EDBEMV!PZh. Ä!PZhä. Elektromagnetische Verträglichkeit. Global Drive Grundlagen für den Einsatz von Antriebsreglern in Maschinen und Anlagen

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1 EDBEMV!PZh Ä!PZhä L Elektromagnetische Verträglichkeit Global Drive Grundlagen für den Einsatz von Antriebsreglern in Maschinen und Anlagen

2 2003 Lenze Drive Systems GmbH Ohne besondere schriftliche Genehmigung von Lenze Drive Systems GmbH darf kein Teildieser Dokumentationvervielfältigt oderdritten zugänglichgemacht werden. Wir haben alleangaben indieser Dokumentationmit größtersorgfalt zusammengestelltund aufübereinstimmung mitder beschriebenenhard- undsoftware geprüft. Trotzdem können wir Abweichungen nicht ganz ausschließen. Wir übernehmen keine juristische Verantwortung oder Haftung für Schäden, die dadurch eventuell entstehen. Notwendige Korrekturen werden wir in die nachfolgenden Auflagen einarbeiten. Stand /2003

3 Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort Allgemeines Kostensituation bei EMV-Maßnahmen Rechtsgrundlagen der EMV EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe Einsatzort Anforderungen der EN zur Störaussendung Störbereiche bei Frequenzumrichtern EMV-Störeinkopplungen Galvanische Kopplung Kapazitive Kopplung Induktive Kopplung Schirmung Anschlusstechnik der Schirmung Was muss bei der Schirmung beachtet werden? Motorleitungen Steuerleitungen EMV-gerechter Aufbau Spezifikation geschirmter Leitungen beim EMV-gerechten Aufbau Ausführung der Motorleitung Ausführung der Leitungen für DC-Anschluss und Bremswiderstand Ausführung der Steuerleitungen Im Schaltschrank Eigenschaften der Montageplatte Montage der Komponenten Leitungen richtig verlegen Anschlusstechnik der Erdung Hinweise für die Leitungsführung im Schaltschrank EMV-gerechte Verdrahtung ausserhalb des Schaltschrankes Allgemein Netzseitige Verdrahtung Motorseitige Verdrahtung l EDBEMV DE 1.3 3

4 Inhaltsverzeichnis 7 Begrenzung von Oberschwingungsströmen im Versorgungsnetz Kompensationseinrichtungen Potentialausgleich Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter) Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen EDBEMV DE 1.3 l

5 Vorwort und Allgemeines 1 Vorwort 1.1 Allgemeines Der Einsatz von elektronischen Schaltungen in unserer technisierten Welt steigt ständig. Frequenzumrichter, Bus-Systeme, Messwertaufnehmer usw. sollen auf kleinstem Raum gemeinsam zufriedenstellend arbeiten. Dies ist nur möglich, wenn auf ausreichende elektromagnetische Verträglichkeit EMV geachtet wird. Dabei obliegt es überwiegend dem Anlagenbauer / Maschinenhersteller, für einen EMV-gerechten Aufbau und Verdrahtung der Anlage Sorge zu tragen. Um die EMV-Problematik überschauend beurteilen zu können, ist es wichtig, die Ursachen und AuswirkungenvonEMV-Störungenzu kennen. Mit diesem Wissen könnendie optimalenemv-maßnahmen abgeleitet werden. Die vorliegende Broschüre dient daher als Ratgeber. 1.2 Kostensituation bei EMV -Maßnahmen 100 Projektierungsphase Inbetriebnahmephase Betriebsphase Kostenfaktor 10 1 Realisierungszeitpunkt Abb. 1 Projekt EMV-Maßnahmen - Kostenentwicklung Die Einbindung erforderlicher EMV-Maßnahmen hat bereits in der Projektierungsphase zu erfolgen. Bei Berücksichtigung der EMV-Maßnahmen in der Projektierungsphase werden erhebliche Kosten gespart. In der Inbetriebnahme- und Betriebsphase steigen diese Kosten auf ein Vielfaches an. l EDBEMV DE 1.3 5

