Wellenspannungen und zirkulierende Lagerströme bei umrichtergespeisten Induktionsmaschinen

Übersicht Die Arbeit befaßt sich mit zirkulierenden Strömen durch beide Motorlager als Folge von Wellenspannungen, die in der Schleife aus der Welle, den beiden Motorlagern und dem Gehäuse induziert werden. Zur Abklärung der Phänomene werden umfängliche Versuche bei Speisung aus I- und U-Umrichtern durchgeführt. Bei der Blockstromspeisung aus I-Umrichtern gelten die gleichen Kriterien wie bei Netzspeisung. Bei der Speisung aus U-Umrichtern mit Pulsweitenmodulation und Schaltfrequenzen oberhalb 1 kHz entsteht hingegen aus den Common-mode Strömen ein zusätzlicher hochfrequenter Ringfluß. Er induziert eine hochfrequente Wellenspannung, deren Scheitelwert das 10–20fache der Spannung im Netzbetrieb betragen kann. Nach den Messungen wirkt die impulsförmige Wellenspannung als Initialzünder für einen zirkulierenden Lagerstrom, dessen treibende Kraft die niederfrequente Wellenspannung darstellt. Dieser Zusammenhang wird erstmalig erkannt und beschrieben.Contents This paper deals with circulating currents through both motor bearings which are induced by shaft voltages in a closed loop comprising the shaft, both motor bearings and the frame. The phenomena were thoroughly investigated and tested in case of I- and U-converter supply. The block-type currents during I-converter operation result in the same criteria for the generation of shaft voltage as with sinusoidal supply. But when supplied by a PWM inverter having a pulse frequency above 1 kHz, an additional ring flux of high frequency is caused by the Common-mode currents. A shaft voltage of high frequency with peak values of 10 to 20 times the values at sinusoidal supply is induced. According to the measurements the pulse shaped shaft voltage initiate a circulating bearing current, the emf of which is represented by the shaft voltages of low frequency. This relationship is recognised and described for the first time.