So testen Sie einen Elektromotor

Elektromotoren treiben unsere Welt an. Von Kühlschrankkompressoren und Smartphone-Aktoren bis hin zu den Antriebssträngen von Elektrofahrzeugen – überall, wo wir uns bewegen, machen Elektromotoren modernes Leben möglich. Tatsächlich sind Elektromotoren so verlässlich, dass wir sie oft nur dann bemerken, wenn sie nicht funktionieren. Ein Problem, das dank Elektromotorprüfungen sehr gut vermeidbar ist.

Die Bedeutung von Elektromotorprüfungen

Elektromotorprüfungen sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Geräte, auf die wir angewiesen sind, zuverlässig, effizient und sicher funktionieren. Diese Tests, die während der gesamten Lebenszyklusphasen eines Elektromotors durchgeführt werden, liefern wichtige Informationen über den Gesamtzustand des Motors und bieten Konstrukteuren, Herstellern, Technikern und Verbrauchern viele Vorteile.

Das Prüfen von Elektromotoren verbessert:

• Zuverlässigkeit: Prüfungen ermitteln potenzielle Probleme und ermöglichen eine proaktive Wartung, um Ausfälle zu verhindern und die Lebensdauer des Motors zu erhöhen.
• Effizienz: Die Durchführung von Tests ermöglicht es Technikern, Probleme mit der elektrischen Energie zu lösen, um Verluste zu verringern und Betriebskosten zu senken.
• Sicherheit: Zum Schutz von Personen, die Elektromotoren verwenden, werden durch Prüfungen potenzielle Gefahren wie Stromschlag oder Brandgefahr sichtbar gemacht.
• Leistung: Prüfungen zeigen Möglichkeiten zur Leistungsverbesserung auf, indem Merkmale wie Geschwindigkeit und Energieverbrauch bewertet werden.
• Forschung und Entwicklung: Prüfungen sammeln Daten, die bei der Entwicklung fortschrittlicherer Motortechnologien hilfreich sind.
• Einhaltung von Standards: Bevor ein Motor zum Einsatz gebracht werden kann, wird durch die Durchführung von Prüfungen bestätigt, dass er alle geltenden Branchenstandards erfüllt.

Arten von Elektromotorprüfungen

Während die durchgeführten spezifischen Prüfungen je nach Komplexität des Motors, seiner Anwendung und den zu bewertenden Parametern variieren, umfasst das Prüfen von Elektromotoren unter anderem folgende grundlegende Tests:

• Elektrische Prüfungen wie Polaritätsprüfungen und Spannungsmessungen.
• Vibrationstests zur Erkennung von Ungleichgewicht oder Fehlausrichtungen.
• Thermische Prüfungen zur Überwachung der Motortemperatur, um Überhitzung zu vermeiden.
• Dynamikprüfungen, um zu sehen, wie der Motor in Übergangszuständen funktioniert.
• Geräuschtests zur Bewertung der akustischen Eigenschaften im Vergleich zu Sound-Standards.
• Isolationsprüfungen, um sicherzustellen, dass sich die Isolationsmaterialien des Motors während des Betriebs nicht verschlechtern. Einige Beispiele sind Megger-Tests, High-Potential-Tests (HiPot-Tests) und Überspannungstests, bei denen Schwachstellen bei der Isolierung von Windung zu Windung, Spule zu Spule und Phase zu Phase gefunden werden können, die zu einem elektrischen Defekt führen können.

Branchenstandards für die Durchführung von Prüfungen an Elektromotoren

In jeder Anwendung, in der Elektromotoren zum Einsatz kommen, von Industrieverdichtern bis hin zu Dentalbohrmaschinen, wird durch die Testdurchführung bestätigt, dass ein Motor die vom Hersteller festgelegten Spezifikationen und die Qualitäts- und Sicherheitsparameter erfüllt, die durch Branchenstandards vorgegeben werden (wie z. B. Energieverbrauch und Geräuschpegel).