6 Rechtsgrundlagen der EMV 2 Rechtsgrundlagen der EMV Die Rechtsgrundlage bilden die EMV-Richtlinie und deren Umsetzung durch die nationale Gesetzgebung in den EU-Mitgliedsländern. In Deutschland sind dies das seit 1996 geltende EMV-Gesetz und seine Ausführungsbestimmungen. Als zentrale Anforderung gilt sinngemäß, dass beim Betrieb von elektrischen und elektronischen Geräten, Systemen oder Einrichtungen keine unzulässigen gegenseitigen Störungen oder Beeinträchtigungen auftreten dürfen. Im Sinne der Anforderungen aus der EMV-Richtlinie können unterschiedliche Ausprägungen bei der Produktbemessung vorliegen. Maßgeblich für das EMV-Verhalten einer elektrischen oder elektronischen Einrichtung sind deren Störaussendungen (Emissionen), deren Störfestigkeit (Immunität). Im Hinblick auf die EMV-Eigenschaften bestehen in jedem Fall besondere Anforderungen an die Informationspflicht des Herstellers bzw. In-Verkehr-Bringers. Lenze beschreibt in der Dokumentation (Betriebsanleitung) neben einer Spezifizierung der Normenkonformität auch detaillierte Installationshinweise. 2.1 EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe Die EMV-Produktnorm EN legt Grenzwerte und Prüfverfahren für Antriebe fest. Sie umfasst das elektrische Antriebssystem vom Netzanschluss bis zum Wellenabgang des Motors, berücksichtigt unterschiedliche Vertriebswege, unterschiedliche Umgebungen (Wohnbereich/Industriebereich), äußere Anschlüsse (ports) und interne Schnittstellen (interfaces). Zudem legt die Norm EN Bewertungskriterien für das Betriebsverhalten bei Störeinwirkung an den äußeren Anschlüssen und den internen Schnittstellen fest und enthält Anforderungen zur Störfestigkeit entsprechend der Umgebung am Einsatzort. 2.2 Einsatzort Der Einsatzort wird in zwei so genannte Umgebungen eingeteilt: Erste Umgebung Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich: Umgebung, die Wohnbereiche enthält und Einrichtungen, die ohne Zwischentransformator direkt an ein Niederspannungsnetz angeschlossen sind, das Wohngebäude versorgt. Zweite Umgebung Industriebereich: Einrichtungen, die nicht direkt an ein Niederspannungsnetz zur Versorgung von Wohnbereichen angeschlossen sind. 6 EDBEMV DE 1.3 l

7 Rechtsgrundlagen der EMV 2.3 Anforderungen der EN zur Störaussendung Abhängig von den Umgebungen am Einsatzort definiert die EN Grenzwerte. Für den niederfrequenten Bereich (< 9 khz) sind Grenzwerte definiert für Oberschwingungen (EN /-12) Spannungsschwankungen / Flicker (EN /-11) Kommutierungseinbrüche der Netzspannung (EN ) Für den hochfrequenten Bereich (> 9 khz) sind Grenzwerte definiert für Störspannungen (EN bzw. EN 55022) Störstrahlungen (EN bzw. EN 55022) Neben der funktionalen Aufgabe einer Komponente, Maschine oder Anlage sind auch die EMV- Maßnahmen bereits in der Planungsphase zu beachten. Nur dort ist eine kostengünstige Berücksichtigung von EMV-Belangen möglich. In der Testphase oder gar im Betrieb reduzieren sich die möglichen Maßnahmen drastisch, und die Kosten steigen (siehe Punkt 1.2). Verantwortlich für die Einhaltung der Normen (CE-Kennzeichnung) ist letztendlich derjenige, der eine Maschine oder Anlage in Verkehr bringt. Es ist daher wichtig, dass der Hersteller oder Errichter einer Maschine oder Anlage bereits beim Kauf der Komponenten darauf achtet, dass die EMV- Belange berücksichtigt sind und Angaben vorhanden sind, wie die Konformität zur EMV-Richtlinie zu erreichen ist. Störniveau Störpegel mit Funktionsbeeinträchtigung: Funktionsbeeinträchtigungen treten bei Geräten oder Systemen ein Toleranzbereich der Störfestigkeit Störpegel ohne Funktionsbeeinträchtigung (Immunitätsschwelle): Genormter Störfestigkeits-Pegel, bis zu dem ein Gerät oder System ohne Funktionsbeeinträchtigung arbeitet Frequenz Elektromagnetisch verträglicher Störpegel: maximaler in einer beliebigen Umgebung zu erwartender Störpegel Störstrahlungsgrenzwert: maximaler Störstrahlungspegel, den ein Gerät aussenden darf Abb. 2 Anforderungen zur Störaussendung l EDBEMV DE 1.3 7

