Standardwerte für elektrische Maschinensysteme

Zur Generierung der Eingabedaten für das elektrische Maschinensystem auf der Grundlage von Standardwerten sind die folgenden Schritte durchzuführen:

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Schritt 1: Vorbehaltlich anderslautender Angaben ist für diese Anlage die UN-Regelung Nr. 85 anzuwenden.

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Schritt 2: Die Werte für das maximale Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahl sind anhand der gemäß Absatz 5.3.1.4 der UN-Regelung Nr. 85 generierten Daten zu bestimmen. Die Daten werden gemäß Nummer 4.3.2 dieses Anhangs erweitert.

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Schritt 3: Die Werte für das minimale Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahl sind durch Multiplikation der Drehmomentwerte aus Schritt 2 mit -1 zu ermitteln.

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Schritt 4: Das maximale Dauerdrehmoment über 30 Minuten und die entsprechende Drehzahl sind aus den gemäß Absatz 5.3.2.3 der UN-Regelung Nr. 85 erzeugten Daten als Mittelwerte über den Zeitraum von 30 Minuten zu bestimmen. Kann kein Wert für das maximale Dauerdrehmoment über 30 Minuten nach der Regelung Nr. 85 ermittelt werden oder beträgt der ermittelte Wert 0 Nm, so sind die anwendbaren Eingabedaten auf 0 Nm und die entsprechende Drehzahl auf die Nenndrehzahl einzustellen, die aus den gemäß Schritt 2 erzeugten Daten ermittelt wurde.

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Schritt 5: Die Überlasteigenschaften sind anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten zu bestimmen. Das Überlastmoment und die entsprechende Drehzahl sind als Mittelwerte über den Drehzahlbereich zu berechnen, in dem die Leistung mindestens 90 % der Höchstleistung beträgt. Die Überlastdauer t_{0_maxP} ist definiert durch die gesamte Dauer des gemäß Schritt 2 durchgeführten Prüflaufs multipliziert mit dem Faktor 0,25.

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Schritt 6: Das Kennfeld der elektrischen Leistungsaufnahme ist gemäß den folgenden Bestimmungen zu erstellen:

(a)

Ein normiertes Leistungsverlustkennfeld ist in Abhängigkeit der Werte für die normierte Drehzahl und das normierte Drehmoment gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:

Ploss,normTnorm,i, ωnorm,j3m,n 0kmnTnorm,imωnorm,jn

Dabei gilt:

P_loss,norm=

normierte Verlustleistung [-]

T_norm,i=

normiertes Drehmoment für alle Rasterpunkte, ermittelt gemäß Buchstabe b Ziffer ii [-]

ω_norm,j=

normierte Drehzahl für alle Rasterpunkte, ermittelt gemäß Buchstabe b Ziffer i [-]

k=

Verlustkoeffizient [-]

m=

Index der drehmomentabhängigen Verluste von 0 bis 3 [-]

n=

Index der drehzahlabhängigen Verluste von 0 bis 3 [-]

(b)

Die Werte für die normierte Drehzahl und das normierte Drehmoment, die für die Gleichung in Buchstabe a oben über die Festlegung der Rasterpunkte des normierten Verlustkennfelds zu verwenden sind, sind folgende:

(i)

normierte Drehzahl: 0,02, 0,20, 0,40, 0,60, 0,80, 1,00, 1,20, 1,40, 1,60, 1,80, 2,00, 2,20, 2,40, 2,60, 2,80, 3,00, 3,20, 3,40, 3,60, 3,80, 4,00 Liegt die höchste Drehzahl, die aus den gemäß Schritt 2 generierten Daten ermittelt wurde, über einem Wert für die normierte Drehzahl von 4,00, so sind der bestehenden Liste weitere Werte für die normierte Drehzahl mit einer Schrittweite von 0,2 hinzuzufügen, um den vorgeschriebenen Drehzahlbereich abzudecken.

(ii)

normiertes Drehmoment: – 1,00, – 0,95, – 0,90, – 0,85, – 0,80, – 0,75, – 0,70, – 0,65, – 0,60, – 0,55, – 0,50, – 0,45, – 0,40, – 0,35, – 0,30, – 0,25, – 0,20, – 0,15, – 0,10, – 0,05, – 0,01, 0,01, 0,05, 0,10, 0,15, 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45, 0,50, 0,55, 0,60, 0,65, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00

(c)

Der Verlustkoeffizient k, der für die Gleichung gemäß Buchstabe a zu verwenden ist, ist in Abhängigkeit von den Indizes m und n gemäß den folgenden Tabellen zu bestimmen:

(i)

Bei einer elektrischen Maschine vom Typ PSM:

		n
		0	1	2	3
m	3	0	0	0	0
	2	0,018	0,001	0,03	0
	1	0,0067	0	0	0
	0	0	0,005	0,0025	0,003

