Die richtige Filtertechnik für störfreie Motorbestromung

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Ausgangsfilter ermöglichen die wirksame Entstörung

Für eine effektive Entstörung sind im Wesentlichen Faktoren wie Leitungslänge, Spektrum der Störfrequenz, Motortyp oder auch die Leistung entscheidend. Welcher Aufwand bei der Entstörung der Umrichterausgänge tatsächlich erforderlich und sinnvoll ist, muss im Einzelfall entschieden werden.

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Typische Bauelemente, mit denen sich Störungen aufgrund langer Motorleitungen unterdrücken lassen, sind du/dt-Drosseln, wie sie beispielsweise TDK-EPCOS entwickelt hat. Durch solche auch als Motordrosseln bezeichnete Längsdrosseln fließt der gesamte Motorstrom. Steile Strom- und Spannungsflanken am Ausgang des Frequenzumrichters werden durch die Induktivität abgeflacht und die parasitären Kapazitäten der Motorkabel weniger stark ge- und entladen. Die Motordrosseln dienen hauptsächlich zum Schutz der Motorwicklungen vor unerwünschten Spannungsspitzen.

Die EPCOS-Bauelemente der Serie B86301U* (Bild 3) sind für eine Bemessungsspannung von 520 VAC ausgelegt. Je nach Typ betragen die Stromtragfähigkeiten 8 bis 1500 A. Sie eignen sich für Motorleitungen mit einer Länge von bis etwa 100 m bei Motorfrequenzen von 0 bis 400 Hz. Die kleineren Typen sind für eine maximale Taktfrequenz von 16 kHz ausgelegt, bei Varianten mit Stromtragfähigkeiten >500 A liegt diese bei 2,5 kHz. Das Design der Drosseln entspricht der Norm IEC 60076-6. Alle Typen dieser Serie werden mit dem UL-approbierten Isolationssystem T-EIS-CF1 gefertigt.

Werden höhere Anforderungen an die Entstörung gestellt, sind Sinusfilter zu empfehlen. Auch sie sind als LC-Filter aufgebaut, ihre Grenzfrequenz liegt aber im Gegensatz zu den Motordrosseln zwischen der Ausgangsfrequenz und Umrichter-Taktfrequenz. Da der Sinusfilter hauptsächlich auf symmetrische Störungen zwischen den Leitungen wirkt, werden Störungen gegen den Schutzleiter kaum verringert. Daher muss die Motorleitung weiterhin geschirmt ausgeführt werden. Sinusfilter reduzieren Motorgeräusche und Wirbelstromverluste und erlauben die Verwendung von Motorleitungen von deutlich mehr als 100 m Länge.

Typische Sinusfilter sind die Bauelemente der EPCOS-Serie B84143V*R227, R229 oder R230. Sie sind für Dauerströme von 4 bis 320 A bei Nennspannungen zwischen 520 und 690 V ausgelegt. Die zulässige Taktfrequenz der Umrichter beträgt je nach Typ zwischen 1,8 und 16 kHz.

Motordrosseln und Sinusfilter reduzieren Spannungsspitzen auf den Motorleitungen, zeigen aber bei Störungen gegen Schutzleiter kaum Wirkung. Auch Motorlagerströme werden nur wenig bedämpft. Außerdem sind, wie erwähnt, nach wie vor geschirmte Motorleitungen erforderlich. Um nun die asymmetrischen Störungen auf der Motorleitung soweit zu reduzieren, dass auf die Schirmung der Motorleitung verzichtet werden kann, muss ein entsprechender EMV-Sinusfilter verwendet werden. Dieser besteht aus einem Sinusfilter, der durch eine stromkompensierte Drossel mit Kondensatoren gegen Masse ergänzt ist. Eine solche Schaltungstechnik kommt bei EPCOS im SineFormer zum Einsatz (Bild 4).

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