kupplung angekoppelt. Nach dem Start der Prüfung wird der Prüfling eingeschaltet und die Lastmaschine regelt an der Welle ein
Belastungsmoment von 0 Nm ein, damit ist der Prüfling im Leerlaufpunkt der Kennlinie. Nach dem Abklingen der Einschwingvorgänge wird das Wellenmoment durch die Lastmaschine über eine vorgegebene Zeit bis zum Erreichen eines maximalen Moments oder bis zur Unterschreitung einer minimalen Drehzahl erhöht. Nach Erreichen einer Abbruchbedingung wird die Ansteuerung des Prüflings und der Lastmaschine beendet.

Ergebnisse der Prüfart:

  • Zeitverlauf der Motorspannung pro Phase
  • Zeitverlauf des Motorstroms pro Phase
  • Zeitverlauf der Drehzahl
  • Zeitverlauf des Drehmoments
  • Drehzahlkennlinie über Drehmoment
  • Stromkennlinie über Drehmoment
  • Kennlinie der elektrischen Eingangsleistung über dem Drehmoment
  • Kennlinie der mechanischen Ausgangsleistung über dem Drehmoment
  • Kennlinie des Wirkungsgrads über dem Drehmoment

Rastmoment

Rastmomente werden bei Elektromotoren durch den internen Aufbau des Motors erzeugt. Sie treten beim Durchdrehen des Motors auf und können bei einer langsamen Drehzahl gemessen werden. Der Prüfling wird dabei während der Prüfung nicht angesteuert. Der Verlauf des gemessenen Moments gibt Auskunft über den internen Aufbau des Prüflings. Die Messung des Moments stellt eine einfache Methode zur Diagnose des elektromagnetischen Aufbaus des Prüflings dar.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird an die Lastmaschine des Prüfstands über eine Kupplung angekoppelt. Nach dem Start der Prüfung schleppt die Lastmaschine den Prüfling über eine vorgegebene Zeit auf eine Zieldrehzahl. Diese Zieldrehzahl hält die Lastmaschine für die Dauer der Messdatenaufnahme konstant. Nach Abschluss der Messdatenaufnahme bremst die Lastmaschine den Prüfling bis zum Stillstand ab.

Ergebnisse der Prüfart:

  • Zeitverlauf des gemessenen Moments
  • Darstellung des Moments über dem Drehwinkel
  • Ordnungsspektrum des gemessenen Moments

Schleppmoment (Drag-Torque)

Die Schleppmomentprüfung ermittelt das Verlustmoment eines passiv geschleppten Prüflings in Abhängigkeit von der Drehzahl. Hierbei wird stets das mittlere Moment über einer mechanischen Umdrehung betrachtet. Die Momentenschwankung innerhalb einer Umdrehung kann durch eine Rastmomentprüfung ermittelt werden. Das Schleppmoment wird in der Regel hauptsächlich durch die Lagerreibung bestimmt. Aber auch andere Verlustmomente, wie z.B. Wirbelstrommomente bei einem permanent erregten Motor oder die Luftreibung eines fest angeschlossenen Lüfterrades gehen mit in das Messergebnis ein. Außerdem kann mit der Schleppmomentprüfung das Massenträgheitsmoment des Prüflings (plus Kupplung und Messseite der Messwelle).

Ablauf der Prüfung:

[Beschreibung fehlt]

Ergebnisse der Prüfart:

[Beschreibung fehlt]

Elektromotorische Kraft (EMK) / back electromotive force (EMF)

Permanenterregte Motoren, die von außen angetrieben werden, induzieren eine Spannung, welche an den Anschlussleitungen der Maschine gemessen werden kann. Die induzierte Spannung ist dabei proportional zur Drehzahl und zur Erregung. Der Prüfling wird während der Prüfung nicht angesteuert. Der Verlauf der induzierten Spannung gibt Auskunft über die Wicklungen und die Ausprägung der Erregung über dem Umfang. Die Messung der induzierten Spannung stellt eine einfache Methode zur Diagnose des elektromagnetischen Aufbaus des Prüflings dar.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird an die Lastmaschine des Prüfstands über eine Kupplung angekoppelt. Nach dem Start der Prüfung schleppt die Lastmaschine den Prüfling über eine vorgegebene Zeit auf eine Zieldrehzahl. Diese Zieldrehzahl hält die Lastmaschine für die Dauer der Messdatenaufnahme konstant. Nach Abschluss der Messdatenaufnahme bremst die Lastmaschine den Prüfling bis zum Stillstand ab.

