Know How
Spannungsverteilung bei der Stoßspannung
Die Spannungsverteilung über die einzelnen Spulen ist bei der Stoßspannungsprüfung, abhängig von der Baugröße sehr unterschiedlich.
Langsamer Pulsanstieg
Bei kleineren Maschinen von z.B. 4 KW, ist der Spannungsverlauf über die Wicklung linear verteilt. Bei großen Maschinen von 100 KW und größer ist die Impulsspannung am Wicklungsanfang wesentlich höher, als nach dem ersten Drittel. Ein Beispiel mit einer Stoßspannungsprüfung zwischen V und Y soll dies verdeutlichen.
Schneller Pulsanstieg
Bei schnellem Pulsanstieg ist die Impulsspannung am Wicklungsanfang wesentlich höher, als nach dem ersten Drittel. Dies ist typisch für den Betrieb des Antriebs mit einem Frequenzumrichter. Ein Beispiel mit einer Stoßspannungsprüfung zwischen V und Y soll dies verdeutlichen.
Das nachfolgende Bild zeigt den Spannungsverlauf an einer 4 KW Maschine. Es wurde über eine Phase von U nach X gemessen. Die Phase hatte 6 Spulen mit jeweils 30 Windungen. Der Massepunkt der Messung war der Anschluss X.
Das nachfolgende Bild zeigt den Spannungsverlauf an einer 100 KW Maschine mit verschiedenen Impulssteilheiten. Es wurde über eine Phase von V nach Y gemessen. Die Phase hatte 9 Spulen. Der Massepunkt der Messung war der Anschluss Y. Es ist auch ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Anstiegszeit der Stoßspannung und der Spannungsverteilung innerhalb der Wicklung erkennbar.
Zu Beginn der Wicklung ist die Spannung sehr hoch. Abhängig von der Anstiegszeit des Impulses, fällt die Spannung in den folgenden Windungen und Spulen aber sehr schnell überproportional ab. Die Grafik zeigt das rein prinzipiell. Eine genaue Analyse des Spannungsverlaufs zeigt, dass dies von Motor zu Motor sehr unterschiedlich sein kann.
Man kann grundsätzlich sagen, dass gerade der Anfang einer Wicklung in der Praxis belasteter ist, als die restliche Wicklung. Beim heutigen Einsatz moderner Frequenzumrichtern steigt die Belastung umso mehr, je höher die Flankensteilheit der IGBTs im Frequenzumrichter ist. Und die Flankensteinheilt wird immer weiter zunehmen, um die Verluste im Umrichter zu reduzieren. Das bedeutet aber eine immer höhere Belastung der Wicklung.