Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

7 Spezielles Betriebsverhalten von Varistoren beim Einsatz in umrichtergespeisten Antrieben Seite 81
Varistoren zur Folge haben. So ist kS bei gleichem kK für ein langes ungeschirmtes
Kabel viel kleiner als für ein kurzes geschirmtes Kabel. Gleiches kK bedeutet bei
gleicher Zwischenkreisspannung gleiche Restspannung – mit anderen Worten ist bei
Kabeltyp 6 bei Verwendung des gleichen Varistors die Varistorspannung und somit die
Überspannung an der Maschine etwa 30 % geringer als bei Kabeltyp 1 oder 7. Im
Umkehrschluss muss bei den Kabeltypen 1 oder 7 ein Varistor mit geringerer
Restspannung verwendet werden, um den gleichen Schutzpegel wie bei Kabeltyp 6 zu
erreichen. Durch die geringere Restspannung ist aber die Belastung für den Varistor
größer. Ähnlich verhält es sich mit den Steilheiten – die Spannungssteilheit ist
ebenfalls für Kabeltyp 6 viel kleiner als für Kabeltyp 1 oder 7.
Die Unterschiede in Steilheit und Amplitude bzw. im Schutzpegel werden durch die
unterschiedlichen Impedanzen der Kabel erklärt. In der vorliegenden Betriebsart
werden Ströme in den Varistor eingeprägt, nach denen sich die Spannung
entsprechend der U-I-Kennlinie des Varistors einstellt. Je geringer die Kabelimpedanz
ist, desto höher ist der eingeprägte Strom. Ein höherer Strom sorgt aber auch für eine
höhere Spannung und so für mehr Leistungsumsatz im Varistor. Die Länge des Kabels
spielt bei der sich einstellenden Spannung ebenso ein Rolle, weil die Spannungswelle
bei einem längeren Kabel stärker gedämpft wird (vgl. Kabeltypen 5 und 6 in Abb. 7.6
bis Abb. 7.9).
k K
1,7 Kabeltyp 1
Kabeltyp 2
1,6 Kabeltyp 3
1,5
Kabeltyp 6
Kabeltyp 5
1,4 Kabeltyp 7
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
k S
k S
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
max du/dt in V/µs
Abb. 7.6: Gemessene Werte von kK in Abhängigkeit von kS (links) und kS in
Abhängigkeit der maximalen Spannungssteilheit (rechts) für verschiedene Kabeltypen,
Varistortyp 1, Versuchsstand 1
Die unterschiedlichen Schaltzeiten der Umrichter in Versuchsstand 1 und 2 führen
auch beim Einsatz von Varistoren zu unterschiedlichen Belastungen und
Spannungssteilheiten. Der Schutzpegelparameter kS ist bei gleichem kK in
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
Kabeltyp 1
Kabeltyp 2
Kabeltyp 3
Kabeltyp 5
Kabeltyp 6
Kabeltyp 7