Ergebnisse der Prüfart:

  • Zeitverlauf der Spannung pro Phase
  • Darstellung des Spannungsverlaufs über dem Drehwinkel pro Phase
  • Ordnungsspektrum mit der eingestellten maximalen Ordnung und der gewünschten Ordnungsauflösung pro Phase
  • Berechnung des Klirrfaktors in Prozent als Einzelwert pro Phase

Drehmomentwelligkeit

Aufgrund ihres elektromagnetisch unsymmetrischen Aufbaus haben Elektromotoren ein nicht konstantes Moment über der Umdrehung. Diese Drehmomentwelligkeit stellt bei verschiedenen Anwendungen ein Problem da, z. B. bei elektrisch unterstützten Lenkhilfen in der Automobilindustrie. Mit der Messung der Drehmomentwelligkeit bei einer festen Drehzahl und einem vorgegebenen Moment können Aussagen über das Verhalten des Motors in der Zielapplikation getroffen werden. Der Prüfling wird bei dieser Prüfung aktiv angesteuert und der Prüfablauf ist individuell parametrierbar.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird an die Lastmaschine des Prüfstands über eine Kupplung angekoppelt. Nach dem Start der Prüfung schleppt die Lastmaschine den Prüfling über eine vorgegebene Zeit auf eine Zieldrehzahl. Nach dem Abklingen der Einschwingzustände wird der Prüfling eingeschaltet und es stellt sich ein stationäres Moment an der Welle ein. Der Controller des Prüflings regelt dann das Wellenmoment auf den vorgegebenen Wert ein. Die Datenaufnahme erfolgt dann durch die Aufzeichnung des Drehwinkels und des Wellendrehmoments über eine vorgegebene Zeit. Nach Ablauf der Zeit wird das Wellenmoment auf Null geregelt und die Lastmaschine fährt den Prüfling zum Stillstand.

Ergebnisse der Prüfart:

  • Zeitverlauf des resultierenden Wellenmoments
  • Zeitverlauf des Drehwinkels
  • Verlauf des Wellenmoments über dem Drehwinkel
  • Ordnungsanalyse des Wellenmoments

Flusstabellen

Bei der Prüfung wird der wirksame Fluss, die zugehörige Leistung, die auftretenden Momente sowie die sich ergebende Spannung unter stationären Bedingungen vermessen. Der Fluss wird in Abhängigkeit der Ströme in q- und d-Richtung bestimmt. Die genannten Größen werden an unterschiedlichen Drehzahlpunkten bei Variation der Ströme erfasst.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird auf dem Prüfstand mechanisch mit der Lastmaschine und der Drehmomentmesswelle gekoppelt. Die Lastmaschine gibt für die Betriebspunkte des Prüflings eine konstante Drehzahl vor. Während des Prüflaufs wird bei fester (durch die Lastmaschine bestimmen) Drehzahl der Gesamtstrom bei festem Verhältnis von id/iq, in Stufen, bis zu einem Maximalstrom erhöht. Nach Erreichen des Maximalstromes wird das Verhältnis von id/iq (Stromwinkel ϒ) um eine Stufe variiert. Nachdem alle Stromwerte durchlaufen sind, findet eine Erhöhung der Drehzahl statt. Um eine genaue Zuordnung des Drehwinkels zur elektrischen  Winkelstellung des Motors zu gewährleisten, wird dem Prüflauf eine Messung mit unbelastetem Prüfling vorangestellt und nachgelagert. Um die Erwärmung des Prüflings zu überwachen, wird zudem die
Gehäusetemperatur fortlaufend aufgezeichnet.

