antriebstechnik 10/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
Eine runde Sache
Wellenerdungsringe als wirksamer Lagerschutz für Elektromotoren
Frequenzumrichter kommen zur
energieeffizienten Regelung von
Wechselstrommotoren in großer
Zahl zum Einsatz. Sie können
jedoch Wellenspannungen
induzieren, die zu einem Lagerund
Motorausfall führen können.
Wellenerdungsringe sind eine
hierzulande noch relativ
unbekannte, aber kostengünstige
Alternative, um Lager vor
elektrischen Schäden zu schützen.
A
lle Hersteller von 3-Phasen-Wechselstrommotoren
haben Motorbaureihen
im Programm, die sich für den Betrieb an
Frequenzumrichtern eignen. Durch die
präzise Drehzahl- und Drehmomentregelung
von Motoren können durch Frequenzumrichter
30 % und mehr an Energiekosten
eingespart werden. Frequenzumrichter sind
jedoch nicht unproblematisch und können
unerwünschte Wellenspannungen induzieren.
Ohne wirksamen Schutz können diese
zu vorzeitigem Lagerausfall und damit zum
Motorversagen führen.
Obwohl die National Electrical Manufacturers
Association (Nema) und andere Institutionen
empfehlen, neue Motoren mit einem
effektiven Lagerschutz zu versehen, ist die
häufigste Ursache für Lagerausfall immer
noch elektrischer Stromdurchgang. Während
Martin Deiss ist Sales Manager Europa bei
Electro Static Technology in Eppingen
die Isolationen nach den neuesten Standards
ausgelegt sind, um die Wicklungen
zu schützen, werden oftmals die Lager vernachlässigt.
Um wirklich für den Frequenzumrichter-Betrieb
geeignet zu sein, sollte
ein Motor zusätzlich einen Lager-Langzeitschutz
haben. Oftmals wird dies nicht genügend
beachtet und teure Ausfallzeiten sind
das Resultat.
Neue Technologie für
elektrischen Lagerschutz
Eine zuverlässige Möglichkeit zur Minimierung
elektrischer Lagerschäden und für
eine erhöhte Zuverlässigkeit Frequenzumrichter-geregelter
Motoren und Systeme
kann in den meisten Fällen der Einsatz
eines Aegis-Wellenerdungsrings darstellen
(kombiniert mit einem isolierten Lager bei
Motoren größer 75–100 kW). Die Produkte
des US-amerikanischen Herstellers werden
in Deutschland durch die Firma Electro
Static Technology vertrieben.
Im Gegensatz zur bisher verwendeten
Technologie zur Wellenerdung mittels
Kohlebürste bietet der Aegis-Wellenerdungsring
eine weit größere Effektivität,
speziell um die hochfrequenten Lagerströme
zu vermeiden. Die Wellenerdungsringe
bestehen aus hochleitfähigen Mikrofasern,
die in einem patentierten Fiberlock-Channel
gesichert sind. Skalierbar
auf jeden Wellendurchmesser umschließen
sie die Welle komplett und bieten
einen niederohmigen Pfad von Welle zu
Gehäuse und leiten so die schädlichen
Ströme sicher ab. Da die Mikrofasern mit
wenig oder keinem Kontakt zur Welle
arbeiten, verschleißen sie nicht wie herkömmliche
Kohlebürsten.
Gefahr von Motorschäden
Schäden an Wicklungen und Lager können
durch sich wiederholende und schnelle Impulse
entstehen, die von einem modernen
Frequenzumrichter an den Motor gegeben
werden. Man beschreibt dieses Phänomen
mit Begriffen wie Oberschwingungsanteil,
parasitäre Kapazität, kapazitive Kopplung,
elektrostatische Aufladung und Gleichtaktspannung.
Unabhängig von der Bezeichnung
können hohe Spannungsspitzen und
schnelle Taktzeiten Schäden z. B. an Isolation
und Lager verursachen.
Ist die Lastimpedanz größer als die
Leitungsimpedanz, wird Strom zum Fre-
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