Leiter-Erde-Spannung - Siemens SINAMICS S120 Systemhandbuch

7.5

Leiter-Erde-Spannung

Die Leiter-Erde-Spannung ist dasjenige Merkmal des Belastungskollektivs, das die höchsten
Anforderungen an die Motorisolation stellt. Sie ist der häufigste Grund für
Isolationsversagen.
Im Gegensatz zur Leiter-Leiter-Spannung ist die Leiter-Erde-Spannung stark abhängig von
der induktiven und kapazitiven Anbindung des Zwischenkreises an Erde. Häufig bilden sich
keine einfachen, sofort wieder erkennbaren Sprungmuster aus, sondern scheinbar
ungeordnete Spannungsverläufe.
Bild 7-2
Die höchsten Spannungsspitzen gegen Erde treten auf, wenn alle drei Phasen gleichzeitig
schalten. Das ist bei geringem Aussteuergrad der Fall, das heißt, wenn der Motor steht bzw.
eine geringe EMK erzeugt. Das oben dargestellte vereinfachte Ersatzschaltbild beschreibt
die Spannungsanregung in diesem Betriebszustand für ein System mit ALM. Da alle drei
Phasenleiter des Motors gleichzeitig geschaltet werden, können sowohl die Leiter als auch
die Schalter zu jeweils einem einzigen Element zusammengezogen werden.
In einem System mit ALM ist der Zwischenkreis nicht hart gegen Erde fixiert, sondern kann
über die Kommutierungsinduktivität und die parasitären Erdkapazitäten Schwingungen
gegenüber Erde ausführen. Dabei bleibt die Spannungsdifferenz zwischen der Plus- und der
Minus-Stromschiene des Zwischenkreises konstant. Das Spannungssystem des
Zwischenkreises schwingt „als Ganzes" gegen Erde. Die Schwingungen werden deshalb
„Systemschwingungen" genannt. Sie bilden häufig den Hauptanteil der Leiter-Erde-
Spannungsbelastung.
Die Frequenz der Systemschwingung ergibt sich im Wesentlichen aus der
Kommutierungsinduktivität und Summenkapazität der parasitären Kapazitäten gegenüber
Erde. Für eine gegebene Antriebskonfiguration ist die Frequenz fest, das heißt unabhängig
vom Lastzustand. Sie liegt bei SINAMICS-Antriebssystemen in einem Bereich von 20 kHz –
200 kHz. Konfigurationen mit höheren Eigenfrequenzen der Systemschwingung besitzen oft
eine höhere Dämpfung und zeigen geringere Schwingungsamplituden.
Anforderung an Fremdmotoren
Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468
Vereinfachtes Ersatzschaltbild zur Erklärung der Leiter-Erde-Spannung
Spannungsbelastung
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