Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Seite 54 5 Versuchstechnik und verwendetes Material
Die minimal zu erwartenden Anstiegszeiten im System liegen bei ca. 100 ns, wodurch
keine verfälschte Widergabe der Messsignale durch das Oszilloskop zu erwarten ist.
Das Oszilloskop ist daher für die vorgesehene Messaufgabe geeignet.
Für die Spannungsmessung kamen Tastköpfe der Firma Testec mit einer Bandbreite
von 300 MHz und einem Teilerverhältnis von 100:1 zum Einsatz. Die Strommessung
wurde mit einem Stromwandler der Firma Pearson Electronics vom Typ 110 A
durchgeführt. Der maximal auswertbare, erfassbare Strom liegt für dieses Gerät bei
65 A Effektivstrom, die obere und untere Grenzfrequenz liegt bei 20 MHz bzw. bei
1 Hz.
5.5.1 Aufbau der Messsysteme zur Bestimmung der Verlustleistung im Varistor
Wegen der Gefahr der thermischen Instabilität wird elektrische Alterung von Varistoren
bei konventionellem Einsatz u. a. durch die Änderung der Verlustleistung im Betrieb
charakterisiert [Norm 2]. Die im Varistor umgesetzte Verlustleistung entspricht dabei
dem Produkt aus anliegender Spannung und resistivem Strom. Polarisationsverluste
können gegenüber der stark ausgeprägten resistiven Komponente vernachlässigt
werden. Da sich der resistive Strom aber nicht ohne weiteres separat messen lässt,
integriert man das Produkt aus Spannung und Strom über die Zeit und dividiert das
Ergebnis durch das betrachtete Zeitintervall. Auf diese Weise wird die kapazitive
Scheinleistung bei der Integration (5.2) eliminiert, und es bleibt nur noch die resistive
Verlustleistung als Ergebnis übrig.
T
1
P = ⋅∫ u () t ⋅i
() t dt
(5.2)
v var var
T 0
Bei konventioneller 50-Hz-Wechselspannung wird in der Regel ein Intervall von
wenigen Spannungshalbschwingungen zur Verlustleistungsbestimmung betrachtet. Die
vergleichsweise langsamen Vorgänge stellen auch keinerlei besondere Anforderungen
an das Aufzeichnungs- und Auswertesystem.
Im Gegensatz dazu erfordern die sehr schnell veränderlichen Vorgänge in
umrichtergespeisten Antrieben eine präzise Auslegung des Messsystems auf die
speziellen Anforderungen: Für die Anwendung von besonderer Wichtigkeit ist ein
Oszilloskop mit großer Speichertiefe, hier von maximal 4 Megapunkten. Da die Leiter-
Erde-Spannung im Gegensatz zur verketteten Spannung zwar in ihrer Amplitude,
jedoch nicht in ihren Maxima und Minima konstant ist (vgl. Abb. 2.3 und 2.4), ist es bei
der Messung der Verlustleistung im Varistor notwendig, einen längeren Zeitraum von
mehreren hundert Mikrosekunden als Aufzeichnungsintervall zu betrachten, da die