8 Störbereiche bei Frequenzumrichtern 3 Störbereiche bei Frequenzumrichtern Übersicht über die Störbereiche von Frequenzumrichtern Netzstromoberschwingungen Störaussendung leitungsgebunden leitungsgebunden nicht leitungsgebunden (Strahlung) Frequenzbereich ,5 khz 150 khz MHz 30 MHz... 1 GHz Ursache Nicht sinusförmiger Netzstrom Schnelles Schalten der Leistungsendstufen und Schaltnetzteile. Durch deren galvanische Verbindung erfolgt Störeinkopplung zum Netzeingang. Schaltflanken der Leistungsendstufen mit hohem du/dt beinhalten Oberwellen hoher Frequenzen, die als Sender in Verbindung mit den Motorleitungen (Antenne) Störungen ausstrahlen. Auswirkung Gegenmaßnahmen Norm für Grenzwertklasse A (Industrie) Norm für Grenzwertklasse B (Wohnbereich) Erhöhter eff. Netzstrom zusätzliche Erwärmung von Netzversorgungstrafos Netzdrossel PFC (Power-Factor-Correction) Netzseitige Störeinkopplung in andere Verbraucher am gleichen Netz (galvanische Verbindung) Netzseitige Funkentstörfilter (intern / extern) EN EN EN EN : Elektrische Betriebsmittel Netzstrom < 16 A oder Eingangsleistung < 1 kw EN EN Störstrahlung von Umrichter und Motorleitung auf andere hochohmige Steuersignalleitungen in räumlicher Nähe Schirmung von Umrichter und Motorleitung keine Schirmunterbrechungen optimale Schirmauflage kurze ungeschirmte Drahtenden Abb. 3 Leistungsteil des Spannungszwischenkreisumrichters Ungesteuerter Eingangsgleichrichter Gleischspannungszwischenkreis Dreiphasiger Wechselrichter Einschaltschutz Zwischenkreiskondensatoren 8 EDBEMV DE 1.3 l

9 EMV-Störeinkopplungen 4 EMV-Störeinkopplungen Die Einkopplung von EMV-Störungen ist durch verschiedene Koppelmechanismen gekennzeichnet. Der jeweilige Koppelmechanismus bildet die Übertragungsstrecke zwischen der Störquelle und der Störsenke. Es gibt 4 unterschiedliche Koppelmechanismen: Elektromagn. Umgebung (Störquellen) Galvanische Kopplung Kapazitive Kopplung Induktive Kopplung Strahlungskopplung* Empfänger (Störsenke) * Kombination aus kapazitiver und induktiver Kopplung Abb. 4 EMV: Koppelmechanismen Die Intensität der Störeinkopplung kann durch verschiedene Maßnahmen reduziert werden: Beim Sender Schirmung Filterung Störquelle (Sender) Beim Koppelmechanismus Schirmung Leitungstopologie Lichtleiter (galvanische Trennung) Koppelmechanismus (Pfad) Beim Empfänger Schirmung Filterung Schaltungskonzept Störsenke (Empfänger) l EDBEMV DE 1.3 9

