Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

2 Theoretische Grundlagen und Stand der Technik Seite 31
2.6.2 Einsatz von Ausgangsdrosseln
Um bei langen Leitungen die hohen kapazitiven Ladeströme in Folge der hohen
Leitungskapazität und der sehr schnellen Spannungsänderungen zu reduzieren,
werden am Umrichterausgang z. T. Ausgangsdrosseln eingesetzt. Sie werden
allerdings in den Strompfad der Maschine geschaltet und sind daher für den
Bemessungsstrom der Maschine zu dimensionieren, was gerade bei großen Strömen
zu hohem Materialaufwand führt. Die verlängerte Anstiegszeit führt sowohl zu einer
verbesserten Spannungsverteilung in der Maschine als auch zu einem möglicherweise
kleineren Spannungsreflexionsfaktor an den Maschinenklemmen. Jedoch wirkt die für
die hohen Pulsfrequenzen hohe Impedanz der Induktivität für die Spannungswelle wie
ein offenes Ende, so dass die Spannung sowohl an der umrichternahen Drossel als
auch an der Maschine eine positive Reflektion erfährt. Insgesamt führt der Einsatz von
Ausgangsdrosseln dazu, dass ein Umrichter wegen der verkleinerten kapazitiven
Ladeströme nicht überdimensioniert werden muss – auf die entstehenden
Überspannungen an der Maschine haben sie jedoch wenig Einfluss [Bin 96].
2.6.3 Einsatz von Umrichterausgangsfiltern
Umrichterausgangsfilter stellen heutzutage die gängigste Methode dar, um
Parasitäreffekte in umrichtergespeisten Antrieben zu unterdrücken. Verwendet werden
sog. du/dt-Filter, die, wie ihr Name schon sagt, die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit
in der Art verkleinern, dass es zu einer geringeren Reflexion am Kabelende kommt
(vgl. Abb. 2.15). Um nicht nur die Überspannungen am Kabelende zu reduzieren,
sondern um auch noch eine nahezu sinusförmige Spannung zu erzeugen, werden sog.
Sinusfilter verwendet. [Thi 95]
du/dt-Filter
Erweitert man die Ausgangsdrosseln aus Kap. 2.6.2 um einen Gleichrichter, der das
Kabel mit dem Zwischenkreis verbindet, erhält man die Schaltung nach Abb. 2.23.
Darin wird die Anstiegszeit der Spannungsimpulse durch die Drosseln verlängert;
durch den Einsatz der Dioden findet aber keine Reflexion mehr an den Drosseln statt,
sondern die Spannung wird direkt in den Zwischenkreis zurückgespeist. Sehr
vorteilhaft bei dieser Variante ist die vergleichsweise kleine Induktivität, an der bei den
vorhandenen Motorstromfrequenzen sehr wenig Spannung fällt und so fast 100 % der
Spannung an den Maschinenklemmen anliegt.