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Untersuchung des Auslöseverhaltens von stromabhängigen Motorschutzeinrichtungen bei oberschwingungsbehafteten Strömen variabler Frequenz

20.11.2023

Werden elektrische Maschinen (Asynchronmaschinen oder netzstartfähige permanentmagneterregte Synchronmaschinen) im Gruppenbetrieb an einem Frequenzumrichter betrieben, so muss die Ausgangsstrombegrenzung des Frequenzumrichters mindestens auf den Bemessungs-Summenstrom aller von diesem Umrichter versorgten Maschinen eingestellt sein.
Die Konsequenz daraus ist aber, dass bei einem blockierten Motor nahezu dieselben Verhältnisse wie bei Netzbetrieb herrschen, der Anzugstrom nur durch den Motor begrenzt wird und die Ströme in der Größenordnung des Anzugstromes bei Netzbetrieb liegen.
Rotorkritische Motoren lassen sich unter diesen Bedingungen im Blockierfall oftmals nicht durch die in der Statorwicklung vorhandenen PTC-Temperatursensoren schützen, der Rotor würde für die bescheinigte Temperaturklasse, z.B. T3, zündfähige Temperaturen annehmen.
Zusätzlich ist daher in der Motorzuleitung eine zeitabhängige Überstromschutzeinrichtung, „Motorschutzschalter“, vorzusehen, die den Motor innerhalb der zulässigen Blockierzeit tE abschalten muss.
Im Rahmen einer von der Technischen Universität Braunschweig, Institut für elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen und der PTB-Arbeitsgruppe 3.63 betreuten Masterarbeit werden aktuell das Auslöseverhalten handelsüblicher Motorschutzschalter bei Frequenzen im Bereich 5 Hz – 100 Hz sowie bei oberschwingungsbehafteten Strömen untersucht. In einem nächsten Schritt ist geplant, den Einfluss der Motorfrequenz und der am Ausgang realer Umrichter auftretenden Oberschwingungen auf die Zeit tE der Maschine zu untersuchen und Bedingungen festzulegen, unter denen Motoren in der Zündschutzart Ex eb auch im Gruppenbetrieb am Frequenzumrichter sicher betrieben werden können.