(ii)

Bei einer elektrischen Maschine eines anderen Typs außer PSM:

		n
		0	1	2	3
m	3	0	0	0	0
	2	0,1	0,03	0,03	0
	1	0,01	0	0,001	0
	0	0,003	0	0,001	0,001

(d)

Anhand des nach den Buchstaben a bis c ermittelten normierten Leistungsverlustkennfelds ist der Wirkungsgrad nach den folgenden Bestimmungen zu berechnen:

(i)

Die Rasterpunkte für die normierte Drehzahl sind die folgenden: 0,02, 0,20, 0,40, 0,60, 0,80, 1,00, 1,20, 1,40, 1,60, 1,80, 2,00, 2,20, 2,40, 2,60, 2,80, 3,00, 3,20, 3,40, 3,60, 3,80, 4,00

Liegt die höchste Drehzahl, die aus den gemäß Schritt 2 generierten Daten ermittelt wurde, über einem Wert für die normierte Drehzahl von 4,00, so sind der bestehenden Liste weitere Werte für die normierte Drehzahl mit einer Schrittweite von 0,2 hinzuzufügen, um den vorgeschriebenen Drehzahlbereich abzudecken.

(ii)

Die Rasterpunkte für das normierte Drehmoment sind die folgenden: – 1,00, – 0,95, – 0,90, – 0,85, – 0,80, – 0,75, – 0,70, – 0,65, – 0,60, – 0,55, – 0,50, – 0,45, – 0,40, – 0,35, – 0,30, – 0,25, – 0,20, – 0,15, – 0,10, – 0,05, – 0,01, 0,01, 0,05, 0,10, 0,15, 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45, 0,50, 0,55, 0,60, 0,65, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00

(iii)

Für jeden gemäß Buchstabe d Ziffern i und ii definierten Rasterpunkt ist der Wirkungsgrad η gemäß den folgenden Gleichungen zu berechnen:

—

Der tatsächliche Wert des Rasterpunkts für das normierte Drehmoment ist kleiner null:

ηTnorm,i, ωnorm,jTnorm,i ωnorm,j Ploss,normTnorm,i, ωnorm,jTnorm,i ωnorm,j 0,96

Ist der resultierende Wert für η kleiner null, so ist er auf null zu setzen.

—

Der tatsächliche Wert des Rasterpunkts für das normierte Drehmoment ist größer null:

ηTnorm,i, ωnorm,jTnorm,i ωnorm,jTnorm,i ωnorm,j Ploss,normTnorm,i, ωnorm,j 0,96

Dabei gilt:

η=

Wirkungsgrad [-]

T_norm,i=

normiertes Drehmoment für alle Rasterpunkte, ermittelt gemäß Buchstabe d Ziffer ii [-]

ω_norm,j=

normierte Drehzahl für alle Rasterpunkte, ermittelt gemäß Buchstabe d Ziffer i [-]

P_loss,norm=

normierte Verlustleistung, ermittelt gemäß Buchstaben a bis c [-]

(e)

Anhand des gemäß Buchstabe d ermittelten Wirkungsgradkennfelds ist das tatsächliche Leistungsverlustkennfeld des elektrischen Maschinensystems gemäß den folgenden Bestimmungen zu berechnen:

(i)

Für jeden gemäß Buchstabe d Ziffer i definierten Rasterpunkt für die normierte Drehzahl ist der Wert für die tatsächliche Drehzahl (n_j) gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:

n_j = ω_norm,j × n_rated

Dabei gilt:

n_j=

tatsächliche Drehzahl [1/min]

ω_norm,j=

normierte Drehzahl für alle Rasterpunkte, ermittelt gemäß Buchstabe d Ziffer i [-]

n_rated=

Nenndrehzahl des elektrischen Maschinensystems, ermittelt anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten [1/min]

(ii)

Für jeden gemäß Buchstabe d Ziffer ii definierten Rasterpunkt für das normierte Drehmoment ist der Wert für das tatsächliche Drehmoment (T_i) gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:

T_i = T_norm,i × T_max

Dabei gilt:

T_i=

tatsächliches Drehmoment [Nm]

T_norm,i=

normiertes Drehmoment für alle Rasterpunkte, ermittelt gemäß Buchstabe d Ziffer ii [-]

T_max=

maximales Gesamtdrehmoment des elektrischen Maschinensystems, ermittelt anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten [Nm]

(iii)

Für jeden gemäß Buchstabe e Ziffern i und ii definierten Rasterpunkt ist der tatsächliche Leistungsverlust gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:

PlossTi, nj 1 nTiTmax,njnrated Ti nj2π60

Dabei gilt:

P_loss=

tatsächliche Verlustleistung [W]

