アプリケーションAPPLICATIONS

HOME > アプリケーション > 電気モータとインバータのテスト - 電気モータとインバータの電力と効率のテスト

電気モータとインバータの
テスト

電気モータとインバータの電力と効率のテスト

DEWESoftのパワーアナライザは、ダイナモやドライブトレインテストスタンドにシームレスに統合され、電源からモータまで、すべての個別コンポーネントのパワー計測を可能にします。また、ねじり振動解析(TVA)によるトルクと回転数,FFTと次数解析によるNVHデータ,耐久性試験のためのひずみ,温度など、すべてを1つの使いやすいソフトウェアで収録できます。

DEWESoftは、電気モータの効率と損失マッピングの高度な機能を備え、強力なエコシステム全体で、詳細なマルチフィジックス解析のためのソリューションを提供します。

電気モータとインバータのテスト

電気モータのエネルギー効率に対する要求が高まる中、IEC60034などの規格への準拠は極めて重要です。この規格では、すべての非同期モータが少なくともIE2の効率レベルを満たすことが義務付けられています。損失が0.5%と推定されていた以前とは異なり、現在ではこれらの損失を正確に計測することが不可欠です。正確な効率と損失の計測には、計測チェーン全体にわたって最高の精度が求められます。

DEWESoftの電力解析ソリューションは、追加の電流センサ校正オプションと組み合わせることで、あらゆる電力計測において高い精度を提供します。モジュール式設計により、最大12相モータの計測に加え、速度,トルク,変形などの機械パラメータの計測が可能です。

電力アナライザは、振動,騒音レベル,温度といったパラメータも計測可能で、これらはすべて電力パラメータと同期しています。電力品質解析(基本波電力,高調波,THDなど)も搭載されているため、包括的な解析機能がさらに強化されています。

包括的かつ正確なインバータ解析

DEWESoftの電力アナライザは、さまざまなインバータの詳細かつ高精度な解析を提供します。モジュール式の高精度データ収録システムは、最大7相ACシステムを含むあらゆる入出力構成の計測をサポートします。

0.5Hz~3kHzの基本周波数と最大数百kHzのスイッチング周波数を解析できるため、効率の計測から各スイッチングパルスの詳細な解析まで、あらゆる解析が可能です。生データ保存機能により過渡特性など、個々のスイッチングパルスをオシロスコープで解析・表示できます。電力品質モジュールは、THD,高調波,その他の指標を自動的に計算します。過渡特性記録機能は電圧と電流のピークを捕捉するため、特に長いケーブルを使用する場合に便利です。

インバータ出力の急峻なエッジ(最大10kV/μs)は、容量性リークやモータベアリングの高電流を引き起こし、モータを損傷する可能性があります。DEWESoftはこれらのパラメータを簡単に計測し、計測中にすべての解析オプションを利用できます。個々のインパルスの電圧急峻度(dU/dt)を決定し、統計的に分類できるため、インバータやフィルタの設計とテストが簡素化されます。

電動モータとインバータの組み合わせテスト

モータとインバータを組み合わせたテストには、電圧と電流の計測と完全に同期したデータ収録のための多数の入力チャネルが必要です。DEWESoftソリューションは、1台のデバイスで8つの3相システムの計測を可能にし、電力システム全体(電気自動車,航空機,船舶など)の同期計測を可能にします。この機能はモータとインバータのテストに必要なすべての機能を統合し、速度,トルク,温度,ビデオ,GPS,IMU,CAN/CAN FDなどの追加パラメータをサポートします。

従来、テストベッドアプリケーションには、電力アナライザ,オシロスコープ,データロガー,CANロガーなど、複数のデバイスが必要でした。DEWESoftソリューションは、これらすべての機能を1つのデバイスに統合し、フルサンプリングレートで生データを保存し、リアルタイム解析を可能にします。

DewesoftXソフトウェアは、独自のポスト処理機能を備えており、計測完了後に解析(演算,電力解析)を行うことができます。設定変更や、誤接続による相電圧の調整など、計測ミスを修正する場合でも、計測をやり直すことなく実行できます。この革新的なワークフローは、卓越した自由度と柔軟性を提供します。

4象限操作を観察

DEWESoftモータ解析システムを使用すると、モータの動作を4象限すべてにわたって観察できます。これにより、ユーザは、モータ駆動モードと発電モードにおいて、順方向と逆方向におけるモータ性能を理解し、解析することができます。