Zur Einhaltung von Branchenstandards müssen Prüfungen von Elektromotoren sowohl international als auch lokal geltende Anforderungen erfüllen. Auf internationaler Ebene sind Standards wie Interoperabilität und Sicherheit von Land zu Land einheitlich. Lokal geltende Standards hingegen können Anforderungen enthalten, die länderspezifische Prioritäten wie Umwelt und Kultur berücksichtigen. Zu den Organisationen, die diese Standards erstellen und durchsetzen, gehören:

• National Electrical Manufacturers Association (Interessensvertretung der US-amerikanischen elektrotechnischen Industrie)
• International Electrotechnical Commission (Internationale Elektrotechnische Kommission)
• Japanese Industrial Standards Committee (Japanische Normungsorganisation)
• British Standards Institution (Britische Normungsorganisation)
• National Standards for People’s Republic of China (Chinesische Normungsorganisation)

Tools zum Prüfen von Elektromotoren

Prüfen Sie eine Windkraftanlage oder ein Verkehrssystem? Einen Industrielüfter oder einen Aufzug? In Abhängigkeit von den Parametern und Merkmalen, die Sie bewerten, gibt es viele verschiedene Arten von Tools, die für das Prüfen von Elektromotoren verwendet werden. Zu diesen Tools gehören unter anderem:

• Leistungsanalysator: Misst elektrische Parameter wie Spannung und Stromstärke zur Diagnose elektrischer Verbindungen.
• Drehzahlmesser: Misst die Drehzahl eines Motors.
• Wärmebildkamera: Erfasst Temperaturschwankungen, um Brennpunkte und Probleme mit der Kühlung zu identifizieren.
• Megohmmeter: Misst den Isolationswiderstand von Motorwicklungen, um eine Verschlechterung der Isolierung (auch als Megger bezeichnet) zu erkennen.
• Drehmomentwandler: misst das Drehmoment durch Umwandlung der mechanischen Rotation in ein elektrisches Signal.

Simulation beim Prüfen von Elektromotoren

Physikalische Prüfungen sind zwar entscheidend, um Einblicke in die Motorleistung zu erhalten, aber sie haben ihre Grenzen. Mit Simulation können Techniker die Prüfungen ausweiten, indem sie in den Motor hineinsehen, um genau zu erkennen, was passiert (sowohl jetzt als auch in der Zukunft), und um den Zustand der Funktionen tief im Inneren eines Motors sichtbar zu machen.

Mit der Simulation können Ingenieure verschiedene Konstruktionsoptionen für unterschiedliche Betriebsszenarien untersuchen und Anpassungen vor der Produktion und während der Produktion vornehmen, und sogar während der Motor im Einsatz ist. Insbesondere in Szenarien, in denen physikalische Prüfungen aufgrund mangelnder Sichtbarkeit (aufgrund der Größe oder des Prüfortes) eingeschränkt sind, kann die Simulation in kurzer Zeit alle Berechnungen durchführen, die für eine genaue Bewertung erforderlich sind. Zu den häufigsten Prüfungen von Elektromotoren, bei denen Simulationen erforderlich sind, gehören:

Elektrische Prüfung: Messung des elektromagnetischen Rückfeldes (EMF) in bürstenlosen Permanentmagnetmotoren.

• Thermische Prüfung: Kalkulation der Überhitzung im Dauerbetrieb S1.

• Dynamikprüfung: Vorhersage von Kurzschlussfehlern in bürstenlosen Permanentmagnetmotoren und Messung der Rotorleistung bei Asynchronmotoren.

Der Einsatz von Simulationen beim Testen von Elektromotoren verbessert nicht nur die Geschwindigkeit und Effizienz des Testprozesses selbst, sondern auch die Qualität, Tiefe und Zuverlässigkeit bzw. Sicherheit der erfassten Daten. Simulationssoftware wie Ansys Maxwell und Ansys Motor-CAD kann gekoppelte multiphysikalische Berechnungen durchführen und Technikern eine gründliche Beurteilung komplexer Systeme ermöglichen – Bewertungen, bei denen nicht eine Prüfung nach der anderen durchgeführt werden kann.

Durch die Verwendung von Simulationen zur Durchführung physikalischer Prüfungen in einer virtuellen Umgebung können Technikerteams Zeit und Kosten sparen. Simulation reduziert außerdem die Anzahl der Designiterationen und identifiziert Probleme, bevor Hardware erstellt wird. Dies führt zu einem besseren, robusteren Design und garantiert, dass bei der physikalischen Prüfung keine Überraschungen auftreten. 

Die Antwort ist Testen.

Viele der wichtigsten Funktionen der modernen Welt basieren auf der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Effizienz von Elektromotoren. Durch Prüfungen machen wir wertvolle Beobachtungen und gewinnen Erkenntnisse und Einblicke, die uns zu unseren nächsten technologischen Fortschritten bei der Stromerzeugung führen werden, die uns alle weiterbringen.

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