10 EMV-Störeinkopplungen 4.1 Galvanische Kopplung U2 SPS Galvanische Kopplung entsteht bei Benutzung derselben Leitungsabschnitte durch mehrere Stromkreise. Ursachen Masse- und Erdverbindungen Kopplung verschiedener Stromkreise Erdschleifen U1 Gegenmaßnahmen Kurze gemeinsame Bezugsleiter Potentialtrennung zwischen den Systemen (Trafo, Relais,...) Störspannung 4.2 Kapazitive Kopplung Koppelstrom Kapazitive Kopplung entsteht durch die Einwirkung elektrischer Felder auf benachbarte Leitungen. U1 U2 Ursachen Starkstrom- / Signalleitungen Schalten von Induktivitäten Parallele Leitungsführung Gegenmaßnahmen Leitungsabstand vergrößern Parallele Leitungslänge verringern Leitungsabschirmung Reduzierung der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit (du/dt) 4.3 Induktive Kopplung Stromkreis 1 I Induktive Kopplung entsteht durch Einwirkung magnetischer Felder auf benachbarte Leitungen. Ursachen Schalten hoher Ströme Schalten von Kapazitäten Parallele Leitungsführung U Koppelinduktivität Gegenmaßnahmen Leitungsabstand vergrößern Parallele Leitungslänge verringern Verdrillen von Hin- und Rückleiter Reduzierung der Stromanstiegsgeschwindigkeit (di/dt) Stromkreis 2 10 EDBEMV DE 1.3 l

11 Schirmung 5 Schirmung 5.1 Anschlusstechnik der Schirmung Die Qualität der Schirmung wird bestimmt durch: eine gute Schirmanbindung: Schirm großflächig auflegen. einen niedrigen Schirmwiderstand: Nur Schirme mit verzinntem oder vernickeltem Kupfer-Geflecht verwenden! Schirme aus Stahlgeflecht sind ungeeignet. 5.2 Was muss bei der Schirmung beachtet werden? Schirmanschluss immer mittels leitender Schelle großflächig auf der leitenden und geerdeten Schaltschrankgrundplatte auflegen. Schirmanschluss direkt am vorgesehenen Geräteschirmblech auflegen. Schirmanschluss nicht nur an der Kabelabfangschiene auflegen. Die ungeschirmten Anschlussenden sind so kurz wie möglich auszuführen. Kurze ungeschirmte Leitungsenden Klemmen separiert, minimaler Abstand: 100 mm Abstand zwischen den Schirmschellen für Steuerleitung und Motorleitung: minimal 50 mm Abb. 5 Schirmung bei Frequenzumrichtern l EDBEMV DE

12 Schirmung 5.3 Motorleitungen Ist die Unterbrechung der Motorleitungen durch Drosseln oder Klemmen unbedingt erforderlich, ist die ungeschirmte Leitung höchstens in einer Länge von 40 - max. 100 mm auszuführen (je nach Leitungsquerschnitt). Ist die Unterbrechung der Motorleitung durch Schütze, Schalter, Klemmen erforderlich, so sind diese räumlich von anderen Komponenten getrennt aufzubauen. (min. 100 mm Abstand) Bei Kabellängen bis 500 mm kann auf eine zweite Schirmauflage (Schirmanschluss) verzichtet werden. Motorzuleitung max. 500mm Schirmgeflecht Kabeldurchführung großflächige Kontaktierung des Kabelschirmes Schrumpfschlauch EMV-gerechte Verschraubung für Kabeldurchführungen mit hoher Schutzart. 5.4 Steuerleitungen Die Leitungen der analogen und digitalen Ein- und Ausgänge geschirmt ausführen. Wenn kurze (bis 200 mm) nicht abgeschirmte Leitungen verwendet werden, diese immer verdrillen. Bei den analogen Leitungen muss die Schirmauflage einseitig auf der Umrichterseite erfolgen. Bei ungünstigen Verhältnissen (sehr lange Leitung, hohe Störbeeinflussung) kann bei analogen Leitungen das eine Schirmende über einen Kondensator (z. B. 10 nf/250 V) an PE-Potential gelegt werden, um eine bessere Schirmwirkung zu erreichen (siehe Skizze). Bei den digitalen Leitungen muss die Schirmauflage zweiseitig erfolgen. Die Schirmauflagen der Steuerleitungen sollen min. 50 mm Abstand zu den Schirmanschlüssen der Motor- und DC-Leitungen aufweisen. Abb. 6 Schirmung langer analoger Steuerleitungen 12 EDBEMV DE 1.3 l

