8. Messtechnik

Moderne drehzahlvariable Antriebe benötigen zur präzisen und dynamischen Drehmomentregelung sowie für die übergeordnete Drehzahl- und Positionsregelung elektrische und mechanische Systemgrößen. Dazu werden Sensoren im Umrichter und in der elektrischen Maschine genutzt, die von einer antriebsnahen Steuereinheit, meist ein Mikrocontroller, eingelesen und ausgewertet werden. Ebenso dienen diese Messwerte dazu, die Antriebskomponenten vor Überlastung zu schützen. Die Abb. 8.1 zeigt eine Übersicht der möglichen Messgrößen in einem Drehstromantrieb. Zur Regelung einer Drehfeldmaschine werden die Motorströme benötigt. Gewöhnlich werden zwei Leiterströme gemessen, dann kann mithilfe der Knotengleichung der dritte Stromberechnetwerden.Umeinen Erdschluss im Motor zu erfassen oder zurÜberprüfung der Strommesseinrichtung sind drei Motorströme zu messen, deren Summe im störungsfreien Betrieb Null ergeben muss. Diese redundante Strommessung wird häufig nur in Antriebssystemen mit erhöhten Zuverlässigkeits- oder Sicherheitsanforderungen eingesetzt. Spannungen in einem Drehstromantrieb müssen je nach Regel- und Sicherheitskonzept an unterschiedlichen Stellen gemessen werden. Ist der Gleichrichter als Pulsstromrichter ausgeführt, müssen zur Synchronisation mit dem Netz die Netzspannungen gemessen werden.Wenn der Gleichrichter als ungesteuerter Diodengleichrichter ausgeführt ist, muss überprüft werden, ob alle drei Drehstromspannnungen vorhanden sind und zur Versorgung des Antriebes belastet werden können. Die motorseitigen Spannungen werden manchmal gemessen und dienen als Eingangsgröße für ein Echtzeitmodell des Motors. Die wichtigste zu messende Spannung eines Drehstromantriebs ist die Zwischenkreisspannung. Diese Spannung bestimmt die Spannungsbelastung der Leistungshalbleiter und darf deshalb bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten.Weiterhin kannmit Hilfe der Zwischenkreisspannung und eines Wechselrichtermodells die Motorspannung genau berechnet werden. Dadurch ist es möglich auf eine direkte Messung der Motorspannungen zu verzichten.