Modulare Erweiterungskarte Mehr Funktionen: Mechanische Signale von Elektromotoren erfassen

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Das Leistungsmessgerät LK-601 von Matuschek wurde um eine modulare Erweiterungskarte ergänzt. Sie erfasst zusätzlich mechanische Signale von Elektromotoren und anderen Antriebskomponenten wie Drehzahl, Drehmoment und Winkel.

Die „Matuschek Meßtechnik“ hat ihren PowerAnalyzer LK-601 um eine modulare Erweiterungskarte integriert, um damit auch mechanische Signale von Elektromotoren und anderen Antriebskomponenten höherer Leistungsklassen auszuwerten. Das mehrkanalige Leistungsmessgerät zur Datenerfassung und -analyse ist einerseits sehr präzise, andererseits flexibel wie ein Datenerfassungssystem (DAQ). Industrielle Anwendungen bis hin zum End-of-Line-Test können damit ebenso optimiert werden wie Prozesse in Forschung und Entwicklung an stationären Prüfständen.

Dazu wird der gesamte Prüfstand mit einer Software inklusive Analysetools digital abgebildet. Notwendig dazu ist ein Standard-Bürocomputer. Alle Einstellungen werden beim LK-601 über eine Applikation am PC vorgenommen. Ebenso werden Messgrößen und Darstellungen definiert, Messungen gestartet, überwacht und ausgewertet. Ergebnisdaten müssen zur Auswertung nicht mehr exportiert werden, Eingaben und Ergebnisse können sicher und reproduzierbar gespeichert werden.

Bis zu sechs elektrische Leistungsphasen

Mit dem modularen 19-Zoll-System lassen sich bis zu sechs elektrische Leistungsphasen, einschließlich hochfrequenter Signale, gleichzeitig untersuchen und aufzeichnen. Mit einer Abtastrate von 10 MS/s und einer Messabweichung von weniger als 0,05 Prozent des Leistungswertes ist bei kleinen Leistungsfaktoren eine sehr hohe Genauigkeit gewährleistet. Die Dual-Motor-Karte LK-MC 1 bietet eine Abtastrate 200 kS/s bei einer Auflösung von 16 Bit. Sie erfasst zusätzlich mechanische Motorsignale wie Drehzahl, Drehmoment oder Winkel in Echtzeit. Via CAN-Schnittstellen lassen sich Temperatur, Akustik sowie Vibrationen erfassen.

„Wir kombinieren die präzise Erfassung unterschiedlichster Signalarten zur Analyse elektrischer Parameter mit der ausgeprägten Variabilität eines DAQ“, erklärt Philipp Matuschek, Geschäftsführer des gleichnamigen Traditionsunternehmens aus Alsdorf (NRW). Die nachrüstbare Motorkarte, an deren Two-in-One-Slot gleichzeitig eine Lastmaschine und der jeweilige Prüfling angeschlossen werden können, ermögliche zudem die Analyse mechanischer Signale ohne Zeitverzögerung gegenüber den elektrischen Messgrößen.

Entwickler und Industrieforscher könnten mit der optionalen Karte Regelstrategien und -algorithmen – beispielsweise für die feldorientierte Regelung permanent erregter Synchronmotoren – in Echtzeit bestimmen und testen. In dieser Kombination bewertet das LK-601 den Gesamtwirkungsgrad von Motoren und anderen Antriebssystemen auch bei feinsten Änderungen. Die klassische Gerätevariante ohne Motorkarte kann dagegen wie gewohnt zur präzisen mehrkanaligen elektrischen Leistungsmessung ohne rotierende Komponenten eingesetzt werden.

Leistungsstarke Messtechnik für Industrie und Forschung

Der PowerAnalyzer wurde für den täglichen Einsatz in der Industrie konzipiert, bewährt sich aber auch bei Entwicklungs- und Analyseprozessen in Forschungslabors. Für die speziellen Anforderungen sind klassische Funktionen eines Oszilloskops wie Frequenzanalyse integriert. Außerdem können in sehr kurzen Zeitabständen gemessene Daten in Echtzeit angezeigt und aufgezeichnet werden.

