Messverfahren zur Qualitätsprüfung von Temperatursensoren

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Temperaturbedingte Abschaltung wurde durch Stichproben kontrolliert

Die temperaturbedingte Abschaltung wurde bisher aus den oben genannten Gründen nur durch Stichproben kontrolliert. Durch dieses Verfahren konnte die Qualität der Produkte sichergestellt werden. Wenn es jedoch zu geplanten oder ungeplanten Änderungen in der Serienproduktion kam, musste die entsprechende Qualitätskontrolle umständlich und mit großem Aufwand durchgeführt werden, was zu hohen Kosten führte. Ziel war es nun, ein Messverfahren zu entwickeln, das anhand festgelegter Kenngrößen und Rahmenbedingungen die Bewertung erleichtert sowie Zeit und Kosten spart.

Um herauszufinden, bei welcher Leistung und Einsatzdauer die Wicklungstemperatur die Grenze der sicheren Temperatur übersteigt, wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Dazu wurden mehrere Motoren der gleichen Serie gemessen, die jedoch aus verschiedenen Produktionschargen stammt, um ihren Temperaturverlauf unter Belastung zu ermitteln.

Wicklungstemperatur wird indirekt gemessen

Bei diesen Versuchen wurde die Wicklungstemperatur nicht wie üblich mit Thermoelementen gemessen, sondern auf Basis einer Widerstandsmessung berechnet. Der Widerstand der Wicklung wird nach der Erhitzung gemessen und dem Widerstand der Wicklung bei Raumtemperatur gegenübergestellt (Details dazu siehe [1]). Diese indirekte Methode der Temperaturmessung ergibt eine durchschnittliche Temperatur der gesamten Wicklung im Gegensatz zu einer Messung mit Thermoelementen, die eine punktuelle Messung der Temperatur darstellt und deswegen für diese Studie nicht geeignet war.

Anhand der Versuchsergebnisse wurde deutlich, dass für eine Motorenserie unter gleichen Rahmenbedingungen der Verlauf des Temperaturanstiegs in der Wicklung nahezu gleich ist. Aus dieser Erkenntnis heraus entstand die Idee, die Wicklungstemperatur indirekt anhand der Zeit zu messen.

Wicklung wird jetzt unabhängig vom fertigen Elektrogerät untersucht

Eine weitere Anforderung an ein neues Messverfahren zur Überprüfung der Auslösetemperatur des PTC-Sensors war, die Wicklungstemperatur bei Auslösung zu messen, bevor die Wicklung fertig montiert wird, und nicht wie bisher an einem fertig montierten Elektrowerkzeug mit zusätzlich einzubauendem Thermoelement durchzuführen. Wenn die Wicklungen unabhängig vom fertigen Elektrogerät untersucht werden können, führt dies auch zu einer besseren Qualitätskontrolle in der Fertigung.

Um die Temperatur der Wicklungen unter realen Bedingungen messen zu können, wurde eine Versuchseinrichtung entwickelt, die in Bild 1 zu sehen ist. Diese Einrichtung bildet die realen Betriebsbedingungen inklusive des typischen Kühlluftstroms in der untersuchten Maschine sehr gut nach.

Die indirekte Messung des Wicklungstemperaturverlaufes als Funktion der Zeit ermöglicht den Verzicht auf teure messtechnische Geräte. Durch die Verwendung einer Stoppuhr und der Wicklungstemperatur-Zeit-Funktion werden Kosten in erheblichem Umfang eingespart. Um diese Temperatur-Zeit-Funktion zu ermitteln, wurden vier Wicklungen aus der laufenden Produktion untersucht. Jede Wicklung wurde aus einem kalten Zustand (Raumtemperatur) über eine bestimmte Zeit belastet und dabei erhitzt.

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