Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

10 Zusammenfassung, Weiterarbeit und Fazit Seite 149
Versuchsstand 2 sind insgesamt fünf Umrichter-Motor-Versuchsstände aufgebaut –
allerdings ohne Messwerterfassung und Automatisierung. Diese Versuchsstände
wurden für die Alterungs-Dauerversuche verwendet.
Da dem Kabel bei den Betriebseigenschaften der Varistoren eine besondere
Bedeutung zukommt, können die Versuchsstände optional mit unterschiedlichen
Kabeltypen verschiedener Längen und Wellenwiderstände bestückt werden.
Neben den fest installierten Motoren in den Versuchsständen 1 und 2 konnte zudem
noch ein speziell präparierter Motor angeschlossen werden, an dem die Statorwicklung
in einer Phase mit 9 Anzapfungen versehen wurde, um die Spannungsverteilung
innerhalb der Statorwicklung genau bestimmen zu können. Hierbei handelt es sich um
einen 7,5-kW Motor der Baugröße 132 der Firma VEM mit insgesamt 8 Spulen pro
Phase, so dass nach jeder Spule eine Messung der Spulenspannung möglich war.
Als Prüflinge kamen insgesamt 5 Varistortypen verschiedener Hersteller zum Einsatz,
wobei die Durchmesser mit 75 mm...108 mm und die Höhe mit ca. 2,5 mm aller
Varistoren ähnlich waren. Derartig große Durchmesser sind nötig, um die Stromdichten
und so die Restspannung bei gegebenem Strom gering zu halten und die
Wärmeabfuhr über die große Oberfläche günstig zu halten. Die geringen Höhen
ergeben sich über die kleinen notwendigen Restspannungswerte von 600 V ... 800 V.
Die wirksame Eigenkapazität der Prüflinge liegt im Bereich von ca. 12 nF, lediglich
Prüflingstyp 3 hat wegen seines Durchmessers von 108 mm eine Kapazität von ca.
20 nF. Die vergleichsweise hohen Kapazitäten begründen sich durch die geringe Höhe
und die relative Permittivität von εr ≈ 650 der verwendeten ZnO-Varistoren.
Zur Charakterisierung des Alterungsfortschritts der Prüflinge wurde die
Varistorkennlinie in allen Bereichen während der Alterungsversuche vermessen. Mit
einer DC Spannungsquelle konnte die Kennlinie im Leckstrombereich erfasst werden.
Die Änderung des Arbeitspunktes bei Umrichterbetrieb wurde durch ein
Datenerfassungssystem aufgenommen, und die Änderung im Hochstrombereich wurde
durch Restspannungsmessungen in einem Exponentialstoßstromkreis gemessen.
Kapitel 6
Wird ein Varistor unmittelbar an der Maschine zwischen Phase und Erde geschaltet, so
wird zum einen die Leiter-Erde-Spannung entsprechend der U-I-Kennlinie des
Varistors begrenzt, zum anderen wird die Anstiegszeit des Spannungsimpulses durch