Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

7 Spezielles Betriebsverhalten von Varistoren beim Einsatz in umrichtergespeisten Antrieben Seite 85
Tabelle 7.2: Übersicht über die unterschiedlichen elektrischen Kennwerte beim Betrieb
von Varistoren in Kabeln mit unterschiedlichen Phasenwellenwiderständen
Varistortyp1, Versuchsstand 1, Kabeltyp 6, kK = 1,25, fP = 3 kHz
Phasen mit Z1 Phase mit Z2 Unterschied Z2 zu Z1
Wellenwiderstand 72 Ω 80 Ω +10 %
Spannung 495 V 490 V -1,1 %
resistiver Strom 7,9 A 7 A -11,4 %
max du/dt 800 V/µs 710 V/µs -11 %
Verlustleistung 12 W 10 W -17 %
7.2 Einfluss der Temperatur auf das Betriebsverhalten der Varistoren
Ebenso wie beim konventionellen Einsatz von Varistoren besitzt auch beim
angesprochenen Betrieb bei schnell repetierenden Transienten die Kennlinie eine
starke Temperaturabhängigkeit. Neben der Veränderung des Arbeitspunktes bei
Umrichterbetrieb mit schwankender Temperatur wird gleichzeitig der generelle Einfluss
der Verlustleistung auf das Betriebsverhalten erläutert. Es wird wiederum die
Auswirkung unterschiedlicher Kabelimpedanzen berücksichtigt, so dass abschließend
aus diesem und dem vorhergehenden Abschnitt generelle Dimensionierungsregeln für
Varistoren in umrichtergespeisten Antrieben formuliert werden können.
Zur experimentellen Bestimmung des Temperatureinflusses wurde der Prüfling nach
der Messanordnung in Abb. 5.4 in einem Ofen mit dem Umrichterspannungsmuster
belastet, wobei die Ofentemperatur automatisiert vom Labview-Auswertesystem
gesteuert und in 10-K-Schritten erhöht wurde. Dabei wurden per Datenerfassung die
maximale Spannung am Varistor sowie der entsprechende resistive Strom als
Parameter aufgenommen. Zusätzlich wurden Varistortemperatur und die vom
Auswertesystem berechnete Verlustleistung im Varistor gespeichert. Durch die
aufgenommenen Parameter lassen sich die Abhängigkeit des Varistorarbeitspunktes
auf seiner U-I-Kennlinie von der Temperatur sowie die Veränderung der Verlustleistung
mit der Temperatur genau bestimmen.
Abb. 7.11 zeigt die unmittelbare Änderung von Spannung, Strom und Verlustleistung
mit der Temperatur in zwei Zyklen. Ein Zyklus dauerte 2 h, danach wurde die
Ofentemperatur um 10 K erhöht. Die Ofentemperatur weist eine Hysterese auf,
weswegen auch die Oberflächentemperatur des Varistors um ca. 7 K schwankt.