T_i=

tatsächliches Drehmoment [Nm]

n_j=

tatsächliche Drehzahl [1/min]

η=

Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der normierten Drehzahl und dem normierten Drehmoment, ermittelt gemäß Buchstabe d [-]

T_max=

maximales Gesamtdrehmoment des elektrischen Maschinensystems, ermittelt anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten [Nm]

n_rated=

Nenndrehzahl des elektrischen Maschinensystems, ermittelt anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten [1/min]

(iv)

Für jeden gemäß Buchstabe e Ziffern i und ii definierten Rasterpunkt ist die tatsächliche elektrische Wechselrichterleistung gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:

PelTi, nj PlossTi, nj Ti nj2π60

Dabei gilt:

P_el=

tatsächliche elektrische Wechselrichterleistung [W]

P_loss=

tatsächliche Verlustleistung [W]

T_i=

tatsächliches Drehmoment [Nm]

n_j=

tatsächliche Drehzahl [1/min]

(f)

Die gemäß Buchstabe e ermittelten Daten des tatsächlichen elektrischen Leistungskennfelds werden gemäß Nummer 4.3.4 Ziffern 1, 2, 4 und 5 dieses Anhangs erweitert.

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Schritt 7: Die Schleppkurve ist auf der Grundlage des gemäß Buchstabe e ermittelten tatsächlichen Leistungsverlustkennfelds gemäß den folgenden Bestimmungen zu berechnen:

(a)

Anhand der Leistungsverlustwerte für die beiden Rasterpunkte, definiert durch das normierte Drehmoment TiTmax 0,01, und der Werte 1,00 und 4,00 für die normierte Drehzahl njnrated ist das Schleppdrehmoment in Abhängigkeit von der tatsächlichen Drehzahl und dem tatsächlichen Drehmoment gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:

Tdrag Ti TiTmax 0,01, n jnjnrated 1,00;4,00 Ploss Ti TiTmax 0,01, njnjnrated 1,00;4,00602π nj

Dabei gilt:

T_drag=

tatsächliches Schleppdrehmoment [Nm]

T_i=

tatsächliches Drehmoment [Nm]

T_max=

maximales Gesamtdrehmoment des elektrischen Maschinensystems, ermittelt anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten [Nm]

n_j=

tatsächliche Drehzahl [1/min]

n_rated=

Nenndrehzahl des elektrischen Maschinensystems, ermittelt anhand der gemäß Schritt 2 erzeugten Daten [1/min]

P_loss=

tatsächliche Verlustleistung [W]

(b)

Anhand der beiden gemäß Buchstabe a ermittelten Schleppdrehmomentwerte ist durch lineare Extrapolation ein dritter Wert für das Schleppdrehmoment bei Nulldrehzahl zu berechnen.

(c)

Anhand der beiden gemäß Buchstabe a ermittelten Schleppdrehmomentwerte ist durch lineare Extrapolation ein vierter Wert für das Schleppdrehmoment bei normierter maximaler Drehzahl gemäß Buchstabe b Ziffer i in Schritt 6 zu berechnen.

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Schritt 8: Für die Bestimmung der Drehträgheit stehen zwei Optionen zur Verfügung:

(a)

Option 1: basierend auf der tatsächlichen Drehträgheit, die durch die geometrische Form und die Dichte der jeweiligen Materialien des Rotors der elektrischen Maschine definiert ist. Zur Ableitung der tatsächlichen Drehträgheit des Rotors der elektrischen Maschine können Daten und Methoden aus einem CAD-Softwaretool verwendet werden. Die genaue Methode zur Bestimmung der Drehträgheit ist mit der Typgenehmigungsbehörde zu vereinbaren.

(b)

Option 2: basierend auf den Außenabmessungen des Rotors der elektrischen Maschine. Ein Hohlzylinder muss so definiert sein, dass er den Abmessungen des Rotors der elektrischen Maschine so entspricht, dass

(i)

der Außendurchmesser des Zylinders mit dem Punkt des Rotors übereinstimmt, der den größten Abstand zur Drehachse des Rotors aufweist, gemessen entlang einer Geraden, die orthogonal zur Drehachse des Rotors verläuft;

(ii)

der Innendurchmesser des Zylinders mit dem Punkt des Rotors übereinstimmt, der den geringsten Abstand zur Drehachse des Rotors aufweist, gemessen entlang einer Geraden, die orthogonal zur Drehachse des Rotors verläuft;

(iii)

die Länge des Zylinders dem Abstand zwischen den beiden am weitesten voneinander entfernten Punkten entspricht, gemessen entlang einer Geraden parallel zur Drehachse des Rotors.

Für den gemäß den Ziffern i bis iii definierten Hohlzylinder ist die Drehträgheit mit einer Materialdichte von 7850 kg/m³ zu berechnen.