Messtechnik Spannungs- und Strommessung vermeidet Motorausfälle

Bei Motoren, die von einem Frequenzumrichter gesteuert werden, können Funkenüberschläge aufgrund von Spannungsimpulsen zu Motorschäden führen. Mit einer Wellenspannungssonde und einem tragbaren Vierkanaloszilloskop können solche Spannungsimpulse erfasst werden.

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Fluke Deutschland GmbH

Bei einem Antrieb, dessen Drehzahl und Leistung durch einen Frequenzumrichter gesteuert werden, können Spannungsimpulse von einem Motorstator an dessen Rotor gekoppelt werden, wodurch die Spannung an der Rotorwelle auftritt. Wenn die Spannung an der Rotorwelle die Isolierkapazität des Lagergehäuses überschreitet, kann es zu Strömen kommen, die Funkenüberschläge (Funkenbildung) erzeugen, was zu Lochfraß und geriffelter Oberfläche des Motorlaufrings führt, Schäden, durch die ein Motor vorzeitig ausfallen kann. Dieser Beitrag erklärt, wie das Fluke Scope-Meter der Serie 190 II und eine Wellenspannungssonde zum Messen der Motorspannung und von Lagerströmen eingesetzt werden.

Vorzeitiger Ausfall der Lager und des Motors

Die kapazitive Kopplung zwischen den Motorwicklungen und dem Rotor kann zu einer Spannung an einer Motorwelle führen. Aus diesem Grund können die Lager der Elektromotoren nicht nur auf Grund der Wellenrotation, sondern auch aufgrund von elektrischen Strömen, die über die Lager von der Motorwelle gegen Masse fließen, verschleißen. Motoren, die mit sinusförmiger Wechselspannung versorgt werden, haben möglicherweise eine Spannung zwischen Welle beziehungsweise Lager gegen das Motorgehäuse von cirka 1 bis 2 V. Bei Motoren, die von schnell schaltenden Frequenzumrichtern versorgt werden, können diese Spannungen hingegen bis zu 8 bis 15 V betragen.

Spannungen dieser Größenordnung können die Isolierungseigenschaften der Lagerschmierung überwinden und so entstehende Funken können zu Lochfraß, geriffelter Oberfläche, Fusionskratern und schließlich zum vorzeitigen Ausfall der Lager und des Motors führen.

Das Messen der Spannung einer sich schnell drehenden Motorwelle kann schwierig und gefährlich sein. Über eine Wellenspannungssonde können Messungen der Wellenspannung sicherer und komfortabler durchgeführt werden, indem die elektrische Verbindung zum Motor über eine kleine leitende Bürste hergestellt wird. Der Referenzkontakt der Sonde ist am Motorgehäuse an Masse gelegt.

Schnell veränderliche Ströme und Spannungen messen

Wellenspannung und Stromspitzen, die vom pulsweitenmodulierten Signal am Ausgang des Frequenzumrichters verursacht werden, können äußerst kurz sein – sie liegen oft im Mikrosekunden-Messbereich. Die hohe Bandbreite (von bis zu 200 MHz) und die schnelle Abtastrate (bis zu 2,5 Gigasamples pro Sekunde) des Fluke Scope-Meters der Serie 190 II machen es zur optimalen Lösung zum Messen von sich schnell verändernden Spannungen und Strömen – die einem digitalen Multimeter bei Weitem überlegen ist.

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