この包括的なビューは、パワートレインの機能のダイナミック レンジ全体を評価するのに役立ちます。

モータパフォーマンスを最適化する

  • パフォーマンスと寿命を最大化:モータの効率マップを理解することで、オペレータはモータを最適な範囲で稼働させ、最高のパフォーマンスを確保し、寿命を延ばすことができます。
  • すべてのマシンのエネルギー消費を改善:効率が最大になる領域を特定することで、エネルギー消費を最小限に抑える条件でモータを稼働させることができ、大型マシンと小型マシン両方にメリットがあります。
  • 潜在的な故障を予測する:トルクリップルなどのパラメータを解析すると、潜在的な機械的問題や摩耗がわかるため、タイムリーなメンテナンスを行って故障を未然に防ぐことができます。
  • 安全を確保し、危険を防止する:異常なトルクリップルなどの異常を早期に検出することで、危険な動作状態を回避できます。
  • 制御アルゴリズムの強化:モータの特性を理解することで、制御アルゴリズムを微調整することができ、よりスムーズな動作と応答性が向上します。
  • ベンチマーク:企業はさまざまなモータのブランドや設計のパフォーマンスを比較し、自社のアプリケーションに最適なものを選択できます。

電力解析機能

  • 1~12相モータを解析
  • 1 台の電力アナライザで最大8つの3相システムを並列に解析
  • 生データの保存と解析により、オンラインおよびオフラインでの計算が可能
  • 過渡現象および障害の記録
  • スコープ,ベクトルスコープ,高調波,FFTアナライザを1つのデバイスに統合
  • 速度,RPM,トルク,温度,振動,変形などの追加計測
  • 効率と損失の解析とマッピング
  • 機械的パラメータの計測
  • さまざまな周波数 (DC,16.7Hz,25Hz,50Hz,60Hz,400Hz,800Hz,可変周波数)
  • 電圧上昇時間解析 (dU/dt)
  • 電流センサのキャリブレーション - 位相と振幅の補正
  • フィルタ解析

一般的な電力アナライザの構成

一般的な構成としては、当社の多チャネル SIRIUS® R4およびSIRIUS® R8データ収録システム、またはネットワークとPTP同期を備えモジュール化された分散型SIRIUS® XHSソリューションの使用をお勧めします。


  • 4~12倍の高電圧入力
  • 4~12倍の電流入力
  • 1倍のトルク入力
  • 1倍速入力
  • 追加入力 - アナログ (IEPE,熱電対),デジタル,CAN/CAN FD,GPSおよびIMU,ビデオなど

シンプルで直感的な設定による
さまざまな配線構成

収録&解析ソフトウェアDewesoftXは、さまざまな配線図を視覚的に選択可能にし、あらゆる接続パターンに対する電力計算を提供します。


定義済みの電源回路図

  • 直流
  • 単相
  • 二相
  • スターコネクション
  • デルタコネクション
  • V接続
  • アロンコネクション
  • スター/デルタ接続の組み合わせ

これらの接続は、電流の有無にかかわらず計測できます。当社の計測デバイスのモジュール構造とソフトウェア内の複数の同期電力モジュールにより、Dewesoftは6相,7相,9相,12相モータの解析も可能です。

周波数源の選択

Dewesoftパワーアナライザでは、計測用の周波数源を選択できます。利用可能なオプションは以下のとおりです。


  • 電圧
  • 電流
  • 外部周波数源

この機能は、特にインバータの計測に有効です。インバータの計測は、PWM変調された電圧信号によって正確な周期の計測が困難になるなど、扱いが難しい場合があります。一方、電流信号はモータコイルのインダクタンスが高いため、一般的に歪みが少なくなります。

したがってインバータ計測では、電流信号を周波数源として使用する方が多くの場合より適しています。この手法により、あらゆるアプリケーションにおいて正確な周波数計測が可能になります。

電力計算

収録&解析ソフトウェアDewesoftXは、生の電圧および電流データを自動的に記録し、同時にすべての電力パラメータを計算して保存します。 これには以下が含まれます。


