Benutzer:Lothar Kupper
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Zur Person
- Benutzer Lothar Kupper
- staatlich geprüfter Techniker Fachrichtung Elektrotechnik Schwerpunkt Elektronik
- staatlich geprüfter Techniker Fachrichtung Elektrotechnik Schwerpunkt Energietechnik
- Elektrotechniker-Meister , Handwerk
- Baujahr '66
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- Gute Beiträge
Mitgewirkt / eigene Berichte :
- Artikel Stern-Dreieck-Schaltung ergänzt um das Kapitel "Umschaltstromspitze"
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Umschaltstromspitze bei Stern-Dreieck-Umschaltung
Die Stern-Dreieck-Schaltung wird eingesetzt um den Anlaufstrom eines Asynchronmotors in Dreieckschaltung zu begrenzen. Dabei wird der Motor in der Sternschaltung auf Drehzahl gebracht. Beim Umschalten wird dann theoretisch nur noch der Dreieckstrom benötigt, der der aktuellen Drehzahl entspricht. Somit wird der Einschaltstrom auf 1/3 gegenüber dem Strom bei Dreieck-Direkteinschaltung reduzieren. Jedoch kann beim Umschalten von Stern auf Dreieck die Netzphasen und Motorfeld in Opposition zueinander stehen. Dies führt zu Ausgleichsvorgängen was zu einer sehr hohe Umschaltstromspitze führen kann.
Praxisbeobachtung
Als Antrieb eines Kompressors wir ein Asynchronmotor mit 315 kW, In 544 A, betrieben. Der Motor startet den entlasteten Kompressor in einer Y-D-Schaltung. Als Energieversorgung wird ein 20/0,4 kV Transformator mit 800 kVA, Ik ~ 19 kA verwendet. Der Anschluss erfolgt Trafonah über 2 Leistungsschalter. Q1 in der Hauptverteilung mit In = 1250 A, Ik-Auslösung bei 18 kA, Charakteristik = Anlageschutz. Q2 mit In=630A, Ik-Auslösung = 8kA, Charakteristik = Anlageschutz. Bei Verwendung der ungünstigen Verschaltung lösen beide Schalter beim Umschalten von Stern nach Dreieck unverzögert aus. Bei Verwendung der günstigen Verschaltung löst keiner der Schalter aus.
Spannungsvektoren
Die Umschaltstromspitze ist abhängig von der Lage des neuen Ankerfeldes (L1, L2, L3) zum neue aufzubauenden (L1’, L2’, L3’) und zur Spannung des zusammenbrechenden Läuferfeldes (L1’-N, ) . Bei ungünstiger Verschaltung können Stromspitzen entstehen die über dem Anlaufstrom bei Dreieck-Direkteinschaltung liegen [1] [2]. Die Folge ist das Ansprechen der korrekt ausgewählten Kurzschlusseinrichtungen. Weitere Folgen sind, das verschweißen, bzw. Kontaktabbrand an den Kontakten des Dreieckschützes und hohe dynamische Belastungen des Motors.
Je nach der äußeren Beschaltung der Außenleiter zu den Wicklungen kann die Umschaltstromspitze bis zum 2-fachen des Stromes bei Direkteinschaltung auf Dreieck betragen. Dieser
Umschaltstrom wird vermindert wenn die Vorzugsschaltung für Stern-Dreieck-Starter verwendet wird. Bei ungünstiger Wahl der Außenleiter zu den Motorwicklungen ergibt sich folgendes Zeigerdiagramm. Es wird deutlich, dass ΔU wesentlich größer ist.
Die Lage der Spannungs-Vektoren ist auch von der Dauer der Umschaltpause abhängig. Somit auch die Höhe der Umschaltstromspitze. Eine Umschaltpause ist jedoch notwendig um den ungelöschten Lichtbogen ( Ausschaltfunken ) des Y-Schützes zusammenbrechen zu lassen, bis das D-Schütz zuschaltet. Aus Umschaltzeit wird min. 50 ms empfohlen [3] [4]. Ein pausenfreies Umschalten ist mit einer speziellen Anlaufelektroniken möglich. Ein unterbrechungsloses Umschalten ist auch mit zusätzlichem Schütz und Transitionswiderständen möglich [5].
Verbindung Außenleiter zu Motorwicklungen
Eine Auswahl von möglichen Beschaltungen zeigt in Bild 4 obere Reihe, Mitte die Vorzugsschaltung für den Rechtslauf. Die Gedankenstütze für die Verdrahtung bei Rechtslauf, mit dem Sternschütz einfach die Sternbrücken am Motorklemmbrett nachzubilden, für zur „ungünstige“ Verdrahtungsvariante ( Bild 4, obere Reihe, rechts).
Bei einer Umverdrahtung von Rechts nach Linkslauf ist es nicht ausreichend, zwei beliebige Phasen zu tauchen. Es würde die „ungünstige“ Verdrahtungsvariante für Linkslauf entstehen. Für den Linkslauf kann die Gedankenstütze „Sternschütz ersetzt Sternbrücken“ ( Bild 4, untere Reihe, rechts ) verwendet werden.
Schaltung Laststromkreise
Bei Verwendung der günstigen Verschaltung ergeben sich die folgende Hauptstromkreis.
Im Bild 5 zeigt die Vorzugsschaltung für den Rechtslauf .Die stromtragenden Leiter ( Spannung steht in der gesamten Schaltung an) sind, zugehörig zu den Außenleitern, farbig gekennzeichnet.
Bild 6 zeigt die Vorzugsschaltung für den Linkslauf.
Zur Übersichtlichkeit wurde ein Hauptstromkreis mit 5 Schützen gewählt. Es sind auch andere Schaltungen mit weniger Schützen möglich . [6] [7]
Quellen
- ↑ Fachzeitschrift "Elektrotechnik" (CH) 2/1978, Seite 53, "Rechts und Linkslauf der Motoren bei YD-Anlauf", L. Vercelli, Fa. Sprecher & Schuh AG, CH-5000 Aarau
- ↑ Siemens, Funktionsbeispiel Nr. CD_FE_III_001_DE.pdf, "Stern-Dreieck-Schalten von Drehstrommotoren Verringern der Umschaltstromspitze"
- ↑ Moeller, Datenblatt DIL-Leistungsschütze
- ↑ Siemens, "Schalten, Schützen, Verteilen in Niederspannungsnetzen", 4. Auflage, Seite 572
- ↑ Siemens, "Schalten, Schützen, Verteilen in Niederspannungsnetzen", 4. Auflage, Seite 574, Bild 9.3/3
- ↑ Moeller, „Moeller-Schaltungsbuch 2006“ , Seite 8-45
- ↑ Siemens, "Schalten, Schützen, Verteilen in Niederspannungsnetzen", 4. Auflage, Seite 571
