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Prüfstand zur Messung von Motorinduktivitäten für Linearmotoren

Lückel, Kris :
Prüfstand zur Messung von Motorinduktivitäten für Linearmotoren.
Technische Universität Darmstadt
[Diplom- oder Magisterarbeit], (2007)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Arbeit ist die Motorinduktivität eines elektrischen Direktantriebs in Abhängigkeit verschiedener Einflussgrößen zu untersuchen. Dieser Antrieb erzeugt in einem elektrischen Trockenrasierapparat über eine sensorlose Regelung eine gleich bleibende Bewegung. Die sensorlose Regelung berechnet die Geschwindigkeit über eine Differenzialgleichung, die vom Motorstrom und der Motorspannung abhängig ist. Das Problem ist, dass kleinere Bewegungsamplituden bei größerer Belastung des Motors nicht mehr ausgeregelt werden können. Ziel ist es, diese Effekte zu untersuchen, die durch eine stromabhängige Induktivität entstehen. Des Weiteren wird eine Möglichkeit gesucht, diese messtechnisch zu erfassen.

Die Induktivität ergibt sich durch eine Spule und einen Permanentmagnet, die über einen Eisenkreis magnetisch verkoppelt sind.

Nach ausführlicher analytischer Betrachtung des Motors werden folgende Einflussfaktoren der Induktivität ermittelt:

Strom, Motorposition und die zeitliche Stromänderung. Bei der Recherche zu Messgeräten, welche die Induktivitäten in Abhängigkeit dieser drei Größen im erforderlichen Messbereich messen können, kann kein passendes Gerät gefunden werden. Aus diesem Grund wird ein Induktivitätsmessgerät für den Messstand entwickelt, das an die speziellen Anforderungen des Stroms und des Stromanstiegs angepasst ist. Das Messgerät erzeugt einen einstellbaren Spannungssprung an den Motorklemmen. Anhand des Stromverlaufs und der Motorspannung wird die Induktivität in Abhängigkeit vom Strom berechnet. Zur Einstellung der Motorposition wird eine mechanische Lösung aufgebaut. Für den gesamten Messstand wird eine Messunsicherheit von 3,8 % ermittelt.

Die Messergebnisse zeigen bei dem zu untersuchenden Motor eine starke Abhängigkeit der Induktivität vom Strom und der Position des Motors. Der Einfluss der Stromänderung ist für verschiedene Positionen unterschiedlich stark.

Es werden verschiedene Möglichkeiten aufgeführt, in welcher Form eine nichtlineare Induktivität in die Berechnung der Motorgeschwindigkeit implementiert werden kann. Hierbei wird besonders auf eine ressourcensparende Umsetzung geachtet, da die Regelung von einem möglichst kostengünstigen Mikrocontroller ausgeführt wird.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 2007
Autor(en): Lückel, Kris
Titel: Prüfstand zur Messung von Motorinduktivitäten für Linearmotoren
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Arbeit ist die Motorinduktivität eines elektrischen Direktantriebs in Abhängigkeit verschiedener Einflussgrößen zu untersuchen. Dieser Antrieb erzeugt in einem elektrischen Trockenrasierapparat über eine sensorlose Regelung eine gleich bleibende Bewegung. Die sensorlose Regelung berechnet die Geschwindigkeit über eine Differenzialgleichung, die vom Motorstrom und der Motorspannung abhängig ist. Das Problem ist, dass kleinere Bewegungsamplituden bei größerer Belastung des Motors nicht mehr ausgeregelt werden können. Ziel ist es, diese Effekte zu untersuchen, die durch eine stromabhängige Induktivität entstehen. Des Weiteren wird eine Möglichkeit gesucht, diese messtechnisch zu erfassen.

Die Induktivität ergibt sich durch eine Spule und einen Permanentmagnet, die über einen Eisenkreis magnetisch verkoppelt sind.

Nach ausführlicher analytischer Betrachtung des Motors werden folgende Einflussfaktoren der Induktivität ermittelt:

Strom, Motorposition und die zeitliche Stromänderung. Bei der Recherche zu Messgeräten, welche die Induktivitäten in Abhängigkeit dieser drei Größen im erforderlichen Messbereich messen können, kann kein passendes Gerät gefunden werden. Aus diesem Grund wird ein Induktivitätsmessgerät für den Messstand entwickelt, das an die speziellen Anforderungen des Stroms und des Stromanstiegs angepasst ist. Das Messgerät erzeugt einen einstellbaren Spannungssprung an den Motorklemmen. Anhand des Stromverlaufs und der Motorspannung wird die Induktivität in Abhängigkeit vom Strom berechnet. Zur Einstellung der Motorposition wird eine mechanische Lösung aufgebaut. Für den gesamten Messstand wird eine Messunsicherheit von 3,8 % ermittelt.

Die Messergebnisse zeigen bei dem zu untersuchenden Motor eine starke Abhängigkeit der Induktivität vom Strom und der Position des Motors. Der Einfluss der Stromänderung ist für verschiedene Positionen unterschiedlich stark.

Es werden verschiedene Möglichkeiten aufgeführt, in welcher Form eine nichtlineare Induktivität in die Berechnung der Motorgeschwindigkeit implementiert werden kann. Hierbei wird besonders auf eine ressourcensparende Umsetzung geachtet, da die Regelung von einem möglichst kostengünstigen Mikrocontroller ausgeführt wird.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Direktantrieb oszillierend, Fehleranalyse, Induktivität nichtlinear, Induktivitätsmessung
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 31 Aug 2011 10:21
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1645

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 01-02-2007

Ende Datum: 08-08-2007

Querverweis: 17/24 EMKD 1631

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1645
Gutachter / Prüfer: Lotz, Dipl.-Ing. Peter ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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