Leistungsmessung bei Elektrofahrzeugen

Medición de potencia en vehículos eléctricos

A la hora de evaluar sistemas técnicos, la distribución de la energía en un momento determinado es de vital importancia. Relacionando la energía con una unidad de tiempo, se puede obtener la potencia como variable característica del estado del sistema.

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La eficiencia de un motor eléctrico es una de las variables decisivas para optimizar la autonomía alcanzable de un vehículo eléctrico para una capacidad dada del sistema de baterías. La eficiencia resulta de la relación entre la potencia mecánica de salida y la potencia eléctrica efectiva de entrada. Para determinar la eficiencia de un motor eléctrico es necesario conocer tanto la potencia eléctrica de entrada como la potencia mecánica de salida.

 

Una de las tareas de medición típicas en el desarrollo de vehículos eléctricos es determinar la potencia del tren motriz eléctrico, es decir, la batería, el convertidor y el motor eléctrico. Existen muchos aspectos para determinar correctamente la potencia efectiva en un sistema trifásico entre el convertidor y el motor eléctrico.  Hay que prestar mucha atención al hardware de medición utilizado, la configuración de la medición, la frecuencia de muestreo y la evaluación de los datos para garantizar resultados precisos. Por un lado, la alimentación de CC del sistema de baterías como enlace de CC monofásico con ondulación superpuesta y, por otro, el sistema trifásico entre el convertidor y el motor en el que las corrientes del motor están determinadas por la velocidad de rpm junto con los armónicos resultantes de la PWM (abreviatura de modulación por ancho de pulsos).

La potencia activa puede convertirse en otras formas de potencia (mecánica, térmica, etc.). La potencia reactiva impone una tensión adicional al circuito y la potencia aparente es la suma geométrica/vectorial de ambas.

He aquí un resumen de estos cálculos:

Potencia efectiva (P):

La potencia efectiva, también conocida como potencia real o potencia activa, representa la potencia real consumida o suministrada por una carga. Se calcula multiplicando los valores instantáneos de tensión e intensidad y tomando la media durante un periodo de tiempo determinado.

Potencia aparente (S):

La potencia aparente representa la potencia total que fluye en un circuito, incluyendo tanto la potencia efectiva como la potencia reactiva. Se calcula multiplicando los valores instantáneos de tensión e intensidad sin tener en cuenta su relación de fase.

Potencia reactiva (Q):

La potencia reactiva representa la componente no activa de la potencia que oscila entre las fuentes y las cargas debido a los elementos inductivos o capacitivos del circuito. Se calcula multiplicando los valores instantáneos de tensión y corriente y tomando la media durante un periodo de tiempo específico teniendo en cuenta su relación de fase.  

 

 

Para los sistemas trifásicos, se trata de sumar las potencias de cada fase.

Factor de potencia (FP):

El factor de potencia representa la relación entre la potencia efectiva y la potencia aparente e indica la eficacia con la que una carga utiliza la energía eléctrica. Se calcula dividiendo la potencia efectiva por la potencia aparente. FP = P / S. El factor de potencia suele expresarse como un decimal o un porcentaje.

Normalmente, la corriente y la tensión contienen armónicos de alta frecuencia: En el caso de cantidades periódicas no sinusoidales de corriente y tensión, resulta útil representar las señales periódicas según Fourier. Esto puede utilizarse para mostrar qué frecuencias de la corriente y la tensión contribuyen a la potencia efectiva y determinar así el ancho de banda necesario o la frecuencia de muestreo del analizador de potencia.

 

Es importante asegurarse de que los dispositivos de medición de potencia utilizados en los VE estén correctamente calibrados y tengan la precisión y resolución suficientes para cumplir los requisitos de la aplicación. El mantenimiento y la calibración periódicos del analizador de potencia y del analizador de calidad eléctrica son esenciales para garantizar lecturas precisas y un rendimiento óptimo del sistema eléctrico del VE.

Los dispositivos de medición de potencia de alta tensión permiten medir directamente tensiones de hasta 1000 V RMS. Además, disponen de entradas para sondas de corriente, bobinas Rogowski y derivaciones de medida. La realización de cálculos de potencia para 1, 2 ó 3 fases en línea en un sistema de medición es una práctica habitual en la medición y el análisis de la potencia eléctrica. Los equipos de medición de potencia suelen incluir varios sensores, transductores y algoritmos para calcular con precisión distintos parámetros de potencia, como la potencia efectiva, la potencia aparente, la potencia reactiva y el factor de potencia. Todo esto se puede hacer en línea con nuestro analizador de potencia y analizador de calidad de la energía.

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