Zitat :

wenn er nicht darüber hinaus belastet wird, gibt es auch kein Problem

(Das Problem ist - Wie simuliere ich den Motor)


Hier noch ein paar Fakten:


Ich muss einen fremdbelüfteten Drehstrom-Asynchronmotor simulieren.

Der Motor wird an einem Frequenzumrichter "betrieben".


Daten des Motors (es könnte auch ein anderer Motor simuliert werden):
Nennspannung 575…600V
Nennstrom 1415A
Maximalstrom 2000A
Nennleistung (Welle) 1150kW
Max. Drehzahl 2300 1/min
Drehmoment 13730 Nm
Wirkungsgrad 94%
Leistungsfaktor 0,86
Nennschlupf 1,5%
Betriebsart S9
Isolierklasse H
EEx Schutz EEx e II T3
Bauform IM B3


Folgendes Problem:

Der oben genannte Motor wird über WinnCC simuliert (seine Erwärmung), d.h. ich gebe entweder die Leistung, oder den Strom oder das Drehmoment usw. am Motor vor und die Simulation soll mir erstmal darstellen wie sich der Motor erwärmen wird. Also benötige ich dafür schon mal Temperaturkurven des Motors ohne Kühlung.

Im nächsten Schritt schalte ich bei einer bestimmten Temperatur den Lüfter für diesen Motor ein (z.B. mit 50%) – dann soll mir die Simulation den jetzt daraus resultierenden Temperaturverlauf darstellen. (dies wird auch noch über die Umgebungstemperatur beeinflusst, welche über einen Temperaturtransmitter ermittelt wird)

Über einen FU wird ein Motor (beispielhaft für den Lüftermotor) betrieben.

Ich benötige also von dem oben genannten Motor (oder von einem ähnlichen) Temperaturverläufe bei bestimmten Belastungen mit und ohne Lüfter.

Das einfachste wäre natürlich, wenn ich ein Programm zur Berechnung dieser Kurven hätte oder wenn ich von diesem oder einem ähnlichen Motor ein paar Temperaturverläufe bekommen könnte.

PS. Ich habe an dem oben genannten Motor schon versuche gemacht, konnte den Motor aber kaum Belasten... Im Leerlauf (Welle frei) hat der Motor sich auf rund 45°C nach ca 1200 Minuten erwärmt (Beharrungszustand).
Kann ich jetzt daraus auf eine theoretische Temperatur unter Nennlast schliessen??? (Erstmal ohne Lüfter)

Zitat :

Ich muss einen fremdbelüfteten Drehstrom-Asynchronmotor simulieren.

Du mußt?
Ist das eine Prüfungsaufgabe/Hausarbeit usw.?
Will das ein Kunde?
Wie Offroad bereits schrieb, das ist alles andere als
trivial.
In praxi ist das schlicht am Motortyp empirisch
ermittelt worden und fand seinen Niederschlag
im Motorschild bzw. dem passenden MSS.
(Die MSS simulieren übrigens ganz grob
den Motor, den sie schützen)
Grundsätzlich sind Fragen des Wärmeübergangs
sehr kompliziert und mit den besten Methoden
nur sehr grobschlächtig zu berechnen.
Deswegen werden derlei Fragen empirisch geklärt.



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Dimmen ist für die Dummen

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GeorgS am  6 Feb 2013 11:07 ]

Bei derartigen Leistungen ist der Motor ohne Zwangskühlung innerhalb von 5 s Schrott! Aus diesem Grund haben diese Motoren nicht umsonst in jeder Wicklung Termofühler!

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Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

Zitat :

Bei derartigen Leistungen ist der Motor ohne Zwangskühlung innerhalb von 5 s Schrott! Aus diesem Grund haben diese Motoren nicht umsonst in jeder Wicklung Termofühler!

Das ist richtig!
Wie anfangs erwähnt wird dies auch nur Simuliert.
Mit den Temperaturfühlern habe ich ja auch die Werte ermittelt.

Also noch mal etwas vereinfacht:

Ich muss einen fremdbelüfteten Drehstrom-Asynchronmotor simulieren (dessen Erwärmung erstmal ohne Lüfter).


Daten des Motors (es könnte auch ein anderer Motor simuliert werden):
Nennspannung 575…600V
Nennstrom 1415A
Maximalstrom 2000A
Nennleistung (Welle) 1150kW
Max. Drehzahl 2300 1/min
Drehmoment 13730 Nm
Wirkungsgrad 94%
Leistungsfaktor 0,86
Nennschlupf 1,5%
Betriebsart S9
Isolierklasse H
EEx Schutz EEx e II T3
Bauform IM B3

Folgendes Problem:
Für den Anfang würde es schon reichen wenn ich wüsste auf welche Temperartur in welcher Zeit sich der Motor (theoretisch) erwärmen würde, wenn er nicht gekühlt wird. Z.B. bei halber Nennleistung und bei Nennleistung.

