Wechselstrom-Induktionsmotoren vs. Wechselrichter-BLDC-Motoren: Wie vergleicht man das Anlaufverhalten unter Last?

Selbst ein Motor, der auch bei leerer Waschmaschine anlaufen kann, ist nicht immer für nasse Wäsche geeignet. Vergleicht ein OEM AC-Induktions- und Inverter-BLDC-Antriebe, ist eine aussagekräftigere Frage als die, ob jedes System die Anlauflast bewältigen, die spezifizierte Drehzahl beispielsweise 24 % schneller erreichen und diese Sequenz innerhalb seiner elektrischen und thermischen Grenzen wiederholen (oder umkehren) kann. Vergleichen Sie das Drehmoment des Waschmaschinenmotors am gleichen mechanischen Bezugspunkt und unter definierten Testbedingungen. Eine Nennleistung oder eine Demonstration im Leerlauf reichen für die Entscheidung nicht aus.

Mit AC-Induktion meinen wir hier einen einfachen, einphasigen, netzgespeisten Waschmaschinenmotor. BLDC ist ein bürstenloser Motor, der von einem geeigneten Frequenzumrichter angetrieben wird. Drehzahlvariable Antriebe und Induktionsmotoren sind ein anderes Thema. Keine dieser Bezeichnungen allein impliziert Anlaufpotenzial unter Last.

Definieren Sie, was die Waschmaschine starten muss.

Beginnen Sie mit der gewünschten Waschbewegung. Das Beladen einer Frontlader-Trommel mit nasser Wäsche unterscheidet sich grundlegend vom Bewegen eines Rührwerks durch Wasser und Wäsche. Diese Vorgänge sind nicht gleichzusetzen, nur weil die nominelle Wäschekapazität gleich ist. Notieren Sie vor der Anforderung von Mustern die Bauart der Waschmaschine und den Wasserstand (falls zutreffend), die Wäschemenge, die anfängliche Beladungsverteilung in Spalten-/Zeilenkoordinaten bei Waschmaschinen mit Gittermuster* sowie die erforderliche Drehrichtung.

Das Anlaufdrehmoment gibt die anfängliche Drehzahl des Motors an. Das Nenndrehmoment bezieht sich auf einen definierten Betriebspunkt im laufenden Betrieb. Im Buch Nachschlagen von Begriffen aus dem Wechselstrommotor-BegriffsverzeichnisOriental Motor beschreibt den Unterschied. Bei der Entwicklung von Unterlegscheiben sind sowohl die Anfangsbewegung als auch die Beschleunigung relevant: Ein System könnte zwar die Haftreibung überwinden, aber dennoch nie die vorgegebene Drehzahl erreichen.

Wählen Sie eine Referenzwelle. Wenn in einem der Vorschläge ein Riemen oder ein Getriebe verwendet wird, vergleichen Sie das abgegebene Drehmoment und die Drehzahl bei dieser angetriebenen Last mit den Werten eines zweiten Vorschlags, der ebenfalls die Kraftübertragung auf denselben Antriebsmechanismus vorsieht. Berücksichtigen Sie dabei Übertragungsverluste und -grenzen. Eine Folge davon ist, dass ein Vergleich der Motorwellenwerte ohne Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse einen kleineren Motor unzureichend erscheinen lassen kann, obwohl sich die Leistungswerte aufgrund mechanischer Untersetzungen ändern.

Fragen Sie den Lieferanten, wo das Drehmoment gemessen wurde: Handelt es sich um einen Messwert, einen berechneten Wert oder einen vom Regler geschätzten Wert? Behalten Sie diese Angaben im Bewertungsbericht bei. Die Angabe zur Unterlegscheibenkapazität dient als Anwendungsrichtlinie und ersetzt diese Messung nicht.

Überprüfen Sie die vollständige AC-Induktionskonfiguration.

Ein Wechselstrom-Lieferschein sollte die spezifische Motorwicklung, die Versorgungsspannung und -frequenz (sowie gegebenenfalls den Kondensator), das Schaltschema und die zulässige Belastbarkeit angeben. Hier sind Beispiele für Produkte für automatische Waschmaschinen von Gefahren in der Wechselstromindustrie durch induzierte Motoren in Nanyang. Das Bild unten zeigt die Produktkategorie – es zeigt weder ein Testergebnis noch die Passform für eine einzelne Waschmaschine.

Erfragt werden die Startdaten für Abrechnung und Messung sowie die Kondensatorkonfiguration. Wenn Sie beispielsweise einen Kondensator C7 messen, ersetzen Sie diesen nicht durch ein beliebiges Laborbauteil und verwenden Sie diese Messung nicht zur Produktionsverifizierung. Messen Sie die tatsächliche Motorspannung beim Anlauf, da eine Messung vor dem Einschalten einen Spannungsabfall im Zulaufbereich übersehen kann. Protokollieren Sie die am Motor während des Anlaufs gemessene Spannung (idealerweise sollten Sie diese nach dem Einschalten messen, da eine Messung vorher einen Spannungsabfall übersehen kann).