  • 有効電力(P),無効電力(Q),皮相電力(S),歪み電力(D)
  • Cosφ,力率
  • 各高調波のP,Q,Cosφ

複数の電力システムの計算

DEWESoftの電力アナライザは、複数の電力システムを同時に計測できます。例えば、SIRIUS-R8D電力アナライザは、最大8つの三相システムを同期計測できます。Dewesoftは、DC,50Hz,可変周波数など、さまざまな周波数での電力解析をサポートし、単相,二相,三相スター,三相デルタ,三相アロン,三相Vなど、あらゆる配線構成に対応しているため、あらゆるアプリケーションにおいて汎用性と精度の高い計測を実現します。

機械的パラメータ計測

DEWESoftのパワーアナライザは、トルク,速度,騒音,温度,振動といった機械特性値も同期して計測できます。これにより電力と並行して熱,NVH,効率の計算も実行できます。

正確な周波数計算

DEWESoftの電力アナライザとデータ収録システム1台で、それぞれ独立した周波数を持つ複数の電力モジュールを同時に計測できます。サポートされている電源周波数は次のとおりです。

  • 16.7 Hz:鉄道部門
  • 25 Hz:公共グリッド
  • 50 Hz:公共グリッド
  • 60 Hz:公共グリッド
  • 400 Hzと800 Hz:航空宇宙
  • 可変周波数:例:電力インバータ

期間値の計算

当社の電力アナライザは、電圧と電流の周期値,電力成分,力率,対称成分も計算します。ユーザはサイクル計算とオーバーラップ率を定義できます。

スターデルタ接続計算

システムはスター接続からデルタ接続のすべての値と波形を計算し、その逆も実行でき、U1,U2,U3 ↔ U12,U23,U31の波形を表示します。

リアルタイム出力計測

機械動力

シャフトに取り付けられた機械式センサを用いて、モータの出力をリアルタイムで計測します。これにより、さまざまな条件下でのモータの性能を評価し、最適なレベルで動作していることを確認できます。

モータの機械的動力に関する正確なデータを提供することで、ユーザは情報に基づいた意思決定を行い、効率を向上させ、潜在的な問題を早期に発見し、最高のパフォーマンスを維持できます。モータの出力を包括的に把握することで運用を微調整し、モータの寿命を最大限に延ばすことができます。

機械的な回転

内蔵のカウンタ演算モジュールは、さまざまな動作条件におけるモータの性能を監視します。これにより、最大効率領域を特定し、最適なポイントでモータを動作させることで、最高の性能と省エネルギーを実現できます。カウンタモジュールはあらゆるカウンタおよびエンコーダセンサと連携できるため、使用するカウンタ機器の種類を問わず、シームレスな互換性と柔軟性を実現します。

ACモータとインバータ効率と損失マッピング

電気モータとインバータ効率解析は、機械出力に対する電気入力電力の効率を最適化することでモータの性能を向上させることを目的としています。このプロセスでは、クラーク変換とパーク変換を用いることで、入力線位相,誘導磁場,および機械回転角度の関係をより深く理解することができます。

このタイプの解析に関連するすべての設定は、電力モジュール内の新しい「モータ解析」タブに統合されました。このタブには以下の項目が含まれます。

  • モータ解析設定オプション
  • 変換と効率計算
  • 複数の新しいスタンドアロン演算モジュールとの統合

モータ解析モジュールは、次のようなさまざまな演算モジュールとウィジェットを利用します。

  • レゾルバセンサ
  • 2D/3Dマッピング
  • 等高線図ウィジェット

トルクリップル解析:スムーズなモータ動作の確保

トルクリップルは、回転中のモータのトルクの変動を捉える重要な指標です。DEWESoftパワーアナライザは、トルクリップルの解析によりDEWESoftパワーアナライザは、モータの円滑な動作と寿命に影響を与える可能性のある潜在的な機械的問題,不均衡,または非効率性に関する貴重な知見を提供します。

この詳細な解析により問題を早期に特定できるため、タイムリーなメンテナンスが可能となり、モータの最適な性能と寿命延長を実現できます。DEWESoftの電力アナライザを使用すれば、電気モータとインバータシステムの効率的かつ信頼性の高い稼働を確保できます。

ACモータの簡略化された解析と制御

パーク変換とクラーク変換は、三相モータの電流と電圧を二次元座標系に変換する演算的手法です。この変換により、モータの磁気状態をより明確かつ扱いやすく把握できるため、ACモータの解析と制御が簡素化されます。

