Pendelmaschine
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Eine Pendelmaschine ist eine elektrische Maschine, deren Ständer (Stator) in axialen Lagern drehbar gelagert ist.
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[Bearbeiten] Zielstellung
Die Prüfung von Antriebsaggregaten (elektrisch, hydraulisch oder Verbrennungskraftmaschinen) erfolgt auf Motorenprüfständen. Die Welle des zu prüfenden Antriebs wird dabei mit einer Leistungsbremse (Belastungseinrichtung) gekoppelt. Diese Leistungsbremse muss die gesamte Antriebsleistung aufnehmen können. Früher wurden dafür hauptsächlich Wasserwirbelbremsen verwendet, wenn aber der Prüfling auch geschleppt werden muss, auch Gleichstrommaschinen, deren Ständer (Stator) beweglich gelagert ist. Das Maschinengehäuse pendelt dabei in zwei Außenlagern.
Mit einer auf dem Prüfstand angebrachten Bremseinrichtung wird die zu prüfende Antriebsmaschine gekoppelt (über Antriebswelle, Gelenkwelle, ggf. Getriebe). Das Bild zeigt:
- Drehmomenten-Waage
- Gleichstrom-Pendelmaschine
- Tachogenerator
- Gegenkolbenmotor
Die Gleichstrom-Pendelmaschine wird durch einen Leonardumformer gesteuert.
[Bearbeiten] Funktion
Diese sogenannte Pendelmaschine erfüllt gleichzeitig die Funktion einer Belastungseinrichtung und einer Drehmomentenmesseinrichtung. Aufbau und Arbeitsweise entsprechen dem der fremderregten Gleichstrommaschine. Entsprechend der Belastung kann das Erregerfeld durch eine zusätzliche Hilfsreihenschlusswicklung unterstützt werden. Die Pendelmaschine arbeitet als Generator (positives Moment aus Sicht der Antriebsmaschine) oder als Motor (negatives Moment) bei einstellbarer Drehzahl. Die Messung des Drehmomentes erfolgt über die Bestimmung des Reaktionsmomentes. Der Ständer stützt sich über einen Hebelarm einer Waage gegen den festen Untergrund ab. Die Spannungsversorgung des Ständers erfolgt über frei in der Maschine hängende bewegliche Kabel. Die Gegenkraft der Waage verhindert die weitere Verdrehung des Gehäuses der Pendelmaschine. Bei sehr einfachen Prüfständen kamen auch Konstruktionen ähnlich der Balkenwaage mit Waagschale und Gewichten zum Einsatz. Die Waage misst somit eine Kraft, die sich bei bekannter Länge des Hebelarms in das wirksame Drehmoment umrechnen lässt. Elektrisch kann dieses Reaktionsmoment der Pendelmaschine auch über die Kraftmessung mit Biegebalken oder Kraftmessdose erfolgen.
[Bearbeiten] Historie
Bis in die 70-er Jahre des letzten Jahrhunderts dominierte zur Drehzahlstellung einer Pendelmaschine der Leonardsatz, benannt nach seinem Erfinder Harry Ward Leonard. Mit der Entwicklung von leistungsstarken Frequenzumrichtern ab etwa 1970 kamen auch die selteneren Asynchron-Pendelmaschinen zum Einsatz. Generell hat die Pendelmaschine gegenüber mechanischen Belastungseinrichtungen und auch gegenüber der Wirbelstrombremse den Vorteil der Energierückgewinnung. Mit der gleichzeitigen Messung der Drehzahl (Tachogenerator, Inkrementalgeber) ergibt sich für beide Arten der Pendelmaschine die Möglichkeit der Leistungsbestimmung.
