Oszilloskop als Power Analyzer an mehrphasigen Motorantrieben

Messtechnik und Leistungselektronik Oszilloskop als Power Analyzer an mehrphasigen Motorantrieben

18.09.2014Autor / Redakteur: Guido Wolf * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Das achtkanalige HDO8000 vereint Power Analyser und Oszilloskop und ist für den Markt der Antriebstechnik konzipiert. Teledyne LeCroy sieht gerade in Deutschland ein hohes Potenzial für die Gerätefamilie.

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Teledyne GmbH

Einsatz in der Leistungselektronik: Die Modelle der HDO8000 Serie bieten 8 Kanäle und 12-Bit A/D-Wandler. Damit lassen sich hochpräzise Messungen an Motorantrieben durchführen.
(Teledyne LeCroy)

Mit seinen acht analogen Eingangskanälen und einer echten 12-Bit-Vertikalauflösung bei einer Bandbreite von einem Gigahertz ist das HDO8000 Mixed-Signal-Oszilloskop von Teledyne LeCroy prädestiniert für die Fehlersuche an Embedded Controllern sowie der Leistungselektronik von elektrischen Antrieben. Durch die Erweiterung mit der Power-Analyzer-Funktion, sowie Motordrehzahl- und Drehmomentmessungen lässt sich mit dem Messgerät die komplette Antriebseinheit auf Fehler überprüfen. Zudem lassen sich umfangreiche Antriebs- , Motorleistungs- und Effizienzmessungen durchführen.

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In Kombination mit der Motorantriebs-Power-Analyzer-Software wird das HDO8000 vor allem bei Entwicklern und Herstellern von Motoren, Antrieben, Frequenzumrichtern, drehzahlveränderten Antrieben, Industrieautomation und Herstellern von Bewegungssteuerungsgeräten zum Einsatz kommen. Entwicklungsingenieure können mit der Kombination ihre entwickelten Steuerungen überprüfen und das Design von Antriebseinheiten abschließen. Zu den Antriebslösungen gehören beispielsweise Fahrzeuge, Elektrowerkzeuge, Elektrogeräte, Aufzüge, Ventilatoren, Gebläse, Kompressoren oder Pumpen.

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Wie sehen Sie in Deutschland den Markt für die Motor-Drive-Analyse-Software und den HDO8000?

Ich bin sicher, dass diese Messlösung sehr gut ankommen wird. Es scheint so, als ob viele Entwickler genau auf solch eine Lösung gewartet haben. Wir haben im Vorfeld viele Anwender bei der Produkt-Definition direkt einbezogen. Deutschland hat einen überproportional hohen Anteil an transnationalen Patenten im Bereich Elektromotoren. Gleichzeitig ist Deutschland einer der wichtigsten Exporteure von Elektromotoren in der Welt und dominiert bei Mehrphasen-Wechselstrommotoren. Diese sind vor allem für industrielle Anwendungen wichtig und haben ein weltweites Exportvolumen von ungefähr 10 Mrd. US-Dollar. Elektromotoren verbrauchen weltweit ungefähr 50% der gesamten elektrischen Energie und müssen effizienter werden. Um das zu erreichen ist unser HDO8000 mit der Motor-Drive-Power-Analyse-Option das ideale Messgerät.

Wie ist der derzeitige Markt für die 8-Kanal-Oszilloskope?

Bis Mitte der 1990er-Jahre verfügten die meisten Oszilloskope über 2 Kanäle, während heute die Großzahl der Scopes über 4 Kanäle verfügen. Ähnlich wie in den 1990er Jahren die 4-Kanal-Oszilloskope, so sind heute die 8-Kanal-Geräte noch Exoten für Nischenmärkte. Doch die Anwendungen für die „8-Kanaler“ werden durch den Mix aus verschiedenen Signalformen schnell zunehmen und das wollen wir nutzen.

Nach dem WaveSurfer 3000 folgt jetzt die 750-MHz-Variante. Was überzeugt die Kunden am meisten?

Wie wir erwartet haben, ist der in dieser Preisklasse erstmalig eingesetzte Touchscreen ein Highlight für alle Kunden. Uns ist auch aufgefallen, dass die meisten Anwender positiv überrascht sind, wenn sie vom Preis der Geräte erfahren. Das vor allem nach dem sie sich schon selbst von der Leistungsfähigkeit überzeugt hatten. „So viele Messmöglichkeiten, Touchscreen, tiefer Speicher, sehr gute Trigger, hohe Update-Rate. Der WaveScan schon ab 2990 Euro – wow“. Das hören wir oft von Kunden. Insgesamt sind wir sehr zufrieden mit der Einführung im Markt.

Was genau versteht man unter dem MAUI-Bedienkonzept?

MAUI ist ein Bedienkonzept, das speziell für die Toucheingabe konzipiert ist. Alle wesentlichen Einstellungen wie die Positionierung und Vergrößerung von Signalen, die Einrichtung der Mess-Cursor, Definition von Messparametern und Auswahl von Menüs erfolgen direkt über den berührempfindlichen Bildschirm. Von einfachen Einstellungen bis weitreichenden Analysen sind nahtlos integriert. Die logisch aufgebauten Menüs sorgen für eine rasche Konfiguration.

Eine komplette Antriebseinheit ist ein komplexer Verbund aus 3-Phasen Leistungselektronik, analogen und digitalen Sensoren in Antrieb und Mechanik und Embedded Controllern mit einer Vielzahl von analogen, digitalen und seriellen Daten und pulsbreitenmodulierten (PWM-)Signalen. Zwar sind Oszilloskope in der Lage, schnellere Vorgänge in Embedded-Controller-Systemen und bei Leistungstransistoren zu erfassen.

Doch bisherige Lösungen konnten weder Antriebsleistung noch Effizienz bestimmen. Power Analyzer sind spezielle Messgeräte, um Eingangs- und Ausgangssignale der Antriebssteuerung und deren Effizienz zu messen. Aber sie verfügen über sehr geringe bis keine Möglichkeiten, um Signale des Embedded Controllers oder der Antriebssysteme zu erfassen und zu untersuchen.

Schneller Einstieg in die Gerätekonfiguration

Die Kombination aus HDO8000-Oszilloskop mit der Motorantriebs-Power-Analyzer-Software erfasst Signale der Antriebs- und Leistungseinheit, der Leistungstransistoren und des Embedded Controllers, um daran 3-Phasen Leistungsanalysen durchzuführen und damit alle Aspekte der Fehlersuche und Analyse an Antrieben abzudecken. Bei seiner Arbeit wird der Anwender nicht allein gelassen.

Dank der benutzerfreundlichen graphischen Oberfläche lassen sich die korrekten Einstellungen und Anschlüsse finden. Der Setup ist sowohl für Eingangs/Ausgangssignale von 1-Phasen-, wie auch für 3-Phasen Antriebe möglich. Das Mess-System unterstützt sowohl die 2- wie auch die 3-Wattmeter-Methode für eine Stern- oder Dreieckschaltung der Spannungsumwandlung. Mit der 2-Wattmeter-Methode können die Eingangs/Ausgangssignale des Antriebs und die Leistungseffizienz des Motors mit den 8 Eingängen des HDO8000-Oszilloskops gemessen werden.

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