Wirkungsweise und Alterungsverhalten von Metalloxidvaristoren zum Überspannungsschutz bei repetierender, hochfrequenter Bean-spruchung in umrichtergespeisten Antriebssystemen

Abstract:
Überspannungsschutz bei modernen Drehstromantrieben wird heute üblicherweise durch Ursachenbekämpfung, z.B. Verwendung sehr kurzer Zuleitungen, den Einsatz von umrichterseitigen Filtern oder durch Verstärkung der Wicklungsisolation innerhalb der elektrischen Maschine betrieben. Hier wird ein neues Verfahren vorgestellt, die durch Wanderwellenvorgänge verursachten maschinenseitigen, transienten Überspannungen durch den Einsatz von Metalloxidvaristoren außerhalb der Maschine zu begrenzen. Der Reiz dieser Lösung liegt unter anderem darin, dass die Varistoren nicht im Strompfad der Maschine liegen, sondern parallel zu den Maschinenklemmen zwischen den Leitern und Erde angeschlossen sind und somit völlig unabhängig von der jeweiligen Maschinenleistung zu betrachten sind. Die Varistoren wirken dabei zum einen durch ihre spannungsbegrenzenden Eigenschaften aufgrund ihrer stark nichtlinearen Spannungs-Strom-Kennlinie, zum andern durch ihre große Eigenkapazität, die die Anstiegszeiten der Spannungsflanken vergrößert und damit die Spannungsverteilung innerhalb der Wicklung verbessert. Damit entlasten die Varistoren zwar dielektrisch die Maschinenisolation, sind aber wiederum selbst Beanspruchungen ausgesetzt, die zur elektrischen Alterung führen können. Das Alterungsverhalten ist daher sehr eingehend zu untersuchen und ggf. zu verbessern. Es wird daher auch ein Verfahren zur beschleunigten Alterungsprüfung der Varistoren unter der gegebenen Belastung einschließlich einer Interpretation der Ergebnisse vorgestellt.