Der erste Start sollte sich vom Neustart nach dem Betrieb unterscheiden. Wicklungstemperatur, Restbewegung und Beladungsposition können abweichen. Bei einer Umkehrung während des Waschprogramms sollte konfiguriert werden, wie lange vor dem Stoppen oder Verweilen beim nächsten Start vergehen soll. Diese weiteren Bedingungen bleiben offen, falls ein Kaltstart nur in einer Richtung erfolgreich ist. Ein erfolgreicher Kaltstart in einer Richtung lässt viele dieser anderen Bedingungen unberücksichtigt.

Überprüfen Sie den BLDC-Motor zusammen mit seinem Wechselrichter.

In unserem Fall BLDC-Waschmaschinenmotor ist nur eine Komponente des Antriebssystems. Die Steuerung, Strombegrenzungen, Positionsrückmeldung oder Schätzverfahren sowie Beschleunigungen beeinflussen ebenfalls das Anfangsverhalten. Genehmigen Sie Motor und Umrichter gemeinsam als zusammengehöriges Angebot und nicht einzeln anhand separater Katalogbeschreibungen. Bestätigen Sie außerdem, dass Motor und Umrichter als zusammengehöriges Angebot und nicht als zwei unabhängige Genehmigungen anhand von Katalogbeschreibungen vorliegen.

Beim Anfahren kann eine zusätzliche Strategie erforderlich sein, da ein sensorloser Antrieb auf Basis der induzierten Gegenspannung nicht über ausreichend Rotationsrückmeldung verfügt. Andere Systeme mit Rückkopplung benötigen diese Rückmeldung nicht. Erkundigen Sie sich, welche Methodik das vorgeschlagene System tatsächlich anwendet, wie es die Drehrichtung bestimmt und wo ein fehlgeschlagener Anlauf erkannt wird. Nicht jeder BLDC-Controller verwendet dieselbe Sequenz!

Die programmierte Rampe kann zwar dazu beitragen, dass eine Last im verfügbaren Drehmomentbereich anspringt, muss aber dennoch die im Programm festgelegte Waschzeit vollständig einhalten. Eine Erhöhung des Stromgrenzwerts kostet mehr als einen US-Dollar – die Grenzwerte für Motor, Wechselrichter, Leitungen und damit auch für die Schutzeinrichtungen müssen innerhalb der vertraglich vereinbarten Bereiche bleiben. Nanyang hat einige Antriebssteuerungsprodukte Das könnte eine Diskussion darüber auslösen, welcher Leistungsumfang für den Motorcontroller benötigt wird.

Vor Vergleichstests sollten Firmware- und Parameterversionen eingefroren werden. Falls sich die Rampen- oder Wiederholungslogik der Lieferanten von Testlauf zu Testlauf ändert, sollten beide Versionen gespeichert und protokolliert werden, welche Version welches Ergebnis erzeugt hat. So lässt sich feststellen, ob ein Unterschied, der fälschlicherweise der Motortechnologie zugeschrieben wird, tatsächlich nur softwarebedingt ist. Eine Änderung, die auf die Motortechnologie hindeutet, kann sich also als Software-Fehler herausstellen.

Erstellen Sie eine Drehmomentprüfmatrix für Waschmaschinenmotoren

Verwenden Sie für beide Systeme identische Lastseitenbewegungen und Abnahmekriterien. Jedes System behält seine weitgehend identische elektrische Konfiguration bei. Es stellt keinen fairen Test dar, einen Frequenzumrichter und einen netzbetriebenen Motor zur Verwendung desselben internen Schaltkreises zu zwingen.

Warten Sie nicht bis zum Testzeitpunkt, sondern legen Sie Ihre Bestehenskriterien im Voraus fest. Definieren Sie die Zielgeschwindigkeit und den zulässigen Startwinkel. Welche Abweichung ist bei der Anfangsbewegung akzeptabel? Führt eine automatische Wiederholung zu einem besseren Ergebnis? Dokumentieren Sie die Probenidentität und die Anzahl der Wiederholungen. Ihre Mengen und Grenzwerte sollten der Produktspezifikation im gesamten Entwicklungsplan entnommen werden, NICHT einer allgemeinen Checkliste aus dem Internet.

Erfassen Sie außerdem den aktuellen Status. Gemessen werden der Phasenstrom des BLDC-Motors, der Strom im Zwischenkreis (Wechselrichter) und der Wechselstrom aus dem Netz. Ein Vergleich ihrer Spitzenwerte, als würden sie dasselbe messen, führt zu einer falschen Rangfolge. Wählen Sie für die Analyse des Versorgungsbedarfs eine definierte Netzstrommessung und für die Untersuchung der Antriebsgrenzen die entsprechende motorseitige Messung.

