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Einführung zu Ausgangsfilte...
Lagerschäden in frequenzumrichtergespeisten Motoren ist
auf Vibrationen, Ausrichtungsfehler, übermäßige axiale bzw.
radiale Belastung, mangelhafte Schmierung oder Verschmut-
zungen im Schmierfett zurückzuführen. Gelegentlich werden
die Lagerschäden durch Lagerströme oder Wellenspan-
nungen verursacht. Die Phänomene, die Lagerströme und
Wellenspannungen verursachen, sind überaus komplex. Eine
Erläuterung würde den Rahmen dieses Projektierungs-
handbuchs sprengen. Grundsätzlich können zwei
verursachende Mechanismen ausgemacht werden:
•
Kapazitive Kopplung: Die Spannung im Lager wird
durch parasitäre Kapazitäten im Motor verursacht.
•
Induktive Kopplung: Hier liegt die Ursache in den
Kreisströmen im Motor.
Der Schmierfettfilm auf den Lagern wirkt isolierend. Die
Spannung im Lager kann diesen Schmierfettfilm auflösen
und dadurch eine kleine elektrische Entladung (ein Funken)
zwischen den Lagerkugeln und der Laufbahn verursachen.
Die Entladungen haben mikroskopisch kleine Verschmel-
zungen an den Lagerkugeln und der Laufbahn zur Folge, die
langfristig zu einem frühzeitigen Verschleiß der Lager führen.
Dieses Phänomen ist unter der Bezeichnung Funkenero-
dierung (eng. Electrical Discharge Machining, EDM) bekannt.
3.5.1 Vorbeugung des frühzeitigen
Verschleißes von Lagern
Es stehen zahlreiche Maßnahmen zur Verhinderung von
Beschädigungen und frühzeitigem Verschleiß bei Lagern zur
Auswahl (bestimmte Maßnahmen sind nicht immer
anwendbar, teileweise können mehrere Maßnahmen gleich-
zeitig getroffen werden). Die Ziele dabei sind entweder die
Bereitstellung einer niederohmigen Rückleitung für hochfre-
quente Ströme oder die elektrische Isolierung der
Motorwelle zur Verhinderung von Strömen in den Lagern.
Daneben stehen mechanische Maßnahmen zur Auswahl.
Maßnahmen zur Bereitstellung einer niederohmigen
Rückleitung
•
Beachten Sie sämtliche Vorgaben der EMV-Installa-
tionsrichtlinie. Optimalerweise führt die
Rückleitung vom Motor zum Frequenzumrichter,
z. B. unter Verwendung von abgeschirmten Kabeln.
•
Vergewissern Sie sich, dass der Motor geerdet ist
und die Erdung eine niedrige Impedanz für
hochfrequente Ströme hat.
•
Stellen Sie eine Hochfrequenz-Erdverbindung
zwischen dem Motorgehäuse und der Last her.
•
Verwenden Sie eine Erdungsbürste.
Projektierungshandbuch für Ausgangsfilter
®
MG.90.N4.03 - VLT
ist ein eingetragenes Warenzeichen von Danfoss
Maßnahmen zur Isolierung von Motorwelle und Last
•
Verwenden Sie isolierte Lager (oder mindestens ein
isoliertes Lager an der Gegenantriebsseite).
•
Verwenden Sie isolierte Kupplungen, um Ströme
zwischen Welle und Erdung zu vermeiden.
Mechanische Maßnahmen
•
Vergewissern Sie sich, dass Motor und Last richtig
angeordnet sind.
•
Überprüfen Sie, ob die (axiale und radiale)
Belastung der Lager innerhalb des zulässigen
Bereichs liegt.
•
Überprüfen Sie den Umfang der Vibrationen im
Lager.
•
Überprüfen Sie, ob die Schmierung der Lager den
Betriebsbedingungen entspricht.
Eine weitere Maßnahme besteht in der Nutzung von Filtern.
Diese Maßnahme kann mit den oben beschriebenen
kombiniert werden. Hochfrequenz-Gleichtakt-Filter (HF-CM-
Kernsätze) sind eigens für die Reduzierung der
Lagerbelastung entwickelt. Auch Sinusfilter können hier
wirksam eingesetzt werden. dU/dt-Filter sind hierbei weniger
wirksam. Es wird empfohlen, diese zusammen mit HF-CM-
Kernen zu verwenden.
3.5.2 Messung elektrischer Entladungen in
den Motorlagern
Das Auftreten elektrischer Entladungen in den Motorlagern
kann mit einem Oszilloskop und einer Bürste zur Aufnahme
der Wellenspannung gemessen werden. Die Methode birgt
Schwierigkeiten und die Auslegung der gemessenen Wellen-
formen setzt fundiertes Wissen über Lagerströme voraus. Als
einfachere Alternative bietet sich die Nutzung eines
Detektors zur Feststellung von Entladungen (130B8000). Das
Gerät besteht aus einer Rahmenantenne, die Signale im
Frequenzbereich 50 - 200 MHz empfängt, und einem Zähler.
Bei jeder Entladung wird eine elektromagnetische Welle
ausgesendet, die vom Gerät erfasst und im Zähler registriert
wird. Zeigt der Zähler eine hohe Anzahl von Entladungen,
müssen Maßnahmen getroffen werden, um einem
frühzeitigen Verschleiß der Lager entgegenzuwirken. Das
Gerät kann somit zur Ermittlung der genauen Anzahl an
Kernen verwendet werden, die für eine Reduzierung der
Lagerströme benötigt werden. Beginnen Sie mit einem Satz
aus 2 Kernen. Werden die Entladungen damit weder ganz
beseitigt noch erheblich reduziert, sind weitere Kerne zu
montieren. Hierfür finden Sie in der oberen Tabelle Orientie-
rungswerte, die für die meisten Anwendungen mit einer
breiten Sicherheitsmarge gelten. Wenn die Kerne an die
Klemmen des Frequenzumrichters angeschlossen werden
und eine Kernsättigung wegen zu langer Motorkabel festge-
stellt wird (die Kerne haben keine Auswirkung auf die
Lagerströme), überprüfen Sie die Installation auf mögliche
Fehler. Wenn die Kernsättigung auch nach Erfüllung der
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