Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Zusammenfassung Seite XVII
andere Dimensionierungsregeln formuliert werden müssen. Außerdem ist wegen der
permanent auftretenden Überspannungen eine klare Unterscheidung zwischen
Dauerbetriebsspannung und Überspannung in dieser Anwendung nicht mehr möglich.
Durch die „unkonventionelle“ Betriebsweise der Varistoren ergibt sich ein völlig neues,
bisher noch nicht untersuchtes Alterungsverhalten. Es muss daher auch ein neues
beschleunigtes Alterungsprüfverfahren entwickelt werden, um das Varistormaterial für
die Anwendung zu qualifizieren und zu optimieren.
Als Ergebnis dieser Arbeit werden zwei unterschiedliche Dimensionierungsansätze
formuliert, nach denen die Varistoren entweder permanent überspannungsbegrenzend
wirken oder so ausgelegt werden, dass sie nur im Falle einer z. B. durch Bremsbetrieb
der Maschine erhöhten Zwischenkreisspannung spannungsbegrenzend arbeiten.
Während sich für beide genannten Fälle unterschiedliche Schutzpegel ergeben,
bewirkt die Varistorkapazität aber auf jeden Fall eine linearere Spannungsverteilung in
der Maschinenwicklung.
Es wird ein eigens entwickeltes Verfahren zur beschleunigten Alterungsprüfung der
Varistoren in der neuen Anwendung vorgestellt und das Alterungsverhalten
verschiedener Varistormaterialien unterschiedlicher Hersteller beispielhaft gezeigt und
bewertet. Dabei stellt sich heraus, dass es sowohl alterungsbeständiges als auch
alterungsunbeständiges Material gibt, was sich durch das neue Verfahren innerhalb
weniger hundert Stunden Versuchszeit feststellen lässt. Außerdem kann durch
Vergleich der Alterungsverhalten bei „konventioneller" und der neuen Beanspruchung
gezeigt werden, dass sich Materialien grundsätzlich unterschiedlich bei den
unterschiedlichen Beanspruchungen verhalten können und somit keine
Schlussfolgerungen vom Alterungsverhalten bei „konventioneller" Beanspruchung auf
das bei Umrichterbetrieb gezogen werden dürfen.
Insgesamt konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass bei Wahl des richtigen
Varistormaterials und bei richtiger Dimensionierung der Betrieb von Varistoren bei
permanent auftretenden hochfrequenten Überspannungen unkritisch in Bezug auf
thermisch stabilen Betrieb und Alterungsbeständigkeit ist. Ein Wert der Überspannung
an der Maschine von weniger als 140 % der Zwischenkreisspannung wird mit
Varistoren allerdings schwer realisierbar sein. Trotzdem wird durch den Einsatz von
Varistoren eine deutliche Reduzierung der dielektrischen Beanspruchung der
Maschinenisolation erzielt. Darüber hinaus wird wegen der geringeren vorliegenden
Pulsfrequenzen der Betrieb an leistungsstarken Antriebssystemen als grundsätzlich