Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Seite 68 6 Grundsätzliches Betriebsverhalten der Varistoren in umrichtergespeisten Antrieben
Mit Varistor ist eine deutliche Erhöhung der Anstiegszeit am Umrichter auf bis zu
200 ns bei kurzen Kabeln zu beobachten, was an der großen zusätzlichen Kapazität
liegt, die besonders bei kurzen Kabeln den Umrichter zusätzlich belastet. Bei
Kabellängen oberhalb der kritischen Länge (hier ab ca. 10 m) liegt eine Entkopplung
des Kabelendes vom Kabelanfang durch das Kabel selbst vor, so dass der Varistor
keinen Einfluss mehr auf den Kabelanfang hat. Die minimale Anstiegszeit an der
Maschine mit Varistor ist im Vergleich zum Fall ohne Varistor deutlich erhöht, was
ebenfalls an der zusätzlichen Kapazität liegt. Hier muss noch einmal klar zwischen der
Ladezeitkonstante τc und der Anstiegszeit tr der Spannung unterschieden werden: Die
Ladezeitkonstante ist für alle Kabellängen konstant und hängt nur von der
Wellenimpedanz des Kabels und der Varistorkapazität ab. Die Anstiegszeit ist ein
Zeitintervall, das abhängig davon ist, wann die Spannung einen Wert erreicht, ab dem
der Varistor wirklich resistiv leitend ist (Begrenzungsspannung). Da die Periodendauer
der Schwingung auf dem Kabel aber abhängig von der Länge ist (6.5), ist auch die Zeit
bis zum Erreichen der Begrenzungsspannung abhängig von der Länge und somit auch
die Anstiegszeit. Je größer die Kapazität des Varistors ist, desto stärker sind die
angesprochenen Effekte.
t p / t osz
0,3
0,2
0,1
0,0
∼
lKabel
leicht abnehmende Tendenz
∼
lKabel
ohne Varistor
mit Varistor
0 20 40 60 80 100 120 140
Kabellänge / m
Abb. 6.8: Reziprokes Verhältnis aus Kabellaufzeit und Periodendauer der Schwingung
abhängig von der Kabellänge, Versuchsstand 1, Kabel 3, Prüfling 1
Zusätzlich wurde noch die Periodendauer der Schwingung abhängig von der
Kabellänge mit untersucht, um den in (6.5) erläuterten Zusammenhang zu verifizieren.
Dabei wird in Abb. 6.8 die Periodendauer der Schwingung reziprok auf die
Kabellaufzeit tp bezogen.