Elektrische Antriebstechnik Leistungsanalysator: Motorantriebe mit einem höheren Wirkungsgrad entwickeln

Entwickler von Motorantrieben müssen genau messen. Hinzu kommt die EU-Ökodesignrichtlinie mit ihren strengen Vorschriften bei der Energieeffizienz. Hilfe bekommen Entwickler vom WT5000.

KEB ist ein deutscher Anbieter von elektrischen Antriebs- und Steuerungstechnik. Für seine Motorantriebe nutzen die Entwickler des Unternehmens die Power Analyzer von Yokogawa. Frequenzumrichter bieten dabei den Anwendern die Möglichkeit, Energie einzusparen. Sie reduzieren die Leistungsaufnahme reduzieren, wenn Motoren mit weniger als der maximalen Nennlast betrieben werden.

Die Leistung von Motorantrieben verbessern die Hersteller, indem sie schnellere Schaltfunktionen einführen. Dadurch können Motorantriebe kleinere Kondensatoren und magnetische Komponenten verwenden, was sowohl Platz als auch Gewicht spart. In der Leistungsmesstechnik nutzt KEB den WT5000, einen Leistungsanalysator, der Ströme direkt von 50 µA_eff bis 30 A_eff misst. Herzstück ist ein A/D-Wandler mit einer Auflösung von 18 Bit. Mithilfe des Analysators können die Entwickler Frequenzumrichter für Antriebe mit variabler Drehzahl entwickeln.

Leistungsanalyse und die EU-Ökodesignrichtlinie

Seit 1972 ist KEB mit seinen 1.500 Mitarbeitern auf den Markt. In all den Jahren haben sich die Anforderungen an die Leistungselektronik immer wieder gewandelt. So auch die aktuelle EU-Ökodesignrichtlinie mit ihren strengen Vorschriften für Energieeffizienz von Antrieben und Automatisierung. Erschwerend kommt hinzu, dass immer schnellere Schaltvorgänge eine genaue Messung wichtiger Parameter wie Spannung und Strom schwieriger wird. Trotzdem sind genaue Messungen notwendig, wenn Hersteller ihre Motorantriebe der zu entwickelnden Systeme sowie die Effizienz abstimmen.

Die Leistungsanalysatoren kommen in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus eines Produkts zum Einsatz. Das ist beispielsweise bei der Entwurfsentwicklung oder zur abschließenden Validierung der Leistung des Entwurfs sowie zum Nachweis der Eigenschaften der Produkte. Wichtig für die Analysatoren ist eine hohe Unterdrückung des Gleichtaktrauschens, da die Ausgangsspannungen der Umrichter eine hohe dV/dt aufweisen, wodurch spektrale Anteile bei sehr hohen Frequenzen entstehen.

Gestellte Messaufgaben erfüllt der Analysator

Nach einem gründlichen Vergleich mit anderen Geräten kamen die Entwickler von KEB zu dem Schluss, dass der WT5000 von Yokogawa den gestellten Anforderungen am besten entspricht. Eine Analyse der Leistung zeigte, dass die durch Gleichtaktrauschen verursachten Ströme auf einem sehr niedrigen Niveau lagen und damit den vorherigen Analysator, der ebenfalls ein Yokogawa kam, sogar übertrafen. Auch kommt es bei dem WT5000 zu keinem signifikanten Übersprechen bei den Kanälen und den damit verbundenen Gleichtaktstörungen. Das ist auch dann der Fall, wenn die volle Messbandbreie von 5 MHz für Strom und 10 MHz für Spannung verwendet wurde.

Nach Angaben von beträgt die Messgenauigkeit ±0,03 Prozent bei 50/60 Hz, kombiniert mit einer hohen Stabilität, Störfestigkeit und Flexibilität beim Messen. Mit dem Analysator lassen sich bis zu vier Motoren gleichzeitig auswerten. Anwender können das Gerät jederzeit erweitern und nach ihren Anforderungen konfigurieren. Die aufgenommenen Rohdaten lassen sich auf einen PC übertragen und dort auswerten.

Präzise Leistungsmessung an einem Frequenzumrichter

Leistungsanalyse neu definiert: Messgenauigkeit liegt bei ±0,03% @ 50/60 Hz

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