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DER KONSTRUKTEUR 11/2016

DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK GEBÄNDIGT PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Carsten Jürgens EMV-Probleme treten bei Frequenzumrichtern nicht nur am Eingang, sondern auch am Ausgang auf. Es gibt hierfür ein breites Spektrum an Filtern und Drosseln, mit denen sich die unterschiedlichsten Störungen beseitigen lassen. Bei Applikationen, in denen Umrichter und Motor über eine längere Leitung miteinander verbunden sind, treten parasitäre Kapazitäten zwischen den Leitern und gegen Erde auf. Hinzu kommt, dass die Anstiegszeit der Rechteckimpulse der Umrichter-Ausgangsspannung im Bereich 5 bis 10 kV/µs liegt, was bei jedem Schaltvorgang zu hochfrequenten Strömen in der Leitung führt. Diese haben eine ganze Reihe von ungünstigen Auswirkungen: Autor: Carsten Jürgens, EPCOS AG, München Die Überlagerung der Leitung mit hochfrequenten Strömen verringert den zur Verfügung stehenden Strom für den Betrieb des Motors. Zum Ausgleich muss der Umrichter größer dimensioniert werden. Störströme können bei langen Leitungen so groß werden, dass die Überstromschutzschaltung des Umrichters anspricht. Hochfrequente Ströme verursachen mit ihrem hohen Schaltfrequenzgehalt Verluste in der Leitung wie auch im Motor. Da ein Teil der hochfrequenten Ströme gegen Erde fließt, verursachen sie asymmetrische Störungen. Bei Verwendung ungeschirmter Motorleitungen würden dadurch unzulässig hohe Störfelder erzeugt, weshalb in der Regel kostspielige geschirmte Motorleitungen verwendet werden. Die hohe Flankensteilheit der Umrichterspannung regt außerdem parasitäre Schwingkreise an, die aus Kabel- und Motorkapazitäten sowie Leitungsinduktivitäten bestehen. Deren Ausschwingvorgänge überlagern sich der Umrichterspannung. Dies führt vor allem auf der Motorseite zu kurzzeitigen Spannungsüberhöhungen, die die Motor-Nennspannung weit überschreiten können und durch Teilentladungen die Motorisolation belasten, was wiederum zu einem Motorausfall führen kann. 01 Die Motordrosseln unterdrücken Spannungsspitzen 02 Motordrosseln, Sinusfilter und EMV-Sinusfilter für effektive Entstörung 50 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

In Summe ergeben sich daraus am Umrichterausgang folgende Probleme: große hochfrequente Blindströme in der Motorleitung, EMV-Probleme, Überspannung am Motor, Beschädigung der Motorisolation, Lagerschäden durch Ableitströme über die Motor lager und Motorengeräusche. MOTORDROSSELN Für eine effektive Entstörung sind im Wesentlichen Faktoren wie Leitungslänge, Spektrum der Störfrequenz, Motortyp oder auch die Leistung entscheidend. Welcher Aufwand bei der Entstörung der Umrichterausgänge tatsächlich erforderlich und sinnvoll ist, muss im Einzelfall entschieden werden. Die du/dt-Drosseln von Epcos, auch als Motordrosseln bezeichnet, sind typische Bauelemente, mit denen sich Störungen unterdrücken lassen, die durch lange Motorleitungen entstehen. Durch diese Längsdrosseln fließt der gesamte Motorstrom. Steile Strom- und Spannungsflanken am Ausgang des Frequenzum- richters werden durch die Induktivität abgeflacht und die parasitären Kapazitäten der Motorkabel werden weniger stark ge- und entladen. Motordrosseln werden hauptsächlich zum Schutz der Motorwicklungen vor Spannungsspitzen eingesetzt. Die Bauelemente der Serie B86301U* sind für eine Bemessungsspannung von 520 V AC ausgelegt. Je nach Typ betragen die Stromtragfähigkeiten 8 bis 1500 A. Sie eignen sich für Motorleitungen mit einer Länge von bis zu etwa 100 m bei Motorfrequenzen von 0 bis 400 Hz. Die kleineren Typen sind für eine maximale Taktfrequenz von 16 kHz ausgelegt, bei Varianten mit Stromtragfähigkeiten >500 A liegt diese bei 2,5 kHz. Das Design der Drosseln entspricht der Norm IEC 60076-6. SINUSFILTER Werden höhere Anforderungen an die Entstörung gestellt, empfehlen sich Sinusfilter. Auch sie sind als LC-Filter aufgebaut, ihre Grenzfrequenz liegt aber im Gegensatz zu den Motordrosseln zwischen der Ausgangsfre- SPINPLUS AN LEICHTIGKEIT KAUM ZU ÜBERBIETEN Leicht und schlank präsentiert sie sich und ist die ideale Präzisionskupplung für hochdynamische Anwendungen. 01 Egal ob präzise positioniert, bestückt oder gemessen wird – das Leichtgewicht fühlt sich überall zu Hause. 02 SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH www.schmidt-kupplung.com SPS HALLE 3 · STAND 3-511

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