Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...
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6 Grundsätzliches Betriebsverhalten der <strong>Varistoren</strong> in umrichtergespeisten Antrieben Seite 61<br />
6 Grundsätzliches Betriebsverhalten der <strong>Varistoren</strong> in<br />
umrichtergespeisten Antrieben<br />
6.1 Begrenzung der Leiter-Erde-Spannung an der Maschine<br />
Bei Betrachtung des Aufbaus des Isolationssystems <strong>von</strong> Niederspannungs-<br />
Asynchronmaschinen in Kap. 2.1.3 wurde herausgearbeitet, dass die<br />
Windungsisolation das vermutlich schwächste Glied im Isolationssystem ist. Die hohen<br />
auftretenden Spulenspannungen bei sehr steilen Spannungsimpulsen können die<br />
Lebensdauer durch eintretende Teilentladungen in der Isolation nachhaltig verkürzen.<br />
Durch den <strong>Einsatz</strong> <strong>von</strong> <strong>Varistoren</strong> ist es möglich, dem entgegenzuwirken - <strong>zum</strong> einen<br />
durch Reduzierung der auftretenden Spannung und <strong>zum</strong> anderen durch Verlängerung<br />
der Anstiegszeit und der daraus folgenden Linearisierung der Spannungsverteilung.<br />
6.1.1 Beeinflussung der Amplitude der Spannung an der Maschine<br />
<strong>Varistoren</strong> können durch Anpassen der Geometrie (Höhe, Durchmesser) elektrisch<br />
sehr vielseitig eingesetzt werden. Wie bereits erwähnt, werden in dieser neuen<br />
Anwendung <strong>Varistoren</strong> geringer Höhe und großen Durchmessers verwendet. Daher ist<br />
es möglich, bei entsprechender Dimensionierung die <strong>Varistoren</strong> entweder zwischen die<br />
Phasen zur Begrenzung der verketteten Spannung oder zwischen Phase und Erde zur<br />
Begrenzung der Leiter-Erde-Spannung zu schalten. Aus den eingangs erwähnten<br />
Gründen werden in den folgenden Betrachtungen die <strong>Varistoren</strong> ausschließlich zur<br />
Begrenzung der Leiter-Erde-Spannung eingesetzt und daher zwischen Phase und<br />
Erde geschaltet. Sämtliche herausgearbeiteten Ergebnisse in Bezug auf<br />
Betriebsverhalten, Dimensionierung, Alterung, Kühlung usw. sind aber durch Anpassen<br />
der Varistorkennlinie auch für die Schaltvariante zwischen den Phasen gültig. Das<br />
Prinzipschaltbild zur Begrenzung der Leiter-Erde-Spannung an der Maschine zeigt<br />
Abb. 6.1. Dabei entsprechen die Spannungen über den <strong>Varistoren</strong> uU, uV und uW den<br />
jeweiligen Leiter-Erde-Spannungen, die an der Maschine anliegen. Die verketteten<br />
Spannungen berechnen sich dann in der jeweiligen Masche zu<br />
uUV = uU - uV<br />
uUW = uU - uW (6.1)<br />
uVW = uV - uW
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