Oberwellenströme; Erhöhte Beanspruchung Von Motoren Bei Betrieb Am Frequenzumrichter - Hitachi S1 Serie Erste Schritte

3.5 Oberwellenströme
Frequenzumrichter mit
nichtsinusförmige Strom setzt sich aus der Summe von sinusförmigen Strömen des Vielfachen der Netzfrequenz mit
bestimmtem Effektivwert zusammen. Man bezeichnet diese Vielfachen als „Harmonische". Diese Harmonischen – auch als
Oberwellen oder Netzrückwirkung bezeichnet – übertragen keine Wirkleistung. Sie belasten als Oberwellenblindleistung
zusätzlich das Netz und können die Netzspannung verzerren. Das Verhältnis zwischen der Summe der
Oberschwingungsanteile zur 50Hz-Grundschwingung wird durch den THDi angegeben. Ohne Zwischenkreis- oder
Netzdrosseln liegt der THDi eines Frequenzumrichters mit ungesteuertem Gleichrichter bei Werten >80%, mit angepasster
Netzdrossel reduziert sich dieser Wert auf ca. 45%, mit entsprechender Zwischenkreisdrossel lassen sich Werte <40%
erreichen (Achtung! Netzimpedanz berücksichtigen). Eine Reduzierung der Oberwellen bedeutet auch eine deutliche
Reduzierung des Eingangsstroms.
Frequenzumrichter, die an das öffentliche Niederspannungsversorgungsnetz angeschlossen werden, müssen Grenzwerte
für Oberschwingungsströme einhalten. Für Geräte mit einer Stromaufnahme ≤16A gilt die EN61000-3-2, für Geräte mit einer
Stromaufnahme >16A, ≤75A die EN61000-3-12. Für professionelle Geräte mit einer Bemessungsleistung >1kW sind in der
EN61000-3-2 noch keine Grenzwerte definiert. Bevor die Frequenzumrichter S1-00100SFE...S1-00130SFE an das
öffentliche Niederspannungsversorgungsnetz
versorgungsunternehmens eingeholt werden.
Folgende Frequenzumrichter halten die Grenzwerte mit den angegebenen Netzdrosseln ein:
FU-Typ
S1-00100...00130SFE
S1-00125HFEF*
S1-00170HFEF*
S1-00230HFEF*
S1-00320HFEF*
S1-00380HFEF*
Die Typen S1-00450HFEF...S1-02600HFEF besitzen standardmäßig eine integrierte Zwischenkreisdrossel.
*Die Geräte stimmen mit der EN61000-3-12 unter der Voraussetzung überein, dass die Kurzschlussleistung Ssc am
Anschlusspunkt der Kundenanlage mit dem öffentlichen Netz größer oder gleich den oben angegebenen Werten ist. Es liegt
in der Verantwortung des Installateurs oder Betreibers des Gerätes sicherzustellen, falls erforderlich nach Rücksprache mit
dem Netzbetreiber, dass dieses Gerät nur an einem Anschlusspunkt angeschlossen wird, dessen Ssc-Wert größer oder
gleich o.g. Wert ist. Sollen diese Geräte ohne Zwischenkreisdrossel oder entsprechende Netzdrossel an das öffentliche
Niederspannungsversorgungsnetz
Netzbetreibers eingeholt werden. Die angegebene Netzdrossel wird in die Netzzuleitung des Umrichters installiert.
3.6 Erhöhte Beanspruchung von Motoren bei Betrieb am Frequenzumrichter
Die Wicklungsisolierung von Motoren an spannungsgeführten Frequenzumrichtern ist größeren Belastungen ausgesetzt als
im Netzbetrieb. Ursache dafür ist die Steilheit und Häufigkeit der von Umrichtern erzeugten Spannungsimpulse.
Insbesondere bei kurzen Spannungsanstiegszeiten und langen Motorkabeln kommt es zu Reflexionen der
Spannungsimpulse und infolgedessen zu Spannungsüberhöhungen an den Motorklemmen. Neben dieser Kenngröße
Vpeak, die im Allgemeinen bis zum 2-fachen der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters betragen kann stellt auch
die Steilheit du/dt der Spannungsanstiege eine besondere Belastung für die Wicklungsisolation dar: Durch die ständig
auftretenden steilen Spannungsanstiegsflanken in Größenordnungen bis zu 10kV/µs altert die Wicklungsisolation vorzeitig.
Bei größeren Motoren bzw. Motoren mit langer, schlanker Bauart treten außerdem bei Umrichterbetrieb Lagerströme auf,
die zur Zerstörung der Lager führen können. Viele neue Motoren sind für diese Belastungen am Frequenzumrichter bei
Versorgungsspannungen von bis zu 400V ausgelegt. In der VDE 0530-25 / IEC 60034-25 werden diese besonderen
Anforderungen formuliert. Grundsätzlich sollte sichergestellt sein, dass der angeschlossene Motor für den Betrieb an
Frequenzumrichtern geeignet ist. Bei älteren Motoren oder Unsicherheit diesbezüglich kann der Einsatz von
Ausgangsfiltern/Motordrosseln oder Sinusfiltern zur Reduzierung der kritischen Größen sinnvoll sein. (siehe Motordrosseln,
Seite 84; Sinusfilter, Seite 85).
Genaue Angaben über Möglichkeiten Motoren an Frequenzumrichter zu betreiben, erhalten Sie von den entsprechenden
Motorenherstellern.
ungesteuertem Gleichrichter
angeschlossen
Netzdrossel
Anschlussgenehmigung des EVU erforderlich
DWSN4-00180
DWSN4-00180
DWSN4-00250
DWSN4-00350
DWSN4-00420
angeschlossen
haben einen nichtsinusförmigen
werden, muss
Ssc
1.622kVA
1.913kVA
2.495kVA
3.326kVA
3.908kVA
werden, dann muss
Eingangsstrom.
eine Genehmigung
Rsce
>120
>120
>120
>120
>120
dafür eine Anschlussgenehmigung
HITACHI S 1
Dieser
des Energie-
des
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