13 EMV-gerechter Aufbau 6 EMV-gerechter Aufbau 6.1 Spezifikation geschirmter Leitungen beim EMV-gerechten Aufbau Ausführung der Motorleitung Nur abgeschirmte, 4-adrige Motorleitung verwenden (Ader U, V, W, PE und Außenschirm). Gute Abschirmwirkung erreichen Leitungen mit einem YCY-Kupfergeflecht, weniger geeignet sind Leitungen mit SY-Stahlarmierung (hoher Schirmwiderstand). Überdeckungsgrad des Schirmgeflechts: Mindestens 70 bis 80 % mit Überdeckungswinkel 90 Kapazitätsarme Leitungen verwenden, um die Ableitströme zu minimieren. Die Werte sind abhängig vom Querschnitt der Leitungen. Die Nennspannung der Motorleitung für den Umrichterbetrieb beträgt Uo/U= 0,6/1 kv. Die Eignung der Leitungen für die geforderten Approbationen am Einsatzort (z. B. UL) beachten. Die EMV-Sicherheit des Anschlusses für die Temperaturüberwachung des Motors ist abhängig von der Verlegeart der geschirmten Verbindungsleitung. EMV-Sicherheit Verlegeart Bemerkung sehr gut Motorleitung und PTC/Thermokontakt-Leitung getrennt verlegt Ideale Verlegeart mit sehr geringen Störeinkopplungen PTC/Thermokontakt-Leitung wie eine Steuerleitung behandeln mittel Motorleitung und PTC/Thermokontakt-Leitung gemeinsam verlegt mit getrennten Schirmen Verlegeart erlaubt, aber höhere Störeinkopplungen ungünstig Motorleitung und PTC/Thermokontakt-Leitung gemeinsam verlegt mit gemeinsamem Schirm Energiereiche Störeinkopplungen Ausführung der Leitungen für DC-Anschluss und Bremswiderstand Diese DC-Leitungen müssen wie die Motorleitung ausgeführt sein. Schirmung Nennspannung Approbation Auf kapazitätsarme Ausführungen kann aufgrund der geringen Länge verzichtet werden Ausführung der Steuerleitungen Steuerleitungen geschirmt ausführen, um Störeinkopplungen zu minimieren. l EDBEMV DE

14 EMV-gerechter Aufbau 6.2 Im Schaltschrank Eigenschaften der Montageplatte Ausschließlich Montageplatten mit elektrisch leitender Oberfläche (verzinkt oder aus V2A) verwenden. Lackierte Montageplatten sind ungeeignet, selbst wenn an den Kontaktflächen der Lack entfernt wird. Bei Verwendung mehrerer Montageplatten, müssen diese großflächig leitend miteinander verbunden werden (z. B. mit Masseband) Montage der Komponenten Antriebsregler und Funkentstörfilter großflächig zur geerdeten Montageplatte kontaktieren. Keine Hutschienenmontage! Leitungen richtig verlegen Verlegung der Motorleitung immer getrennt von Steuerleitungen und Netzleitungen. Separate Klemmen für die Motorleitung(en) am Schaltschrankeintritt installieren, mindestens 100 mm von allen anderen Klemmen entfernt. Verlegung der Leitungen immer nahe an der Montageplatte (Bezugspotential), da frei schwebende Leitungen wie Antennen wirken. Leitungsführung möglichst geradlinig zu den Anschlussklemmen (keine Kabelknäuel )! Eigenen Kabelkanal für Netzleitungen und Steuerleitungen verwenden. Unterschiedliche Leitungsarten in einem Kabelkanal nicht mischen. Motorleitungen niemals parallel zu Netzleitungen und Steuerleitungen verlegen. Motorleitung möglichst senkrecht mit Netzleitungen und Steuerleitungen kreuzen. Ungeschirmte Leitungen des gleichen Stromkreises (Hin- und Rückleiter) verdrillen bzw. die Fläche zwischen Hin- und Rückleiter möglichst klein halten. Koppelkapazitäten und -Induktivitäten durch unnötige Leitungslängen und Reserveschleifen minimieren. Kabelenden unbenutzter Leitungen zum Bezugspotential kurzschliessen Anschlusstechnik der Erdung Alle Komponenten (Antriebsregler, Funkentstörfilter, Filter, Drosseln) an einen zentralen Erdungspunkt (Schaltschrankmontageplatte) anschließen. Erdungssystem sternförmig aufbauen. Die entsprechenden Mindestquerschnitte der Leitungen einhalten. 14 EDBEMV DE 1.3 l

