Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

2 Theoretische Grundlagen und Stand der Technik Seite 19
2.3 Ausbreitung der Umrichterspannung auf langen Leitungen
Bezüglich der vom Umrichter erzeugten Spannungsform und ihrer Ausbreitung auf der
Leitung hin zum Motor ist im System „umrichtergespeister Antrieb“ zumindest die erste
der beiden im vorigen Abschnitt genannten Bedingungen zum Auftreten von
Spannungsreflexionen in jedem Fall erfüllt: Der Umrichter selber kann bei allen
Frequenzen wegen der sehr kleinen Bahnwiderstände der IGBT’s und der
Zwischenkreiskapazität als nahezu ideale Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand
gleich Null betrachtet werden. Das Verbindungskabel zwischen Umrichter und
Maschine hat nach Tabelle 2.2 je nach Ausführung eine Impedanz zwischen 40 Ω und
90 Ω. Die Eingangsimpedanz der elektrischen Maschine liegt aufgrund des
überwiegend induktiven Charakters im Bereich kleiner Frequenzen je nach
Leistungsklasse und Bauform im Bereich einiger hundert Ohm bis zu einigen Kiloohm
[Ber 98], wobei die Impedanz mit größer werdender Leistung wegen der dann
geringeren Windungszahlen der Wicklungsstränge sinkt. Aufgrund des großen
Impedanzunterschiedes zwischen Kabel und Maschine liegt hier nun annähernd der
Fall des offenen Kabelendes vor. Der entsprechende Spannungsreflexionsfaktor wird
nach (2.12) bzw. die mögliche Überspannung nach (2.17) berechnet.
100
150
200
Baugröße / mm
250
300
100
80
60
Z Kabel / Ω
Abb. 2.14: Spannungsreflexionsfaktor abhängig von der Baugröße * der Maschine
(nach [Ber 98]) und des Wellenwiderstandes des verbindenden Kabels
* Unter der Baugröße eines Motors versteht man die Achshöhe einer Maschine in mm. Mit der
Baugröße steigt auch die Leistung des Motors, wobei über die Variation der Länge des
Blechpakets auch unterschiedliche Leistungen innerhalb einer Baugröße möglich sind
(vgl. [Norm 3], [Norm 4], [Norm 5]).
0,7
40
0,9
0,8
1,0
Spannungsreflexionsfaktor