Was Versteht Man Unter Lagerströmen Und Wellenspannungen; Vorbeugung Des Frühzeitigen Verschleißes Von Lagern - Danfoss VLT AutomationDrive FC 300 Projektierungshandbuch

Einführung zu Ausgangsfilte...
3.5 Was versteht man unter Lagerströmen
und Wellenspannungen?
Die Kombination aus schnell schaltenden Transistoren im
Frequenzumrichter und Gleichtaktspannung (Spannung
zwischen Phasen und Masse) erzeugt hochfrequente
Lagerströme und Wellenspannungen. Lagerströme und
Wellenspannungen können zwar auch in Motoren mit
direktem Netzanschluss auftreten. Bei Motoren, die von
einem Frequenzumrichter gespeist werden, findet eine
Verstärkung dieser Phänomene statt. Der Großteil der
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, teilweise 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.
Projektierungshandbuch für Ausgangsfilter
®
MG.90.N5.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen von Danfoss
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.
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 3
9