Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

2 Theoretische Grundlagen und Stand der Technik Seite 29
Abb. 2.21: Grenzwerte für die zulässige Spannung an den Motorklemmen abhängig
von der Anstiegszeit der Spannung an den Motorklemmen, nach [Kau 94]
2.6 Mögliche Lösungen zur Vermeidung oder Begrenzung von
Überspannungen in umrichtergespeisten Antriebssystemen
Die bis hierhin beschriebenen Überspannungsphänomene und deren Ursachen sind
seit langer Zeit bekannt, und entsprechend wurden diverse Maßnahmen entwickelt, um
die Zuverlässigkeit von Maschinen für den Betrieb am Frequenzumrichter zu
garantieren. Am nächsten liegt, die Isolation der Maschine für die auftretenden
Überspannungen zu dimensionieren und so „umrichterfest“ zu machen. Genau dieser
Ansatz wird bei Maschinen verfolgt, die nach [Norm 1] für den Einsatz am
Frequenzumrichter geeignet sind. Allerdings bedeutet ein aufwändigeres
Isolationssystem auch höhere Kosten. Vor allem wird der Antrieb bei gleicher Leistung
größer, weil die Nuten genügend Platz für zusätzliche Isolation bieten müssen, oder bei
gleicher Größe entwickelt der Antrieb weniger Leistung. Außerdem bietet sich diese
Lösung nur bei neu zu installierenden Maschinen an. Da aber noch eine Vielzahl
älterer Maschinen in Betrieb sind, die man nicht unbedingt austauschen möchte,
wurden andere, externe Lösungen entwickelt.
2.6.1 Anpassung des Leitungsabschlusses
Die auftretenden Überspannungen werden durch Wanderwelleneffekte aufgrund der
stark unterschiedlichen Kabel- und Maschineneingangsimpedanz hervorgerufen; die
Maschinenimpedanz schließt das Kabel also nicht annähernd mit seinem
Wellenwiderstand ab, sondern stellt eher ein offenes Ende dar, an dem fast die volle
Spannungsreflexion auftritt. Wenn die Leitung jetzt mit ihrem Wellenwiderstand
angepasst wird, verschwindet die Reflexion, was jedoch einen großen