これらの変換により三相システムの複雑さが軽減され、モータのパフォーマンスを理解して最適化することが容易になり、モータ制御戦略の効率と精度が向上します。

エネルギー計算

DEWESoftパワーモジュールは、計測対象システムのエネルギーも自動的に計算します。この機能により、正と負のエネルギーを計算できるため、システムのパフォーマンスを包括的に把握できます。

さらに演算モジュールでは、システム運用の評価と最適化に不可欠な効率を計算することができます。この機能は、次のようなさまざまなアプリケーションで特に役立ちます。


  • 回生ブレーキ システム:ブレーキ中に回収されたエネルギーを解析して、システムの効率とパフォーマンスを向上させます。
  • バッテリ テスト:エネルギーの入力と出力を計測して、バッテリの効率,容量,および全体的な健全性を評価します。

これらの機能によりDEWESoftのパワーアナライザは、さまざまなアプリケーションにわたるエネルギー計算と効率解析のための多用途で強力なツールになります。

豊富な視覚化

パワーモジュールのセットアップ後、計測画面を設定およびカスタマイズできます。電力解析と電力品質に最も関連性の高い表示ウィジェットには、以下のものがあります。


  • デジタルメータ:電源モジュールによって計算されたさまざまな瞬時値を単位付きで表示します。
  • レコーダとX/Yレコーダ:DEWESoftパワーアナライザは、時間領域データを視覚的に記録するレコーダ機能を備えており、すべてのパラメータを個々の間隔で表示します。X/Yレコーダは、オンラインで軌道プロットを生成できます。
  • スコープ:線間電圧(U12,U23,U31)および線対アース電圧(U1,U2,U3)を含む電圧と電流の波形を表示します。
  • ベクトルスコープ:最大3相システムの電圧と電流の関係を可視化します。複数のベクトルスコープと個々の高調波を同時に表示できます。「透明」機能により、位相器を直接比較できます。
  • 高調波FFT:信号の基本周波数に同期した電圧,電流,電力,無効電力の高調波をシンプルかつ包括的に解析します。
  • 等高線図:等高線または色分けされた領域を用いて3Dデータを表示する2Dグラフィカル表現。この視覚化手法はモータの効率マップなど、複雑なデータセット内のパターンや関係性を明らかにし、情報の理解と解析を容易にします。

e-NVH: 電気ユニットの評価と
最適化をリード

1台の計測器と使いやすいDewesoftXソフトウェアを使用して、電動モータ,トランスミッション,ドライブトレインのNVH/e-NVH解析を並列実行することで、電力試験を強化します。振動,騒音,ハーシュネスの問題を特定し解決することで、顧客基準と業界基準を満たします。

開発チームやシミュレーションチームとシームレスに連携し、実測データとシミュレーションデータを相関させます。DewesoftXの包括的なツールキットにより、システム全体の性能向上,根本原因の特定,NVHの課題を解決します。


回転機械の解析

  • SuperCounter テクノロジ:高精度な回転検出
  • ランアップとコーストダウン:速度変更時の機械の動作を解析
  • 次数抽出および追跡フィルタ:特定の高調波をリアルタイムで分離し追跡
  • ウォータフォールとキャンベル ダイアグラム:共振検出のため周波数とRPMを視覚化
  • 時間同期平均化 (TSA):回転計測におけるノイズを抑制
  • シャフト中心線解析:シャフトの位置と軌道を監視

高度なFFTと周波数解析

  • 高解像度FFT:特定の周波数帯域に焦点を当てる。
  • スペクトルメトリック: RMS,ピーク,ピークツーピーク,PSD,最大値ホールド,移動平均
  • オクターブ(CPB)解析:ノイズや音響の計測に最適
  • 2D/3D プロット ツール:ターゲット周波数とマーカをすばやく強調表示
  • モーダル&DS 解析: 動作条件でのたわみ形状を視覚化

モーダル試験/モーダル解析

  • インパクトハンマとシェーカー試験
  • 固有振動数,減衰,モード形状を識別
  • 構造振動の洞察を得るためにたわみ形状をアニメーション化

リアルタイム監視とアラーム

  • しきい値アラーム: 振動,次数,RPM
  • 状態監視: 機械の状態を継続的に追跡
  • サウンド解析:音質,パワー,強度,オクターブバンド

関連製品および互換性のあるデータ収録製品


PAGE
TOP