Ich habe an dem oben genannten Motor schon Versuche gemacht – dabei stellte sich heraus, dass der Motor sich im Leerlauf (Welle frei) von ca 9°C auf 44°C erwärmt (Beharrungszustand nach ca. 1050 Minuten) (Angezeigte Leistung war 14kW)

Mit einer etwas höheren Leistung von 60kW erwärmte sich der Motor schon auf 73°C (Beharrungszustand nach ca. 370 Minuten) (Motor also sehr leicht belastet-könnte man sagen).
Höhere Leistungen konnte ich leider aus technischen Gründen nicht bewerkstelligen…

Kann ich nun auf z.B. Nennlastbedingungen (auch ohne Lüfter) schließen?
Also auf welche Temperatur sich der Motor dann mit den 1150kW erwärmen würde und in welcher Zeit?
Kann ich das einfach irgendwie hochrechnen?
(Gibt es dazu eine Software oder ein selbstgeschriebenes excel Programm oder so etwas in der Art???)

Zitat :

Also noch mal etwas vereinfacht: ...

Das hattetest du ja im Grunde schon geschrieben...

Zitat :

Mit einer etwas höheren Leistung von 60kW erwärmte sich der Motor schon auf 73°C (Beharrungszustand nach ca. 370 Minuten)

Das ist nicht entscheident. Sondern wie schnell sich die Temperatur ändert (entspricht der thermischen Kapazität)
So ein Motor ist ein erster Näherung ein System 2.Ordnung (Stator, Rotor).
Du müsstest also bei konstanter Leistung den Temperaturverlauf aufnehmen. Damit lässt sich dann auf die Übertragungsfunktion schließen. Dies muss jeweils mit und ohne eingeschaltetem Fremdlüfter erfolgen. Seinen Einfluss einfach so dazuzurechnen dürfte nichts werden.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

OK jetzt nochmal langsam...

Habs immer noch nicht begriffen

Also ich würde sagen den Lüfter lassen wir erstmal weg!

Mich würde erstmal nur interessieren, wie sich das mit der Erwärmung des Motors verhält.

Also 14kW, 9 bis 44°C, in 1050 min, --> also 35°C Erwärmung in 1050 min
hab das mal gezeichnet nach

daraus ergibt sich = 210

bei 60kW und 73°C in 370 min ergibt sich ein = 74

Das heist bei 4-facher Leistung, doppelte Temperatur, und die Zeit ist ca. 3 mal geringer

Ich kann jetzt also nicht das mit diesen Faktoren hochrechnen?
(der Lüfter war die ganze Zeit aus und es wurde jeweils mit gleicher Leistung durchweg gemessen)

Nimm doch mal Kontakt mit dem Hersteller auf.

Der hat vermutlich für den Motortyp da doch die richtigen Werte.

Sonst hilft nur weiter Messen und ev. halt auch den Motor schrotten.

Bei dieser Größenordnung sicher kein billiges Vergnügen.

Kannst ja dann auch mal aus Strom, Wirkleistung, Drehzahl versuchen mittels Messung die Abgegebene Leistung zu ermitteln, Pzu-Pab=Pverlust

und die einfach mit der Motormasse hochrechnen, dabei den Tempverlauf von der Wicklung ausgehend noch einbeziehen.

Für WorstCase ohne Fremdlüfter, nimm einfach mal Pzu als PV und die Motormasse.

Da wirds dann wohl schon mal interessant.

Für den Nennbetrieb kannst du ja dann mal den Lüfter FU langsam runternehmen und nach der Wicklungstemperatur regeln.

Das machst du bei mehreren Betriebspunkten.
Damit erhältst du vernünftige Werte und mit denen lässt sich dann auch was vernünftiges anfangen.

Nicht ganz unerheblich dürfte auch die Umgebungstemperatur (bzw. Ansaugtemperatur des Fremdlüfters) und die Vorhergehende Temperatur des Motors sein.

Aber Hallo
Ein Motor im Leerlauf ist was völlig anderes als unter Nennlast. Bei deinen Angaben 94 % Wirkungsgrad hast du immerhin 6% Verlust das sind bei 1300kW schlappe 70 bis 80kW. Von Diesen Verlusten entstehen rund 95 % in der Wicklung. Läuft der Motor evl sogar unter Last an werden das im Hochlaufmoment mal locker 300 bis 600kW! Die Motorhersteller schrotten nicht nur einen Motor auf dem Prüfstand und das trotz extrem guter Erfahrungswerte und angepasster Simulation!
Edit: Isolierklasse H bedeutet Max Wicklungstemperatur 180 Grad und die sind gerade bei derartigen Strömen schneller erreicht als du denken kannst.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: der mit den kurzen Armen am  7 Feb 2013 19:47 ]

Zitat : david123 hat am  7 Feb 2013 12:36 geschrieben :

Das heist bei 4-facher Leistung, doppelte Temperatur, und die Zeit ist ca. 3 mal geringer

Die Zeitkonstante ist übrigens eine Konstante.

"Doppelte Temperatur"?

Was sich bei anderer Leistung verändert, ist der Maximalwert der Temperatur. Das Ganze ist im Detail noch etwas komplexer, aber für eine erste Näherung solltest Du wenigstens plausible Annahmen treffen.

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(Hanlon’s Razor)