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Der Ankerwiderstand ist einer der wichtigsten Parameter eines Gleichstrommotors. Sein Wert beeinflusst direkt die Berechnung des Kupferverlusts des Motors, die Analyse des Anlaufverhaltens und die Fehlerdiagnose (z. B. Kurzschluss in der Ankerwicklung, Alterung usw.). Die genaue Messung des Ankerwiderstands erfordert die Einhaltung eines bestimmten Prozesses unter Vermeidung störender Faktoren. Die spezifischen Methoden und wichtigsten Punkte sind wie folgt:
1. Vorbereitungsarbeiten vor der Messung
- Auswahl der Ausrüstung und Werkzeuge
Es ist notwendig, eine DC-Doppelarmbrücke (Wheatstone-Brücke) mit einer Genauigkeitsklasse von ≥0,5 oder ein hochpräzises Digitalmultimeter (mit einem Innenwiderstand von ≥10 MΩ) vorzubereiten. Ersteres eignet sich besser zur Messung des niederohmigen Ankerwiderstands (normalerweise im Milliohm- bis Ohm-Bereich) und kann den Einfluss von Verdrahtungs- und Kontaktwiderständen effektiv eliminieren. Bereiten Sie gleichzeitig Isolierhandschuhe, Schraubendreher, Schleifpapier (zum Reinigen der Klemmenblöcke) und den Motorschaltplan (zur Identifizierung der Position der Ankerwicklungsleitungen) vor.
- Bestätigung des Motorstatus
Vor der Messung muss der Motor vollständig abgeschaltet werden, alle Stromversorgungen (einschließlich der Ankerstromversorgung und der Erregerstromversorgung) müssen unterbrochen werden und Energiespeicherkomponenten wie Kondensatoren müssen entladen werden, um das Risiko eines Stromschlags zu vermeiden. Lassen Sie den Motor auf Raumtemperatur abkühlen (normalerweise nach einer Abschaltung von mehr als 1 Stunde), um zu verhindern, dass der Widerstandswert aufgrund eines Temperaturanstiegs zunimmt (der Widerstand von Metallen steigt mit der Temperatur, und der Temperaturkoeffizient von Kupfer beträgt ungefähr 0,004/℃).
2. Kernmessmethode: DC-Doppelarmbrückenmethode (empfohlen)
- Verdrahtungsvorgang
Suchen Sie im Motorschaltplan nach den beiden Anschlussklemmen der Ankerwicklung (normalerweise als „Anker +“ und „Anker -“ gekennzeichnet). Entfernen Sie mit Schleifpapier Oxidschichten und Ölflecken auf der Oberfläche der Klemmen, um einen guten Kontakt zu gewährleisten. Schließen Sie die „Stromklemmen“ (I1, I2) der DC-Doppelarmbrücke jeweils an beide Enden des Ankers an und schließen Sie die „Spannungsklemmen“ (U1, U2) parallel an der Innenseite der Stromklemmen an (folgen Sie dabei dem Prinzip „Spannungsklemmen liegen nahe am gemessenen Widerstand“, um zu vermeiden, dass der Leitungswiderstand in den Messwert einfließt).
- Messschritte
Schalten Sie die Brückenstromversorgung ein, stellen Sie den Brückenverhältnisarm (Auswahl basierend auf dem geschätzten Wert des Ankerwiderstands; wenn der geschätzte Widerstand beispielsweise 5 Ω beträgt, kann ein Verhältnis von 10 Ω ausgewählt werden) und den Vergleichsarm ein und beobachten Sie die Auslenkung des Galvanometerzeigers. Wenn der Zeiger auf Null zurückkehrt oder innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs (normalerweise ±0,5 %) liegt, notieren Sie den Verhältnisarmkoeffizienten (K) und den Vergleichsarmwert (R0) und berechnen Sie den tatsächlichen Wert des Ankerwiderstands gemäß der Formel Ra = K × R0.
Um die Genauigkeit zu verbessern, sollte die Messung dreimal wiederholt und der Durchschnittswert als Endergebnis verwendet werden (mehrere Messungen können zufällige Fehler, wie z. B. Widerstandsschwankungen im Moment des Kontakts, ausgleichen).
