| Zugriffsnummer | 17116 |
| Dokumenttyp | Zeitschriftenartikel |
| Sprache | Deutsch |
| Titel | Ex-geschützt: Antriebe mit Frequenzumrichter |
| Autor(in); Institution |
Lehrmann, Christian; 3.7, Zündquellensicherheit, PTB-Braunschweig
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| Quelle/Jahr | Bulletin des Schweizerischen Elektrotechnischen Vereins, des Verbandes Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen: 95 (2004), 24-25, 17 - 23 |
| ISSN | 1420-7028 |
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| Verlag | Fehraltorf: Electrosuisse |
| Freie Schlagworte | explosionsgeschützter Antrieb ; frequenzumrichtergespeister Antrieb ; Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" ; Prüfung frequenzumrichtergespeister, explosionsgeschützer Antriebe ; rechnerische Abschätzung der Maschinentemperatur ; zusätzliche Maschinenverluste bei Frequenzumrichterspeisung |
| Zusammenfassung | Beim Betrieb einer Induktionsmaschine am Frequenzumrichter treten gegenüber dem Betrieb am Netz zusätzliche Verluste auf. Diese haben ihre Ursache zum einen in den durch den Frequenzumrichter verursachten Oberschwingungen, - diese Verluste treten immer auf -, zum anderen können bei falscher Auslegung bzw. bei späterer Absenkung der Netz-Versorgungsspannung durch den Betrieb der Maschine bei Unterspannung sehr große zusätzliche Verluste auftreten. Wird eine eigengekühlte Maschine verwendet, ist der Wärmeübergangswiderstand zur Umgebung von der Maschinendrehzahl abhängig, und bei sehr kleinen Drehzahlen können bereits relativ geringe Verlustleistungen zu unzulässigen Temperaturen führen. Die Oberschwingungsverluste lassen sich vorausberechnen, wenn die Maschinenimpedanz in Abhängigkeit von Frequenz und Spannung bekannt ist. Es wurde durch Versuche gezeigt, dass bei korrekter Antriebsauslegung bis herunter zur halben Bemessungsdrehzahl bei Betrieb an einem marktüblichen Frequenzumrichter keine unzulässigen Temperaturen zu erwarten sind. Diese Annahme wird für die meisten eigengekühlten Maschinen zutreffen. Die Temperaturzunahme gegenüber dem Betrieb am Netz von ca. 10 K ist im allgemeinen unkritisch, da die für den Blockierfall reservierte Temperaturreserve nicht mehr benötigt wird. Es dürfen aber keinesfalls die zulässigen Dauerbetriebstemperaturen der verwendeten Isolierstoffe überschritten werden. Wird die untere Drehzahlgrenze, bis zu der ein Betrieb mit Bemessungsdrehmoment möglich ist, unterschritten, muss das Belastungsdrehmoment reduziert werden. Die Reduzierung kann schutztechnisch über eine ab der unteren Drehzahlgrenze linear mit der Umrichterausgangsfrequenz abgesenkte Stromgrenze sichergestellt werden. In einem weiteren Schritt können auch die in der Maschine vorhandenen Wärmekapazitäten sowie die Historie der Maschine berücksichtigt werden. Zusammen mit einer möglichen Vorausberechnung der tatsächlichen Verluste kann die Maschine deutlich besser ausgenutzt werden. Auch ist dann ein kurzzeitiger Betrieb mit Parametern, die bei Dauerbetrieb zu unzulässigen Erwärmungen führen würden, möglich und sicherheitstechnisch unbedenklich. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Zulassungskonzept für frequenzumrichtergespeiste Antriebe der Zündschutzart "Erhöhte Sicherheit" (Aufhebung der Kopplung zwischen Motor und Frequenzumrichter) vorgestellt. Es wird auf die Ursachen der zusätzlichen Verluste und Erwärmungen bei Betrieb am Frequenzumrichter eingegangen sowie Möglichkeiten zu deren Abschätzung vorgestellt. Als weiterer Schritt wird eine Optimierung des Verfahrens unter Berücksichtigung der exakten Maschinen- und Frequenzumrichterparameter sowie der Belastungshistorie der Maschine beschrieben. |
