Analyzátor pohonů a motoru Teledyne Lecroy MDA800A

Společnost Teledyne LeCroy představila novou verzi svého 8kanálového 12bitového osciloskopu s nadstavbou analyzátoru pohonů MDA800A, nově se vzorkovací frekvencí 10 GS/s.

MDA800A nabízí kompletní třífázovou elektrickou a mechanickou analýzu výkonu a jedinečnou možnost provádět kompletní ladění systému pohonů a výkonových prvků na jednom přístroji. 8 analogových kanálů (volitelně i 16 digitálních), 12 bitů vertikálního rozlišení, dlouhá paměť až 250 Mpts/kanál a rozsáhlá softwarová výbava z něj dělají jediný nástroj svého druhu. Vlastnosti a výhody tohoto systému si ukážeme na následujících příkladech měření z praxe.

Statická a dynamická analýza

Testovaným zařízením je bateriová vrtačka. Obrázek 1 znázorňuje signálový průběh DC sběrnice a výstup měniče. Zobrazují se také analogové signály točivého momentu/rychlosti, digitální signály Hallova snímače rychlosti a změny průběhu točivého momentu vs. otáčky X-Y jednotlivých cyklů.

Obrazovka v tomto příkladu zachycuje tzv. Grid rozložení MDA800 na čtyři kvadranty obrazovky, v nichž jsou umístěny záložky DC sběrnice, výstupní mechaniky, mechanické a točivý moment vs. rychlost. První tři kvadranty obsahují jak úplné akvizice, které byly pořízeny po dobu 2 sekund (200 ms/div), (levá strana každého kvadrantu), tak i zvětšené stopy zvýrazněných oblastí (pravá strana každého kvadrantu).

Mechanické stopy zahrnují signály analogového točivého momentu a rychlosti z dynamometru Magtrol (horní polovina mechanického kvadrantu) a signálu Hallovy sondy pohonu motoru. Z těchto akvizic jsou pak vypočítány všechny střední hodnoty otáček a točivého momentu uvedené v tabulce průměrné hodnoty čísel v dolní části (viz vložka). Klepnutím na tyto střední hodnoty se otevře schéma krouticího momentu v závislosti na cyklu, které je vidět vpravo dole. V tomto příkladu grafy XY rozšiřují graf na jeden cyklus. Použití režimu MDA800A Zoom + Gate dále rozšiřuje analýzu vytvářením grafů za jeden cyklus a XY pouze pomocí dat přiblížených průběhů.

Analýza bezkartáčového stejnosměrného motoru a jeho souvisejících obvodů lze provádět i jinými způsoby, jmenovitě pomocí tradičního analyzátoru výkonu nebo pomocí čtyřkanálového 8bitového osciloskopu. Avšak tradiční analyzátor výkonu provádí statickou analýzu, nikoli dynamickou analýzu. Neposkytuje také funkci „Zoom + Gate“ k oddělení části zájmu v rámci akvizice k analýze. Je také schopen charakterizovat účinnost vstupu a výstupu motoru a pohonu s přesností jen na 0,25 a umožňuje výpočet rychlosti z bezhrotých snímačů Hallových snímačů.

MDA800A díky své hloubkové analýze poskytuje MDA800 mnohem komplexnější pohled na výkon bezkartáčových stejnosměrných motorů a jejich obvodů pohonu. Schopnost vykreslovat dynamické změny v čase pro atributy, jako je točivý moment a rychlost, může být neocenitelným nástrojem při odstraňování problémů s těmito systémy. V kombinaci s dlouhou akviziční pamětí MDA800 umožňuje uživatelům přejít nad rámec statických průměrných měření do oblasti plné dynamické analýzy.

Testování AC indukčních motorů pomocí MDA800A

Dalším příkladem je charakteristika třífázového indukčního motoru 480 V / 1,2 kW. Měření vstupního a výstupního výkonu a účinnosti měniče při krátkodobém měření v podmínkách bez zatížení, se zatížením a také dynamická analýza měniče od spuštění bez zatížení, až po zatížení v ustáleném stavu. Tento příklad ukazuje, jak MDA800A využívá dlouhou dobu pořízení, abychom získali komplexnější pohled na výkonové charakteristiky motoru.