3. Häufige Störfaktoren und Vermeidungsmaßnahmen
- Einfluss der Temperatur
Nach dem Betrieb der Ankerwicklung steigt ihre Temperatur, was zu einem Anstieg des Widerstandswerts führt (beispielsweise ist der Widerstand der Kupferwicklung bei einer Motortemperatur von 80 °C etwa 22 % höher als bei einer Raumtemperatur von 25 °C). Soll der Kaltwiderstand (Referenzzustand) gemessen werden, muss der Motor abgeschaltet und auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Soll der Warmwiderstand (zur Analyse der Betriebsverluste) gemessen werden, sollte die Messung innerhalb von 10 Minuten nach dem Abschalten des Motors abgeschlossen sein. Die Wicklungstemperatur zu diesem Zeitpunkt sollte aufgezeichnet werden, um eine spätere Datenkorrektur zu ermöglichen.
- Remanenter magnetischer Fluss und induzierte elektromotorische Kraft
Nach dem Abschalten eines fremderregten oder nebenschlusserregten Gleichstrommotors kann die Erregerwicklung einen Restmagnetfluss aufweisen. Beim Drehen des Ankers wird eine elektromotorische Kraft induziert (ähnlich einem Generator), die die Brückenmessung stört. Vermeidungsmethode: Vor der Messung die beiden Enden des Ankers mit einem Draht kurzschließen und die Motorwelle 3-5 Mal manuell drehen, um die induzierte Restelektromotorische Kraft abzubauen. Sollten weiterhin Störungen bestehen, kann die Verdrahtung der Erregerwicklung getrennt werden, um den Einfluss des Restmagnetflusses zu eliminieren.
- Verdrahtung und Kontaktwiderstand
Bei Verwendung eines herkömmlichen Multimeters (einarmige Messung) kann der Verdrahtungswiderstand (z. B. Drahtwiderstand, Kontaktwiderstand der Anschlüsse) einen großen Anteil haben (z. B. beträgt der Ankerwiderstand 1 Ω und der Verdrahtungswiderstand 0,1 Ω, der Fehler beträgt 10 %). Daher muss zur Messung des niederohmigen Ankerwiderstands eine zweiarmige Brücke verwendet werden. Achten Sie während der Messung darauf, dass der Drahtquerschnitt ≥ 1,5 mm² beträgt (um den Drahtwiderstand zu verringern), und ziehen Sie die Anschlüsse mit einem Schraubendreher fest, um eine virtuelle Verbindung zu vermeiden.
4. Datenanalyse und Anwendung nach der Messung
- Datenvergleich und Beurteilung
Vergleichen Sie den gemessenen Ankerwiderstandswert mit dem Standardwert im Motorhandbuch: Wenn der tatsächliche Wert mehr als 15 % über dem Standardwert liegt, kann dies an der Alterung der Ankerwicklung (Drahtoxidation, Karbonisierung der Isolationsschicht) oder einem Kurzschluss zwischen den Windungen liegen (ein Teil der Wicklung ist angeschlossen, was zu einer Verringerung des Gesamtwiderstands führt, die in Verbindung mit anderen Tests beurteilt werden muss). Wenn der tatsächliche Wert kleiner ist, muss die Wicklung auf Kurzschlüsse zwischen den Windungen geprüft werden (zur zusätzlichen Beurteilung kann ein Megaohmmeter verwendet werden, um den Isolationswiderstand der Wicklung zu messen).
- Praktische Anwendungsszenarien
Der genaue Ankerwiderstandswert kann zur Berechnung des Motoranlaufstroms (gemäß der Formel Ist = U/Ra, wobei U die Ankerspannung ist) verwendet werden, um festzustellen, ob der Anlasser geeignet ist. Gleichzeitig kann er zur Berechnung des Kupferverlusts (Pcu = Ia²Ra, wobei Ia der Ankerstrom ist) verwendet werden, um die Energieeffizienz des Motors zu optimieren (wenn der Kupferverlust zu groß ist, muss überprüft werden, ob die Wicklung eine abnormale Wärmeentwicklung aufweist).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die genaue Messung des Ankerwiderstands eines Gleichstrommotors die Auswahl geeigneter Werkzeuge, die Kontrolle der Umgebungsbedingungen, die Vermeidung störender Faktoren und die Kombination mehrerer Messungen mit Datenvergleichen erfordert. Nur so kann eine zuverlässige Grundlage für die Motorwartung und Leistungsoptimierung geschaffen und Wartungsfehler oder Geräteausfälle aufgrund falscher Parameterbeurteilung vermieden werden.
