Prüfgerät für Widerstandsunsymmetrie an Motorwicklungen

Eine dreiphasige Wicklung ist konstruktiv symmetrisch, und nahezu jeder Fehler, auf den es ankommt, zerstört diese Symmetrie. Das Prüfgerät misst die drei Widerstände auf dieselbe Weise, zum selben Zeitpunkt, und macht aus dem Vergleich eine Entscheidung.

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Ein Gerät, drei Kelvin-Kanäle, ein Farbbildschirm. Jeder Kanal prägt einen Strom in eine Wicklung ein und tastet die Spannung über eine eigene Leiterpaarung ab; auf der Anzeige erscheint deshalb die Wicklung und nicht die Zuleitung.

Der Bildschirm ist um den Vergleich herum aufgebaut und nicht um einen einzelnen Messwert: Schleifenwiderstände in einer Spalte, Strangwiderstände in der nächsten, darunter Spanne und Unsymmetrie für beide. Das Sortierergebnis steht auf derselben Seite, sodass der Bediener den Blick nicht abwenden muss, um es zu finden.

Das Gehäuse ist ein Tischgerät mit den Anschlussbuchsen an der Unterkante und dem Tastenfeld rechts. Es ist für den Prüfplatz gedacht und nicht dafür, zu einem Motor im Feld getragen zu werden.

Wie das Prüfgerät eine Wicklung misst

Der Widerstand wird gemessen, indem ein bekannter Strom eingeprägt und die Spannung über der Wicklung gelesen wird. Die Vierleiter-Messung macht das bei kleinen Werten brauchbar: Ein Leiterpaar führt den Strom, ein zweites tastet die Spannung unmittelbar an den Wicklungsanschlüssen ab, und der Spannungsabfall entlang der Stromleitungen geht nicht in den Messwert ein.

Die drei Kanäle werden nacheinander oder im Scan gemessen. Da alle drei dieselbe Stromquelle und denselben Messzweig nutzen, sind die Werte untereinander vergleichbar, was drei getrennte Messungen nicht leisten. Genau darauf kommt es an: Die Unsymmetrie ist eine Differenz zwischen Messwerten, und eine Differenz ist nur aussagefähig, wenn die Messwerte dieselbe Bezugsbasis haben.

Das Gerät rechnet entsprechend der eingestellten Schaltung zwischen Schleifen- und Strangwiderstand um, bildet die Spanne als Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten der drei Werte und gibt die Unsymmetrie in Prozent an. Welche der beiden Größen bewertet wird, ist eine Einstellung, weil unterschiedliche Abnahmedokumente unterschiedliche Größen verwenden.

Die Temperaturkompensation arbeitet mit einer gemessenen oder eingegebenen Umgebungstemperatur und rechnet den Messwert auf eine festgelegte Bezugstemperatur um. Der Wicklungswiderstand steigt mit der Temperatur; ein warm geprüfter Motor liest sich daher hoch gegenüber einer kalten Spezifikation, solange der Wert nicht zurückgeführt wird.

Auswahl der richtigen Konfiguration

Der Bereich entscheidet, ob das Gerät überhaupt passt. Eine kleine Servowicklung und ein großer Stator liegen an den entgegengesetzten Enden derselben Skala, und am unteren Ende zählen der Vierleiteranschluss und das Verhalten des Nullabgleichs am stärksten.

Das Abnahmekriterium bestimmt die Komparatoreinstellung. Nennt die Zeichnung eine prozentuale Unsymmetrie, wird über die Unsymmetrie bewertet; nennt sie eine maximale Differenz in Ohm, über die Spanne. Beides zu setzen und nur eines zu bewerten ist eine häufige Quelle von Diskussionen am Prüfplatz.

Die Linie bestimmt die Schnittstellen. Ein manueller Arbeitsplatz braucht Anzeige und Summer. Ein Platz mit Handler braucht die Sortiersignale. Eine Linie, die Ergebnisse festhält, braucht die serielle Verbindung oder einen USB-Stick, und eine Linie mit mehr als drei Kanälen braucht die optionale RS485 mit mehreren kaskadierten Geräten.

Der Durchsatz bestimmt die Rate. Die schnelle Stufe passt zu einer Linie, die jeden Motor prüft; die langsame Stufe zu einer Laborkontrolle, bei der der Messwert dokumentiert wird.

Messgrenzen und Auswahlhinweise

Das Gerät misst Widerstand, nicht Induktivität und nicht Isolationsvermögen. Ein Windungsschluss verändert den Gleichstromwiderstand unter Umständen kaum, besonders bei einem großen Motor; eine Unsymmetrie innerhalb der Grenzen spricht eine Wicklung daher nicht von jedem Fehler frei. Für die Isolierung zwischen den Windungen ist eine Impuls- oder Stoßspannungsprüfung das Mittel, und sie beantwortet eine andere Frage.

Der Messwert hängt von der Temperatur ab, und die Kompensation nimmt diese Abhängigkeit nur dann heraus, wenn die verwendete Temperatur die Wicklungstemperatur ist und nicht die Lufttemperatur. Ein Motor, der gerade gelaufen ist, ist wärmer als der Raum, und der Unterschied ist groß genug, um ins Gewicht zu fallen.

Kelvin-Klemmen gehören auf sauberes Metall. Lack, Oxid und Schutzanstrich am Anschluss bringen Widerstand in den Strompfad oder, schlimmer, in den Messpfad; eine schlechte Messverbindung zeigt sich als Wert, der driftet oder zwischen den Scans springt.

Und die Unsymmetrie ist nur so gut, wie die drei Messwerte unter gleichen Bedingungen stehen. Eine Wicklung, die zwischen dem ersten und dem dritten Kanal noch abkühlt, zeigt eine Unsymmetrie, die ein Artefakt der Prüfreihenfolge ist und nicht des Motors.