Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Seite 150 10 Zusammenfassung, Weiterarbeit und Fazit
die Varistorkapazität verlängert. Der Strom durch den Varistor ist hier überwiegend
kapazitiv und kann über die Steigung der Spannung bzw. die Varistoreigenkapazität
berechnet werden. Lediglich im Bereich des Spannungsmaximums ist der Strom
resistiv, und es wird Verlustleistung im Varistor in Wärme umgesetzt. Die Verlängerung
der Spannungsanstiegszeit begründet sich durch den Abschluss der Leitung mit der
Varistorkapazität. Die Ladezeitkonstante kann hinreichend genau über das Produkt aus
Kabelwellenimpedanz und Varistorkapazität angenähert werden. Für Kabellängen ab
ca. 10 Metern besteht in den untersuchten Anordnungen keine Rückwirkung des
Leitungsabschlusses auf die Spannung am Umrichter, während für kleinere
Kabellängen die Varistorkapazität den Umrichter zusätzlich belastet. Durch den Einsatz
eines Varistors am Kabelende entspricht die Periodendauer der Schwingung auf dem
Kabel nicht mehr der vierfachen Laufzeit, sondern ist näherungsweise zur Wurzel der
Kabellänge proportional. D. h. aus der ursprünglichen Wanderwellenschwingung wird
eine Resonanzschwingung niedrigerer Frequenz.
Durch eine Kompensationsschaltung mit der Varistoreigenkapazität ist es möglich, den
genauen Verlauf des resistiven Stroms aus dem Gesamtstrom durch den Varistor zu
extrahieren. Hierzu wird dem eigentlichen Prüfling eine Reihenschaltung aus zwei
Parallelschaltungen von baugleichen Varistoren parallel geschaltet. Durch den
eigentlichen Prüfling fließt dann sowohl kapazitiver als auch resistiver Strom, durch die
Parallelschaltung der baugleichen Varistoren fließt wegen der doppelten Restspannung
dann nur kapazitiver Strom, mit dem der Prüflingsstrom kompensiert wird. Die so
ermittelte resistive Komponente weist ähnlich wie bei 50-Hz-Wechselspannung ein
Hystereseverhalten auf.
Kapitel 7
Nach der allgemeinen Betrachtung des Betriebsverhaltens von Varistoren bei
Umrichterbetrieb wird in diesem Kapitel das konkrete Betriebsverhalten quantitativ
analysiert.
Mit steigender Zwischenkreisspannung steigen auch Varistorspannung und –strom; da
der Varistor aber im Bereich seiner größten Nichtlinearität betrieben wird, ändert sich
die Spannung nur geringfügig, wenn der Varistor resistiv ausgesteuert wird. Allgemein
liegt resistive Aussteuerung für kK < 1,5 vor. Für größere kK arbeitet der Varistor fast
rein kapazitiv. Durch die Einführung des Schutzpegelparameters kS und des
Kennlinienparameters kK ist es möglich, die Versuchsergebnisse für Prüflinge mit
verschiedenen Restspannungen transparent einander gegenüberzustellen. Die