15 EMV-gerechter Aufbau Hinweise für die Leitungsführung im Schaltschrank Separierung der heißen Motorleitung von Steuer-, Signal- und Netzleitungen: Motor- und Signalleitungen nie parallel verlegen und nur rechtwinkelig kreuzen. Die Leitungen einer 24 V Versorgungsspannung sind über die gesamte Länge eng beieinander zu verlegen, damit keine Schleifen gebildet werden. Netzsicherungen Netzschütze Kabelkanal für Signal- und Netzleitungen Sicherungen 24V-Netzteil SPS Relais netzseitige Filter 8200 vector Motorschütze netzseitige Filter 8200 vector Kabelkanal für Motorleitungen Verdrahtungsklemmen Abb. 7 Leitungsführung im Schaltschrank l EDBEMV DE

16 EMV-gerechter Aufbau 6.3 EMV-gerechte Verdrahtung ausserhalb des Schaltschrankes Allgemein Hinweise für Verlegung von Leitungen außerhalb des Schaltschrankes: Ein größerer Leitungsabstand zwischen den Leitungen bei größeren Leitungslängen ist notwendig. Bei paralleler Leitungsführung (Kabeltrassen) von Leitungen mit unterschiedlicher Signalart kann die Störbeeinflussung durch eine metallische Trennwand oder durch getrennte Leitungskanäle minimiert werden. Abb. 8 Leitungsführung mit Trennwand Abb. 9 Leitungsführung mit getrenntem Kabelkanal Netzseitige Verdrahtung Antriebsregler, Netzdrossel oder Funkentstörfilter dürfen über Einzeladern oder ungeschirmte Leitungen an das Netz anschlossen werden. Der Leitungsquerschnitt muss für die zugeordnete Absicherung bemessen sein (VDE 0160) Motorseitige Verdrahtung Stop! Die Motorleitung ist mit einer hohen Störintensität behaftet. Daher gilt: Die Motorleitung darf keine weiteren Leitungen enthalten (z. B. für Bremsenansteuerung, für Fremdlüfter usw.). Ausnahme ist die Leitung der Temperaturüberwachung des Motors. Geschirmte, kapazitätsarme Motorleitungen verwenden. Die Zuleitung für die Temperaturüberwachung des Motors (PTC oder Thermokontakt) abgeschirmt ausführen und getrennt von der Motorleitung verlegen. 16 EDBEMV DE 1.3 l

17 Oberschwingungsströme im Versorgungsnetz begrenzen 7 Begrenzung von Oberschwingungsströmen im Versorgungsnetz Leistungsaufnahme eines Standardumrichters Der Eingangskreis eines Frequenzumrichters mit Spannungszwischenkreis besteht im Allgemeinen aus einem ungesteuerten Gleichrichter und der aus Elektrolytkondensatoren aufgebauten Zwischenkreiskapazität. Einphasen-Gleichrichterbrücke ohne Drossel Einphasen-Gleichrichterbrücke mit Drossel ohne Drossel mit Drossel U - I U - I t t Die nicht sinusförmigen Eingangsströme bei Frequenzumrichtern werden als Oberschwingungsströme (netzharmonische Oberwellen) bezeichnet. Sie können eine Verunreinigung des speisenden Netzes hervorrufen und zur Beeinflussung anderer Verbraucher führen. Die Europäische Norm EN dient der Sicherung der Qualität von öffentlichen Versorgungsnetzen. Sie gibt Grenzwerte zur Begrenzung der Netzbelastung vor (Hintergrund: Zunehmende Anzahl von nichtlinearen Verbrauchern). Die Norm gilt nur für öffentliche Netze. Netze mit eigener Trafostation, die in Industriebetrieben üblich sind, sind nicht öffentlich und fallen nicht in den Anwendungsbereich der Norm. Betroffen sind Geräte (Umrichter), deren Eingangsstrom (Netzstrom) bis zu 16 A beträt oder mit Eingangsleistungen bis zu 1 kw. Besteht ein Gerät oder eine Maschine aus mehreren Komponenten, werden die Grenzwerte der Norm auf die gesamte Einheit angewendet. l EDBEMV DE

