Schützen Sie Ihre Motoren: Die entscheidenden Vorteile von Leitungsdrosseln (Line Reactors)

Nutzen Sie derzeit einen Frequenzumrichter (VFD) in Ihrem Motorsystem? Falls ja, sind Sie sich möglicherweise der Schäden nicht bewusst, die VFD-Antriebe und andere Motorsteuergeräte an Ihrem laufenden Motor verursachen können. Dazu gehören elektrische Ströme und Oberschwingungen (Harmonische). Die Lösung? Eine kostengünstige, kompakte Komponente: die Leitungsdrossel (Line Reactor).

Leitungsdrosseln sind elektromagnetische Geräte, die als Induktivitäten fungieren, um Frequenzumrichter (VFDs) und andere Geräte vor elektrischen Störungen wie Spannungsspitzen, Überspannungen und Transienten zu schützen. Leitungsdrosseln begrenzen den Stromfluss und schädliche Oberschwingungen vom Antrieb.

Oberschwingungen (Harmonische) sind Stromverzerrungen, die durch den Betrieb nicht-linearer Lasten wie VFDs zusammen mit Ihrer Maschine entstehen. Nicht-lineare Lasten werden an Motoren angewendet, um Energiekosten zu senken und die Stromversorgung zu verbessern. Allerdings erzeugen diese Lasten harmonische Verzerrungen, da sie nicht-sinusoidale Ströme erzeugen. Wenn Sie Spannungsspitzen, Geräteüberhitzung oder häufige Maschinenausfälle feststellen, liegt wahrscheinlich eine harmonische Verzerrung vor. Leitungsdrosseln reduzieren Stromspitzen und Oberschwingungen durch Glättung der Wellenformen.

Die meisten Motorschäden resultieren aus elektrischen Störungen, die sich über Zeit aufbauen. Obwohl VFD-Antriebe die Maschineneffizienz steigern, sind sie hochsensibel gegenüber Spannungsspitzen und Transienten.

Drosselfunktionen: Leitungs- vs. Lastseite

Nun, da Sie verstehen, wie Leitungsdrosseln funktionieren, haben Sie zwei Optionen bei der Wahl einer Drossel für Ihr System. Drosseln können an zwei verschiedenen Stellen im System installiert werden und als Leitungs- (Line) oder Lastdrossel (Load Reactor) fungieren. Eine Leitungsdrossel (auch Eingangsddrossel) wird zwischen VFD und Stromquelle installiert, um den Antrieb zu schützen. Eine Lastdrossel (auch Ausgangsdrossel) wird zwischen VFD und Motor installiert, um den Motor zu schützen.

Leitungsdrosseln (Line Reactors)

Leitungsdrosseln werden auf der Stromverteilungsseite der Antriebszuleitung platziert. Sie stabilisieren elektrische Ströme bei Betrieb von VFDs und anderen Geräten. Zudem reduzieren sie Transienten und Oberschwingungen, die die Lebensdauer des Antriebs langfristig schädigen. Diese Drosseln wirken als Impedanz zwischen Stromquelle und VFD und verlangsamen so Oberschwingungen und Störungen wie Spannungsspitzen und -stösse. Sie schützen Ihren VFD und verlängern dessen Lebensdauer.

Leitungsstörungen und Oberschwingungen sind in vielen schweren Maschinen und in Anlagen üblich, wo Strom ständig ein- und ausgeschaltet wird. Beispiel: Toilettenspülung während gleichzeitig laufender Dusche. Solche ständigen Lastwechsel mit rapiden Änderungen können Schutzschalter auslösen. Mit einer installierten Leitungsdrossel lassen sich diese Leistungsspitzen eliminieren und Schaltauslösungen reduzieren.

Leitungsdrosseln sollten eingesetzt werden, wenn:

• Die Leitung anfällig für Überspannungen, Transienten und Oberschwingungen ist
• VFD-Geräte im Stromkreis verwendet werden
• Die gesamte harmonische Stromverzerrung (THID) des Antriebs 5 % übersteigt
• Schwerlastgeräte eingeschaltet werden oder Maschinen hohe Lastwechsel durchlaufen

Lastdrosseln (Load Reactors)

Lastdrosseln werden auf der Motoreingangsseite des Antriebs eingesetzt. Sie schützen den Motor, indem sie als Puffer fungieren, wenn eine grosse Distanz zwischen Motor und VFD besteht. Beim Einschalten erzeugt der Antrieb hochfrequente Störungen, die Spannungsspitzen verursachen. Lastdrosseln filtern Motorgeräusche und mindern durch lange Kabellängen verstärkte Störungen. Lastdrosseln werden empfohlen, wenn die Motorverkabelung mehr als 30 m (100 ft) beträgt.

