Sonel PQM - Leistungsanalysator - Verwendungsbeispiel Nr. 7: Softstarter

Die Stromqualität in Industrieanlagen ist durch das häufige Anlaufen von Hochleistungsantrieben bedroht. Dies verursacht die Bildung von häufigen und tiefen Spannungseinbrüchen, die den Effekt eines störenden Lichtflackerns verursachen. Diese Phänomene in Industrieanlagen mit einer Vielzahl von Geräten mit ähnlichen Eigenschaften werden sehr belastend und können die Gesundheit und das Leben der Mitarbeiter bedrohen. Die Reduzierung der Auswirkungen hoher Einschaltströme kann durch den Einsatz von leistungselektronischen Geräten, den sog Sanftanlauf (softstart) erzielt werden.

Beschreibung des erkannten Problems

Bisher verursachten sehr große Stufen des Anlaufstroms bei mechanisch belasteten Hochleistungsmotoren tiefe Spannungseinbrüche. Der verwendete Softstarter ist so ausgelegt, dass er die Auswirkungen des Anlaufs auf die Parameter des Stromnetzes reduziert. Die Auswirkung der Lösung auf die Verbesserung der Stromversorgungsparameter sollte bewertet werden.

Eingesetzte Messmittel

• Analysator Sonel PQM-702 (siehe den Nachfolger von Sonel PQM-710)
• Zangensatz F-1A
• Software Sonel Analysis

 Abb. 1. Bild von Spannungen und Strömen während des Softstartertests

 

Abb. 2. Bild der dreiphasigen Wirk- und Scheinleistung während des Softstartertests

 

Vorläufige Schlussfolgerungen (Abb. 1. bis 3.)

1. Der maximale Anlaufstrom, der das 4-fache des Betriebsstroms nicht überschreitet, wurde erheblich reduziert (siehe 1.). 
2. Anlaufzeit wurde auf 5,5 s erhöht (siehe 2.). 
3. Während des Starts treten unsymmetrische Phasenströme auf, die für einen Sanftanlasser charakteristisch sind, was zu einer vorübergehenden Verschlechterung der Spannungsunsymmetrie führt (siehe 3. und 4.).

Abb. 3. Vergrößerte Darstellung der Spannungen vor dem Hintergrund der Ströme während des Softstartertests

 

Unwuchtstörung (siehe 5.) ist ein kurzzeitiges Phänomen, das weniger gefährlich ist als ein vielfach höherer Anlaufstrom des Antriebs bei einem harten Start.
Die auf dem Oszillogramm sichtbare Halbwellentastung (siehe 6.) hat einen erheblichen Einfluss auf die kleine Verzerrung während des Betriebs des Softstarters.

Abb. 4. Bild der Spannungs- und Stromunsymmetrie während eines Softstartertests

 

Abb. 5. Oszillogramm von Spannungen und Strömen während des Softstartertests

 

Abb. 6. Bild der dreiphasigen Wirkleistung tg(φ) während des Softstartertests

 

Abb. 7. Bild der Phasenfaktoren THD U und THD I während des Softstartertests

 

Schlussfolgerungen

1. Der durch den 9,3-V-Einschaltstrom verursachte Spannungseinbruch betrug nur 2,3 % der Spannung für weniger als 6 Sekunden, was als zufriedenstellend angesehen werden sollte.
2. Das Niveau der durch das Starten verursachten Spannungsasymmetrie überschritt 0,52 % nicht.
3. Eine signifikante Erhöhung von tg(φ) auf 11 (siehe 7.), ein einmaliges Anfahren, hat aufgrund des 0,7% Anteils an der 15-Minuten-Mittelung keinen großen Einfluss auf die Abrechnung von tg(φ).
4. Die vorübergehende Erhöhung des THD I – (siehe 8.) ist ebenfalls ein vorübergehender Nebeneffekt der Einschaltstrombegrenzung.

Empfehlungen

1. Änderungen an anderen Wechselrichtern in Betracht ziehen.

 

Autor:
Krzysztof Lorek