18 Oberschwingungsströme im Versorgungsnetz begrenzen Mit den aufgeführten Maßnahmen halten Umrichter mit Spannungszwischenkreis die Grenzwerte nach EN ein. Die Einhaltung der Anforderungen für die Maschine / Anlage liegt in der Verantwortung des Maschinen-/ Anlagenherstellers: Anschlußspannung Leistung Maßnahme [V] [kw] 1/N/PE AC 230V 0,25 0,37 Zugeordnete Netzdrossel verwenden 0,55 0,75 Aktives Filter verwenden / PFC 3/PE AC 230V 0,55 0,75 3/PE AC 400V 0,55 0,75 Zugeordnete Netzdrossel verwenden 18 EDBEMV DE 1.3 l

19 Kompensationseinrichtungen 8 Kompensationseinrichtungen Wechselwirkungen mit Kompensationseinrichtungen Antriebsregler nehmen aus dem speisenden AC-Netz nur sehr geringe Grundschwingungs-Blindleistung auf. Eine Kompensation ist deshalb nicht erforderlich. Stop! Werden in alten Industrieanlagen Maschinen größerer Leistung mit Standardumrichtern modernisiert, müssen die alten vorhandenen Kompensationsanlagen verdrosselt werden oder durch neue (diese sollten verdrosselt sein) ersetzt werden. Durch die vom Umrichter erzeugten Oberschwingungsströme (besonders 5 bzw. 7) können die Kondensatorströme Werte annehmen, die nach kurzer Zeit die Kondensatorbatterien zerstören. Dies führt zum kompletten Ausfall der Kompensation. Wenden Sie sich rechtzeitig an den Lieferanten der Kompensationseinrichtung. l EDBEMV DE

20 Potentialausgleich 9 Potentialausgleich Potentialdifferenzen treten auf in: Räumlich getrennten Montageplatten innerhalb eines Schaltschrankes Mehreren Schaltschränken, die innerhalb der Anlage räumlich verteilt sind Einsatz von dezentralen Reglern (Motec / Startec) Versorgung der Komponenten von unterschiedlichen Einspeisungen Bei bestehenden Potentialdifferenzen fließen Ausgleichsströme. Sie betragen kurzeitig mehrere Ampere. Auswirkungen von Potentialdifferenzen sind: Störbeeinflussung auf Steuersignale Störungen auf Kommunikationssysteme (Error Frames) Zerstörung von Elektronik-Komponenten (z. B. Schnittstellen) Zur Reduzierung von Potentialdifferenzen sind folgende Maßnahmen sinnvoll: Potentialausgleich zwischen Montageplatten/Schaltschränken mittels Masseband mit großer Oberfläche und großflächiger Kontaktauflage vornehmen. Abb. 10 Masseband für den Potentialausgleich Einspeisungen mit gemeinsamen Bezugspotential aufbauen Großflächige Schirmauflagen vorsehen Potentialtrennung vornehmen (Opto oder Trenntrafo), wenn oben genannten Maßnahmen nicht ausreichen Abb. 11 Schirmwirkung im Schaltschrank verbessern 20 EDBEMV DE 1.3 l