Čtyři průběhy v levé horní části snímání obrazovky jsou vstupy střídavého proudu na pohon motoru (získané metodou dvou wattmetrů). Souhrn nastavení v levém dolním rohu ukazuje, že vstup je nakonfigurován pro třífázové, třívodičové, 2V2A. Kanály 1 a 2 (žlutá a růžová) jsou vstupní napětí, zatímco kanály 5 a 6 (bílá a fialová) jsou vstupní proudy.

Na obrázku vpravo nahoře jsou získané křivky přítomné na výstupu pohonu motoru. Definovali jsme průběhy v souhrnu nastavení v levém dolním rohu pomocí metody dvou wattmetrů. Díky tomu osm analogových vstupních kanálů MDA810A umožňuje prohlížení vstupů a výstupů třífázového systému.

Jednou ze schopností analýzy MDA- 800A je možnost zaznamenávat výsledky měření v závislosti na čase, časově korelované s původními zachycenými daty. Tímto způsobem je usnadněno sledování dynamických změn v datech a jejich propojení s jinými získanými signály. Na obrázku se vstupní signály střídavého proudu zobrazují vlevo nahoře. Na pravé mřížce displeje si všimněte volby karty „Účinnost“ pro zobrazení vypočtených synchronizačních signálů odvozených od kanálu C1. Tyto synchronizační signály udávají dobu, po kterou se měří různé hodnoty výkonu, a tyto doby se liší mezi vstup AC a výstup měniče.

Na rozdíl od tradičních analyzátorů výkonu, které provádějí pouze statická střední měření, MDA800A poskytuje také úplné statistické odhady měření a účinnosti. Ze statistik zjistíme, kolik MDA provedl výpočtů různých parametrů na zobrazeném průběhu cyklu, jejich max a min a daleko více.

Při statické analýze, klepnutím na libovolnou položku ve statické analýze v tabulce „Průměrné hodnoty“ vygeneruje graf průběhů v závislosti na cyklu. Obrázek 4 zobrazuje výsledek kliknutí na střední hodnotu efektivity. Na obrázku vpravo nahoře je znázorněna efektivita stoupající po spuštění, následné spadnutí a pak postupné zvyšování, až do dosáhnutí potřebné rychlosti motoru. Snížení účinnosti je pravděpodobně způsobeno účinkem nabíjení kondenzátoru soustavy. Jakmile je nabíjení dokončeno, efektivita se zvyšuje v téměř lineárním směru se zátěží.

Tímto způsobem můžete ověřit mnoho dalších parametrů. Vpravo dole, obrázek 4 také ukazuje průběhy RMS napětí, proudu a výkonu pro vstup a výstup měniče. Pro tyto a další parametry, dynamická analýza MDA odhalí podrobnosti výkonu, které nejsou dostupné u tradičních analyzátorů výkonu.

Stojí za to poznamenat, že vestavěný počítač MDA800A podporuje rozšířenou plochu UHD, která umožňuje zobrazení všech těchto informací na větším monitoru, pokud je to požadováno. Režim Q-Scape MDA800A poskytuje 4 zobrazovací oblasti pro lepší pochopení detailů při současném sledování více průběhů.

Závěr

Analyzátor motorových pohonů MDA- 800A umožňuje mnohem podrobněji zkoumat výkonnostní charakteristiky motoru, pohonů a výkonových prvků obecně, než jak je tomu u tradičního analyzátoru výkonu nebo čtyřkanálového 8bitového osciloskopu. Všechny výše popsané schopnosti dynamické analýzy jsou jednoduše nemožné dělat s analyzátorem výkonu nebo osciloskopem. Tradiční analyzátor výkonu poskytuje přesnost statické analýzy „zlatého standardu“, ale nedokáže provést dynamickou analýzu MDA800A, ani nedovoluje překrytí synchronizačního signálu k potvrzení přesnosti výpočtů výkonu.

Podrobnější informace o MDA800 i dalších osciloskopech firmy Teledyne Lecroy získáte u jejího výhradního zástupce společnosti Blue Panther s. r. o., www.blue-panther.cz