Ableitströme von Filtern

In den EMV-Filtern sind Kondensatoren von allen Leitern gegen Erde verdrahtet. Über jeden dieser Y-Kondensatoren fließt, entsprechend der Kondensatorgröße, Netzspannung und Frequenz ein fortwährender Strom. In einem idealen 3-Phasen-Netz mit sinusförmiger Spannung ist die Summe all dieser Ströme null. In der Praxis entsteht aber, durch die starke Verzerrung der Netzspannung, ein andauernder Ableitstrom gegen Erde. Dieser ist auch vorhanden, wenn die Maschine nicht läuft, die Spannung also nur am Filter anliegt. Die meisten Filterhersteller geben den maximal zu erwartenden Ableitstrom an, so dass man gut das geeignete Filter auswählen kann. Allerdings ist zu bedenken, dass dies theoretische Werte sind, die wegen unsymmetrischer Belastung oder höherer Frequenz (mehr als 50 Hz) abweichen können. Deshalb sollte man die Ströme gegen Erde mit eingebauten Filtern im Betrieb nachmessen.

Viele FU werden mit bereits integrierten oder sogenannten Unterbau-Filtern geliefert. Dies sind meist einfache, preiswerte Filter mit kleinen Drosseln und großen Kondensatoren zwischen den Polleitern und Erde, welche große Ableitströme verursachen. Die Filterwirkung der großen Y-Kondensatoren lässt sich meist nur durch größere Induktivitäten ersetzen. So muss zum Beispiel ein einstufiges Filter mit großen Y-Kondensatoren durch ein zweistufiges Filter mit zwei Drosseln ersetzt werden, welches größer und teurer ist.

Oftmals gibt es zu den beiliegenden Filtern auch gleich eine EMV-Konformitätserklärung. Diese gilt jedoch nur für einen idealen Aufbau und kurze Motorleitungen. Längere Motorleitungen, mit zum Beispiel mehr als 10 m, erfordern eine neue EMV-Messung. Lange Motorleitungen erzeugen auch eine größere Kapazität gegen Erde, die wiederum größere Ableitströme zur Folge haben. Diese zusätzlichen asymmetrischen Ströme können zu einer magnetischen Sättigung der Drossel im Filter führen. Dadurch verliert das Filter einen großen Teil seiner Wirkung und die Anlage überschreitet die zulässigen EMV-Grenzwerte.

Ableitströme im Filter reduzieren

Abhilfe schaffen hier kürzere Leitungen oder ein Ausgangsfilter. Dieses Filter, auch Sinusfilter genannt, sollte direkt am Ausgang des FU eingesetzt werden. Es verringert, durch die Reduzierung der Flankensteilheit der Motorspannung, wirkungsvoll die Ableitströme oberhalb 1 kHz.

Werden mehrere FU in einer Anlage eingesetzt, kann es sich lohnen, anstelle eines Filters für jeden FU, ein gemeinsames Filter am Netzeingang zu verwenden. Dies spart nicht nur Kosten und Platz, sondern verkleinert auch den Ableitstrom. Viele Hersteller bieten auch besonders ableitstromarme Filter für die FU oder Summenfilter am Netzeingang an.

Eine besonders einfache und effektive Möglichkeit den Ableitstrom zu verringern, ist die Verwendung eines 4-Leiter-Filters mit Neutralleiter anstelle der 3-Leiter-Filter. Die meisten Filter mit Neutralleiter haben kleinere Ableitströme, da viele Kondensatoren zwischen Polleiter und Neutralleiter verbunden werden. Dadurch kann der Hauptteil der Ableitströme über den Neutralleiter zurückfließen. Da der Neutralleiter gleich wie die Polleiter durch den Fehlerstromschutzschalter gemessen wird, löst dieser nicht aus, da die Summe der Ströme gleich ist.

Ist die Dämpfung eines Filters nicht ausreichend, kann dieses mit einer zusätzlichen Netzdrossel kombiniert werden. Diese reduziert die Stromwelligkeit und Oberschwingungen und sorgt somit für kleinere Ableitströme.

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