Ergebnisse der Prüfung:

  • Beschreibung fehlt

Wicklungswiderstand

Die Strangwiderstandsmessung ermittelt Widerstände der 3 Wicklungen eines dreiphasigen Motors. Durch Vergleich der gemessenen Widerstände lässt sich zum einen erkennen wie gleichmäßig die Wicklungen ausgeführt sind. Zum anderen können Abweichungen von dem erwarteten Widerstand auf Wicklungsfehler hinweisen, z.B. eine falsche Wicklungszahl oder Isolationsfehler. Schließlich lässt sich aus dem Widerstand der Wicklung auch auf die Wicklungstemperatur schließen.

Ablauf:

Im Rahmen der Widerstandsprüfung wird der Prüfling an das EC-Panel des Prüfstands angeschlossen und durch eine DC-Quelle dreimal mit einem vorgegebenen Strom gespeist.
Während der Prüfung misst der Anweder mittels eines Thermolements die Temperatur am Prüfling über den Temperaturkanal 1 am Anschlusspanel. Nachdem die Messung durchgeführt ist, werden die Widerstandswerte berechnet und auf die Temperatur 20 °C normiert.

Ergebnisse der Prüfart:

[Beschreibung fehlt]

Wicklungsinduktivität

Die Induktivitätsmessung dient dazu die Wicklungsinduktivität eines Motors zu vermessen. Dabei wird die Veränderung der Induktivität über einer mechanischen Umdrehung und damit die Abhängigkeit zur Rotorstellung erfasst.

Ablauf der Prüfart:

Bei der Induktivitätsmessung wird der Prüfling von der Lastmaschine mit der vorgegebenen Drehzahl geschleppt. Der Prüfling ist dabei prüfstandsintern kurzschlossen. Die Induktivitätsprüfung setzt voraus, dass vorher die Widerstandsmessung und die EMK-Messung mit demselben Prüfling durchgeführt worden sind. Während der Messung werden die Drehzahl und die vom Prüfling induzierte Spannung und der Strom gemessen.

Ergebnisse der Prüfart:

Als Ergebnis wird die berechnete Induktivität ausgegeben.

Körperschall / Vibration

Bei der Prüfung Körperschall werden die Signale eines oder mehrerer piezoelektrischer Sensoren hochaufgelöst aufgezeichnet. Die Auswertung erfolgt nach Kundenvorgabe.

Parameteridentification

Das Parameter-Identifikationsverfahren ist ein schlüsselfertiges modellgestütztes Verfahren, das die beschreibenden Parameter eines permanent erregten elektronisch kommutierten Elektromotors bestimmt.

Ablauf der Prüfung:

Der Prüfling wird elektrisch an einen Controller angekoppelt und der Drehwinkel über einen im Motor vorhandenen oder extern angeschlossenen Drehwinkelgeber aufgezeichnet. Der zu testende Motor wird während der Prüfung lediglich durch seine eigene Trägheit belastet und nicht mit einer Lastmaschine oder Bremse gekoppelt. Die Ansteuerung des Motors wird so gewählt, dass alle zur Beurteilung des Motorverhaltens notwendigen Belastungssituationen erreicht werden. Da die Parameter des hinterlegten mathematischen Modells berechnet werden, muss die Kennlinie nicht für die Prüfspannung angezeigt werden, sondern kann für eine wählbare Nennspannung berechnet und angezeigt werden.

Ergebnisse der Prüfung:

  • Beschriebung fehlt

Encoderprüfung

Die Encoderprüfung dient dazu die Qualität des Prüflingsencoders zu beurteilen. Dazu wird das vom Prüflingsencoder ausgegebene Winkelsignal mit dem eines Referenzgebers verglichen. Außerdem wird das Winkelsignal des Prüflingsencoders im Verhältnis zu der Generatorspannung des Motors dargestellt.

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