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Schaltung zur Verringerung der Belastung durch Common-Mode-Stroeme bei umrichtergespeisten Drehfeldmaschinen grosser Leistung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000013149D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 7 (2003-07-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 1 page(s) / 51K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Durch Umrichterspeisung entsteht bei Drehstrommaschinen neben dem Drehspannungssystem ein eigenes Nullspannungssystem, bei dem sich eine Spannung (Common-Mode-Spannung) zwischen jeder Phase und dem Nullpotential (Erde) aufbaut. Diese Spannungen resultieren aus Oberwellen, die durch schnellschaltende Umrichter erzeugt werden. Oftmals werden Umrichter, die galvanisch getrennte Wicklungen der Drehstrommaschine speisen, parallel betrieben, was die Oberwellen zusaetzlich verstaerkt. Die Common-Mode-Spannungen sind vom Betrag und Frequenz in jeder Phase annaehernd gleich und bilden ueber unvermeidliche parasitaere Kapazitaeten Stroeme aus (Common-Mode-Stroeme), die ueber die Maschinenlager zum Nullpotential abfliessen und dabei u.U. die Lager zerstoeren. Um das zu unterbinden, werden Maschinenlager isoliert oder die Welle elektrisch mit dem Nullpotential verbunden (geerdet). Auch werden Filter, die die Oberwellen eindaemmen an den Eingangsklemmen eingesetzt. Der erzielte Effekt steht jedoch in keinem Verhaeltnis zum Aufwand. Diese Neuentwicklung ermoeglicht eine einfache Reduzierung der Oberwellen bei Drehstrommaschinen mit einer Anzahl von Wicklungssystemen z > 1 (in der Regel z = 2). Hierbei werden Umrichter nicht parallel sondern getrennt betrieben. Sie werden um 360°/ z versetzt getaktet, dass die Grundschwingung (Netzfrequenz) erhalten bleibt, waehrend die Oberwellen sich gegenseitig fast vollstaendig ausloeschen und sich die Common-Mode-Spannungen damit aufheben. Die Anzahl der Wicklungssysteme z gibt an, wie viele Umrichter die Maschine speisen.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J03468.doc page: 1

Schaltung zur Verringerung der Belastung durch Common-Mode-Stroeme bei umrichtergespeisten Drehfeldmaschinen grosser Leistung

Idea: Dr. Karsten Brach, DE-Berlin

Durch Umrichterspeisung entsteht bei Drehstrommaschinen neben dem Drehspannungssystem ein eigenes Nullspannungssystem, bei dem sich eine Spannung (Common-Mode-Spannung) zwischen jeder Phase und dem Nullpotential (Erde) aufbaut. Diese Spannungen resultieren aus Oberwellen, die durch schnellschaltende Umrichter erzeugt werden. Oftmals werden Umrichter, die galvanisch getrennte Wicklungen der Drehstrommaschine speisen, parallel betrieben, was die Oberwellen zusaetzlich verstaerkt.

Die Common-Mode-Spannungen sind vom Betrag und Frequenz in jeder Phase annaehernd gleich und bilden ueber unvermeidliche parasitaere Kapazitaeten Stroeme aus (Common-Mode-Stroeme), die ueber die Maschinenlager zum Nullpotential abfliessen und dabei u.U. die Lager zerstoeren. Um das zu unterbinden, werden Maschinenlager isoliert oder die Welle elektrisch mit dem Nullpotential verbunden (geerdet). Auch werden Filter, die die Oberwellen eindaemmen an den Eingangsklemmen eingesetzt. Der erzielte Effekt steht jedoch in keinem Verhaeltnis zum Aufwand.

Diese Neuentwicklung ermoeglicht eine einfache Reduzierung der Oberwellen bei Drehstrommaschinen mit einer Anzahl von Wicklungssystemen z > 1 (in der Regel z = 2). Hierbei werden Umrichter nicht parallel sondern getrennt betrieben. Sie werden...