Bei extremen Distanzen sollten dV/dt-Filter eingesetzt werden. Diese schützen den Motor ebenfalls, indem sie Spannungsspitzen von VFD-Geräten reduzieren. Ihr Unterschied zur Lastdrossel liegt im grösseren Schutzbereich. Sie kommen häufig in Förderbändern, Produktionslinien und anderen Maschinen/Anlagen mit langen Leitungslängen zum Einsatz. Bitte konsultieren Sie Ihren Fachtechniker, da weitere Elektronik in Ihrem System bei der Wahl von Drosseln oder Filtern berücksichtigt werden muss.

Lastdrosseln sollten eingesetzt werden, wenn:

• Motorverkabelung mehr als 30 m (100 ft) beträgt
• Maschine Spannungsspitzen durch ständiges Ein-/Ausschalten erfährt
• Motorseite des Antriebs Schutz benötigt bei VFD-Einsatz

Drossel-Impedanzen: 3 % oder 5 %

Wie wählen Sie eine Drossel, die Ihren VFD- und Motoranforderungen entspricht? Leitungsdrosseln werden durch Impedanz (% Impedanz der Last Z oder prozentualer effektiver Widerstand eines Stromkreises), Spannung und Strom definiert. Die Impedanz der Leitungsdrossel wird durch den vom VFD gezogenen Strom bestimmt. Der prozentuale Impedanzwert der Leitungsdrossel entspricht dem prozentualen Impedanzwert des Antriebs bei Volllast. Dies ist wichtig, da Leitungsdrosseln prozentual auf die Last des laufenden Geräts angewendet werden. Der Nennstrom wird als der von der Last benötigte Strom in Ampere angegeben.

Leitungsdrosseln werden üblicherweise mit 3 % oder 5 % Impedanz eingesetzt, d. h. der prozentuale Impedanzwert wird am Nennstrom des Geräts angewendet. Je höher der Strom durch die Drossel, desto höher der prozentuale Impedanzanteil. Gleiches gilt bei sinkendem Stromfluss.

Drei Prozent Impedanz sind am weitesten verbreitet, da sie den wahren Eingangsleistungsfaktor verbessern und Oberschwingungen sowie andere Störungen zwischen Antrieben reduzieren. Sie dienen zur Reduktion von Transienten und Verhinderung von Schutzschalterauslösungen. Fünf Prozent bieten dieselben Vorteile wie 3 %, werden aber bei extremen Oberschwingungsfällen eingesetzt.

Zehn Prozent Impedanz können besseren Motorschutz bieten, wenn der Motor weit vom VFD entfernt ist. Höhere Impedanzen sollten gemäss IEEE 519 eingesetzt werden, um Motorbetriebsgeräusche und -temperatur zu reduzieren. Wichtig: Impedanzen nicht überdimensionieren für die Last der Applikation.

Zusatzhinweise: IEEE 519 begrenzt die gesamte harmonische Verzerrung (THD) auf 5 %. Prozentuale Impedanzen wie 3 % und 5 % werden beide gleichermassen zur Minimierung von Netztransienten eingesetzt.

Warum sind Leitungsdrosseln wichtig?

Leitungsdrosseln werden von vielen Ingenieuren dringend empfohlen und sind im Vergleich zum Motorpreis kostengünstig und einfach zu installieren. Sie schützen nicht nur den VFD, sondern auch den Motor vor Störungen wie Transienten, Spannungsspitzen und -stössen. Zudem senken sie Oberschwingungen, die Motor und VFD langfristig schädigen. Leitungsdrosseln können in einer einzigen Installation für mehrere Geräte montiert werden.

Warum Sie eine Leitungsdrossel nutzen sollten:

• Reduziert Oberschwingungen und hält lokale Emissionswerte ein
• Reduziert Antriebsauslösungen beim Kondensatorschalten
• Reduziert Tiefe von Spannungskerben bei Thyristorsteuerung (SCR)
• Schützt DC-Link-Kondensatoren und Eingangsdiode
• Leitungsdrosseln werden empfohlen, wenn VFD-Geräte im Einsatz sind

Angesichts der hohen Kosten für neue VFDs und Motoren bieten Leitungsdrosseln eine kostengünstige Lösung, um Ihr System langfristig sicher und betriebsbereit zu halten. Leitungs-/Lastdrosseln sind eine kleine Investition, die extrem effektiv gegen Oberschwingungen und schädliche Störungen elektronischer Geräte wirkt. Trimantec bietet Leitungsdrosseln mit 3 %, 5 % und 10 % Impedanz, passend zu Ihren Geräteanforderungen. Wenn Sie unsicher sind, welche für Ihre Anwendung richtig ist, kontaktieren Sie unsere Vertriebsmitarbeiter – wir begleiten Sie durch den Prozess.