Die typischen Einschränkungen eines reinen Labormessgerätes entfallen. Der Verzicht auf kleinteilige Bedien- und Visualisierungskomponenten reduziert zudem die Fehleranfälligkeit und vereinfacht und beschleunigt die Prüfprozesse. Die Digitalisierung bisher manueller Abläufe trägt zum günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis des Systems bei, dessen Kosten laut Matuschek im Vergleich zu anderen Präzisions-Leistungsmessgeräten „im unteren Bereich“ liegen. Damit könnten Unternehmen, Universitäten und andere Forschungseinrichtungen Mess- und Prüfaufgaben in High-End-Qualität auch bei geringerem finanziellen Spielraum lösen.

Motoren, Frequenzumrichter und Antriebssysteme

Angesichts der Vielfalt marktüblicher Prüfstände und der Fülle möglicher Messaufgaben habe man bewusst auf eine individuelle und flexible Anwendung gesetzt, sagt Firmenchef Matuschek. Besonderen praktischen Nutzen sieht er für die Entwicklung von Motoren, Frequenzumrichtern und Antriebssystemen, aber im Einsatz für Pumpen, Lager und Getriebe. Selbst Entwickler und Hersteller von Kaffeemaschinen, Waschmaschinen und anderen motorgetriebenen Haushaltsgeräten hätten bereits Interesse bekundet. Ebenso würden Forschungseinrichtungen und F&E-Dienstleister profitieren, die Prüfstände zur Optimierung bestehender oder zur Entwicklung neuer Antriebe nutzen.

PowerAnalyzer mit und ohne Motorkarte laufen nach Unternehmensangaben bereits bei mehreren Industriekunden sowie Hochschulen, darunter die RWTH Aachen. Ein langjähriger Anwender des Systems ist Engiro. Das Unternehmen hat sich auf die Herstellung von elektrischen Antrieben in Nutzfahrzeuge für Landwirtschaft, Kommunen, Bau, Transport und Marine spezialisier. Eingesetzt werden die PowerAnalyzer seit 2019 für die elektrische Prüfung von Elektromotoren vor der Auslieferung an den Kunden, für Erprobungsmessungen in Entwicklungsprojekten und für Zertifizierungsmessungen von Antriebssystemen für die Straßenzulassung.

„Dass der Power Analyzer bei uns schon so lange im Einsatz ist, hat einen guten Grund: Die Messungen sind stets hochpräzise und zuverlässig. Außerdem bietet er verschiedene Visualisierungs- und Anpassungsmöglichkeiten, die wir für unsere Tests benötigen“, sagt Stefan Quabeck, Teamleiter Validation and Application bei Engiro.

Mit zwei Erweiterungskarten die Messqualität verbessern

Mitte 2023 begann sein Unternehmen dann, die Motorkarte zunächst im Alltagsbetrieb zu testen, um die mechanische Ausgangsleistung und die elektrische Eingangsleistung zeitsynchron bestimmen zu können. Die Handhabung überzeugte, sodass sich Engiro nicht nur für die Nachrüstung der Motorkarte am bereits vorhandenen PowerAnalyzer entschied, sondern zusätzlich ein zweites Messgerät mit Motorkarte anschaffte. „Mit der zusätzlichen Karte konnten wir die Qualität unserer Messungen deutlich verbessern. Früher mussten wir die mechanische Leistung über den CAN-Bus einlesen, was die Synchronisation deutlich erschwerte. Das entfällt jetzt komplett“, erklärt Quabeck.

Bei der Produktentwicklung konnte Matuschek auf 35 Jahre Erfahrung als Systemhersteller und Messtechnikspezialist für das Widerstandsschweißen zurückgreifen. Hier gelten die Standards des Unternehmens nach eigenen Angaben weltweit als Referenz bei Automobilherstellern und deren Zulieferern, in der Elektro- und Elektronikindustrie, aber auch in der filigranen Medizintechnik. (heh)

Mehrkanal-Leistungsmessgerät

Daten aus stationären Antriebsprüfständen erfassen und analysieren

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