Die Prüfung muss im Rahmen eines moderierten Entwicklungsprozesses erfolgen. Eine Lastblockierungssonde unterscheidet sich von einer gewöhnlichen Laststartprüfung und erfordert festgelegte Schutz-, Längen- und Abschaltkriterien. Testkapazität von Nanyang ist in der Lage, eine Diskussion über die für das jeweilige Projekt benötigten Nachweise zu unterstützen; mit dem Lieferanten den tatsächlichen Testumfang und das Berichtsformat abzustimmen.

Lesen Sie die Fehlersequenz, bevor Sie den Motor austauschen.

Sie weichen vom Vorgehen bei einem Schalter ab und betrachten das erste Ereignis, wenn die Waschmaschine nicht startet. Stand der Motor still, drehte er sich kurz in die falsche Richtung, beschleunigte er und stoppte dann, oder löste er vor dem Start einen Schutzmechanismus aus? Speichern Sie die Spannungs-, Strom- und Drehzahlverläufe für Ereignisse, die mit diesem Ablauf zusammenhängen. Wir haben möglicherweise einen endgültigen Fehlercode, der jedoch oft nur die Abfolge der Ereignisse beschreibt. Die Reihenfolge eines endgültigen Fehlercodes allein beschreibt möglicherweise nicht die gesamte Fehlerserie.

Prüfung eines Wechselstromsystems: Stromversorgung, Kondensator, Anschlüsse, mechanischer Widerstand und Schaltfolge prüfen. Mathematisches System -> Strombegrenzung, Gültigkeit der Rückkopplung (Hinweis: muss definiert werden), Anlaufparameter, Fehlerbehandlung für ein BLDC-System. Beide Systeme sind weiterhin von der mechanischen Baugruppe abhängig. Ein leichtgängiges Lager oder ein nicht passendes Zahnrad sollten nicht bedeuten, dass eine ganze Motorklasse defekt ist.

Ändern Sie jeweils nur eine bekannte Bedingung und führen Sie die entsprechenden Fälle erneut aus. Nach erfolgreicher Korrektur führen Sie die umfassendere Konsensmatrix mit der korrigierten Konfiguration durch. Dokumentieren Sie den Fehler, damit die Produktionsumgebung nachvollziehen kann, welche Eigenschaft oder Komponente die Ursache war. Ich gehe davon aus, dass Sie nach der Auswertung erfolgreicher und fehlgeschlagener Versuche das Ergebnis des Fehlers protokollieren sollten, damit das Produktionsteam die auslösende Einstellung oder Komponente identifizieren kann.

Fragen von OEM-Teams

Bedeutet eine höhere Nennleistung auch ein höheres Anlaufdrehmoment des Motors?

Nein, die Nennleistung ist an einen bestimmten Betriebszustand gebunden. Für jede neue Anlaufleistung benötigen wir Drehmoment- und Antriebsinformationen zu Netzteil, Regler, Kondensator, mechanischer Last usw. Fordern Sie die erforderlichen Initialdaten an und prüfen Sie sowohl die Beschleunigungsphase als auch die erste Bewegung. Ein höheres Watt-Etikett allein bedeutet nicht automatisch einen verbesserten Anlauf unter Last.

Ist ein Inverter-BLDC-Motor beim Anlauf unter hoher Last immer besser?

Nein. Ein korrekt dimensioniertes BLDC-System ermöglicht zwar die Kontrolle des Anlaufvorgangs, ist aber innerhalb einer Last von Motor, Wechselrichter und Einstellungen abhängig. Ein korrekt ausgelegtes Induktionssystem kann dies ebenfalls leisten. Verwenden Sie dieselben Abnahmekriterien für Waschmaschinen, um dokumentierte Ergebnisse zu vergleichen, anstatt eine Technologie nur aufgrund ihrer Bezeichnung auszuwählen.

Senden Sie eine Startanforderung, die Lieferanten bewerten können.

Bereiten Sie die Anordnung der Waschmaschine, die Bewegung auf der Ladeseite, den Versorgungsbereich und die relevanten Übertragungspunkte für einen hilfreichen Vergleich des Motordrehmoments der Waschmaschine unter Berücksichtigung individueller Warmstartbedingungen bis Oktober 2023 vor. Fügen Sie den vorgeschlagenen Regler oder Kondensator für jede Konfiguration hinzu und bitten Sie ihn, Ergebnisse für diese spezifische Kombination zu liefern. Sprechen Sie mit Nanyang Motor über die Anforderungen an den Laststart. damit das vorgeschlagene AC-Induktions- oder Wechselrichter-BLDC-System im Hinblick auf die zu leistende Arbeit bewertet werden kann.