21 Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter 10 Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter) Gefahr! Die Antriebsregler haben intern einen Netzgleichrichter. Bei einem Körperschluss kann ein Fehler-Gleichstrom die Auslösung wechselstromsensitiver bzw. pulsstromsensitiver Fehlerstrom-Schutzschalter blockieren und somit die Schutzfunktion für alle an diesem Fehlerstrom-Schutzschalter betriebenen Betriebsmittel aufheben. Zum Schutz von Personen und Nutztieren (DIN VDE 0100) sind verschiedene Schutzmaßnahmen möglich. Bei Einsatz von Fehlerstrom-Schutzschaltern ist zu beachten: pulsstromsensitive FI-Schutzschalter in Anlagen mit Antriebsreglern mit einphasigem Netzanschluss (L1/N) allstromsensitive FI-Schutzschalter in Anlagen mit Antriebsreglern mit dreiphasigem Netzanschluss (L1/L2/L3) Fehlerstrom-Schutzschalter nur zwischen speisendem Netz und Antriebsregler installieren. Fehlerstrom-Schutzschalter können falsch auslösen durch kapazitive Ausgleichsströme der Leitungsschirme während des Betriebs (vor allem bei langen, geschirmten Motorleitungen), gleichzeitiges Zuschalten mehrerer Antriebsregler ans Netz, Einsatz zusätzlicher Entstörfilter. Die Höhe dieser kapazitiven Erdströme hängt von folgenden Faktoren ab: 1AC- oder 3AC-Frequenzumrichter; Phasenausfall umrichterinterne EMV-Beschaltung Länge und Typ der Motorleitung Höhe der Netzspannung Höhe der Schaltfrequenz Wicklungsaufbau im Motor installierte netzseitige und motorseitige Filter Zu- und Abschaltverhalten der Netzschalter l EDBEMV DE

22 Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter Abhilfen kapazitätsarme und kurze Motorleitungen Schaltfrequenz erhöhen (z. B. 16 khz) Netzphasen gleichzeitig schalten (z. B. Schütz) Einspeisung über Trenntrafo vornehmen Kennzeichnung auf dem Fehlerstrom- Schutzschalter FI-Schutzschaltertypen (RCCB) wechselstromsensitiv = nur Wechselfehlerstrom (RCCB, Typ AC): ungeeignet für Antriebsregler; sind nicht mehr gebräuchlich pulsstromsensitiv = wechsel- und pulsierende Gleichfrehlerströme (RCCB, Typ A) 1-phasig gespeiste Antriebsregler; handelsüblich allstromsensitiv = alle Arten von Fehlerströmen (RCCB, Typ B) 1-phasig und 3-phasig gespeiste Antriebsregler 22 EDBEMV DE 1.3 l

23 Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen 11 Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen Frequenzumrichter mit internen oder externen Funkentstörfiltern weisen üblich einen Ableitstrom zum PE-Potential auf, der höher ist als AC 3,5 ma oder DC 10 ma. Deshalb ist ein fester Anschluss als Schutz erforderlich (siehe EN 50178/ ). Dies ist in den Betriebsunterlagen anzugeben. Ist ein fester Anschluss bei einem ortsveränderlichen Verbraucher nicht realisierbar, obwohl der Ableitstrom zum PE-Potential höher als AC 3,5 ma oder DC 10mA ist, so bietet sich als Gegenmaßnahme der zusätzliche Einbau eines Zweiwicklungs-Transformators (Trenntrafo) in die Stromversorgung an, wobei der Schutzleiter mit den PE s des Antriebs (Filter, Umrichter, Motor, Schirmungen) und zusätzlich mit einem Pol der Sekundärwicklung des Trenntrafos verbunden wird. Bei 3-phasig gespeisten Geräten ist ein entsprechender Trenntransformator mit sekundärer Sternschaltung zu wählen, wobei der Sternpunkt mit dem Schutzleiter verbunden wird. L1 L1 L2 L primär sekundär Filter Umrichter N1 N2 N N U V W M 3~ PE Abb. 12 Einbau eines Zweiwicklungs-Transformators (Trenntrafo) l EDBEMV DE

24 Notizen 24 EDBEMV DE 1.3 l

25 Notizen l EDBEMV DE

26 Notizen 26 EDBEMV DE 1.3 l