Höherfrequente Parasitäreffekte in umrichtergespeisten elektrischen Antrieben

Hintergrund

• Moderne umrichtergespeiste Antriebe werden mit rasch schaltenden IGBT-Umrichtern (IGBT: Insulated-Gate Bipolar Transistor) ausgerüstet, die mittlerweile mit Sperrspanungen bis ca. 6 kV verfügbar sind.
• Das rasche Schalten innerhalb weniger Nanosekunden von Null auf volle Zwischenkreisspannung löst einen Wanderwellenvorgang zwischen Umrichter und Maschine aus, der auf Grund der Reflexionen an den Motorklemmen eine deutliche Spannungserhöhung in der Maschine mit sich bringt.
• Zusätzlich bedingen die hochfrequenten Nullspannungen zusätzliche parsitäre hochfrequente Ströme in den Maschinen, z. B. Lagerströme, die die Lager binnen kurzer Zeit ausfallen lassen.
• Die zusätzliche Spannungsbeanspruchung der Wicklung hat dazu geführt, dass selbst Niederspannungswicklungen für Umrichterspeisung besonders isoliert werden müssen.
• Als Abhilfe sind Filter am Umrichterausgang, Motorfilter (am Motoreingang), spezielle Wicklungstopologien zum Schutz der ersten Spule im Motor (wegen der nichtlinearen Verteilung der Spannung in der Wicklung) und die Entwicklung höherwertiger Isolierstoffe auch für Nieder- und Mittelspannungsmaschinen bekannt.