Größenordnung Der Ableit- Bzw. Störströme - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

1.5.3.4 Größenordnung der Ableit- bzw. Störströme
Die Größe der hochfrequenten Ableitströme hängt von zahlreichen Antriebsparametern ab. Die wichtigsten Einfluss-
faktoren sind:
•
Höhe der Netzspannung U
•
Spannungsanstiegsgeschwindigkeit du/dt beim Schalten der IGBTs im Wechselrichter,
•
Pulsfrequenz f
P
•
Umrichterausgang mit oder ohne Motordrossel bzw. Motorfilter,
•
Wellenwiderstand Z
•
Induktivität des Erdungssystems und aller Erdungs- und Schirmverbindungen.
Normalerweise sind die Werte der Induktivitäten des Erdungssystems und die genauen Erdungsbedingungen nicht
bekannt, so dass es in der Praxis sehr schwierig ist, die zu erwartenden Ableitströme exakt zu berechnen. Aber es ist
möglich, die theoretischen Maximalwerte des auf dem Motorleitungsschirm fließenden Ableitstromes I
stimmen unter der Annahme, dass die Induktivität des Erdungssystems vernachlässigbar und die Wirkung der Netzfilter
ideal ist. In diesem Falle lässt sich der Spitzenwert des Ableitstromes î
dem Wellenwiderstand Z
W
Wendet man diese Formel auf die Umrichter und Wechselrichter bei SINAMICS an und legt eine Einspeisung mit
3AC 400 V zugrunde sowie die maximale Anzahl paralleler Motorleitungen n
schnitte geschirmter Motorleitungen A
Spitzenwerte î der auf den Motorleitungsschirmen fließenden Ableitströme:
Ableit
•
Booksize-Geräte 1,5 kW - 100 kW
•
Chassis-Geräte 100 kW - 250 kW
•
Chassis-Geräte 250 kW - 800 kW
Die zugehörigen Effektivwerte I
•
Pulsfrequenz f
P
•
300 m geschirmte Motorleitung (mit n
Sowohl die Spitzenwerte als auch die Effektivwerte steigen proportional mit der Netzspannung bzw. der Zwischen-
kreisspannung an. Die Spitzenwerte sind unabhängig von Pulsfrequenz und Leitungslänge, während die Effektiv-werte
mit der Pulsfrequenz und der Leitungslänge ansteigen.
Da bei den oben angestellten Betrachtungen die Induktivitäten des Erdungssystems vernachlässigt wurden, liegen die
realen Werte in der Regel niedriger. Sind Motordrosseln oder Motorfilter vorhanden, so führt dies ebenfalls zu einer
zusätzlichen Reduktion der Ableitströme.
Welcher Anteil des auf dem Motorleitungsschirm fließenden hochfrequenten Ableitstromes I
PE-Anschluss fließt, hängt von den Netzfiltern im Umrichter-Chassis bzw. im Umrichter-Schrank ab, wie auf der
vorhergehenden Seite beschrieben. Die dort dargestellten Oszillogramme geben einen groben Anhaltspunkt für die zu
erwartende Reduktion der Ableitsströme am PE-Anschluss in Abhängigkeit von den eingesetzten Netzfiltern. Selbst
beim Einsatz von Netzfiltern gemäß der Kategorie C2 ist am PE-Anschluss noch mit Spitzenwerten der Ableitströme
von > 1 A bei den größten Geräten der Bauform Booksize und von > 10 A bei den größten Geräten der Bauform
Chassis zu rechnen.
Die hier angestellten Betrachtungen zeigen, dass die hochfrequenten Ableitströme auf dem netzseitigen PE-Anschluss
nicht zu vernachlässigen sind, selbst wenn relativ aufwändige Entstörmaßnahmen ergriffen werden. Daher ist bei
SINAMICS-Antrieben im Leistungsbereich der in diesem Projektierungshandbuch beschriebenen Geräte der Einsatz
netzseitiger Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter bzw. Residual-Current Circuit-Breaker RCCB) oder all-
strom-sensitiver Differenzstrom-Überwachungsgeräte in aller Regel nicht möglich. Dies gilt sowohl für FI-Schutz-
schalter mit einer Ansprechschwelle von 30 mA für den Personenschutz als auch für FI-Schutzschalter mit einer
Ansprechschwelle von 300 mA für den Brandschutz. Erfahrungsgemäß kann man davon ausgehen, dass nur Antriebe
mit sehr kurzen Motorleitungslängen und Leistungen von wenigen kW zufriedenstellend an 30 mA-FI-Schutzschaltern,
und Antriebe mit kurzen Motorleitungslängen und Leistungen von bis zu ca. 10 - 15 kW zufriedenstellend an 300 mA-
FI-Schutzschaltern arbeiten. Nähere Informationen können dem „Leitfaden für Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen und
elektrische Antriebe" des ZVEI entnommen werden.
bzw. der Zwischenkreisspannung U
Netz
des Wechselrichters,
bzw. Kapazität C der Motorleitung,
W
der Motorleitung wie folgt abschätzen:
U
=
.
ZK
î
Ableit
Z
W
, so ergeben sich die folgenden Größenordnungen für die theoretischen
max
liegen unter den folgenden Randbedingungen ca. 10 Mal niedriger:
Ableit
gemäß Werkseinstellung
und A
max
Grundlagen und Systembeschreibung
ZK
aus der Zwischenkreisspannung U
Ableit
max
= 10 A – 30 A
î
Ableit
= 30 A – 100 A
î
Ableit
= 100 A – 300 A
î
Ableit
)
max
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
des Umrichters,
Ableit
und die maximalen Leitungsquer-
über den netzseitigen
Ableit
© Siemens AG
zu be-
und
ZK
99/562