Welche Auswirkungen haben Spannungseinbrüche auf einen Mittelspannungswechselrichter?

Spannungseinbrüche, auch Spannungseinbrüche genannt, sind kurzfristige Verringerungen des Effektivspannungsniveaus des Stromversorgungssystems. Diese Ereignisse können erhebliche Folgen für verschiedene elektrische Geräte haben, und Mittelspannungswechselrichter bilden da keine Ausnahme. Als Lieferant von Mittelspannungs-Wechselrichtern habe ich die Auswirkungen von Spannungseinbrüchen auf diese kritischen Geräte aus erster Hand miterlebt.

Mittelspannungswechselrichter verstehen

Mittelspannungswechselrichter werden in einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt, darunter Pumpen, Lüfter, Kompressoren und Fördersysteme. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments von Elektromotoren, der Verbesserung der Energieeffizienz und der Verbesserung der Prozesssteuerung. Diese Wechselrichter arbeiten typischerweise mit Spannungen im Bereich von 1 kV bis 10 kV und sind für die Bewältigung hoher Leistungslasten ausgelegt.

Die Natur von Spannungseinbrüchen

Spannungseinbrüche werden in der Regel durch Fehler im Stromnetz verursacht, beispielsweise durch Kurzschlüsse, Blitzeinschläge oder das plötzliche Zuschalten großer Lasten. Sie können von wenigen Millisekunden bis zu mehreren Sekunden dauern und den Spannungspegel um bis zu 90 % senken. Die Schwere und Dauer eines Spannungseinbruchs hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter dem Ort des Fehlers, der Impedanz des Stromnetzes und der Art der vorhandenen Schutzgeräte.

Auswirkungen auf Mittelspannungswechselrichter

1. Auslösung und Abschaltung

Eine der unmittelbarsten Auswirkungen von Spannungseinbrüchen bei Mittelspannungswechselrichtern ist das Risiko einer Auslösung und Abschaltung. Die meisten Wechselrichter sind mit Überspannungs- und Unterspannungsschutzmechanismen ausgestattet. Wenn ein Spannungsabfall auftritt, erkennt der Wechselrichter möglicherweise einen erheblichen Abfall der Eingangsspannung und löst eine Abschaltung aus, um seine internen Komponenten zu schützen. Dies kann zu unerwarteten Produktionsausfällen führen, die für Industriebetriebe kostspielig sein können. Beispielsweise kann in einer Produktionsanlage eine plötzliche Abschaltung eines Fördersystems aufgrund eines Spannungsabfalls die gesamte Produktionslinie unterbrechen, was zu Verzögerungen und möglichen Schäden an Produkten führen kann.

2. Instabilität der Zwischenkreisspannung

Mittelspannungswechselrichter verwenden typischerweise einen Zwischenkreiskondensator, um Energie zu speichern und die Gleichspannung zu glätten. Während eines Spannungseinbruchs sinkt die Eingangsspannung des Wechselrichters, was dazu führen kann, dass die Zwischenkreisspannung schnell absinkt. Wenn die Zwischenkreisspannung unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, kann es sein, dass der Wechselrichter die Kontrolle über den Motor verliert und es zu Instabilität kommt. Dies kann zu unregelmäßigem Motorverhalten wie Drehzahlschwankungen oder Drehmomentschwankungen führen. In einigen Fällen kann der Wechselrichter sogar in einen Fehlerzustand geraten, der ein manuelles Zurücksetzen oder eine Wartung erfordert.

3. Beanspruchung und Beschädigung der Komponenten

Spannungseinbrüche können auch die internen Komponenten von Mittelspannungswechselrichtern zusätzlich belasten. Die plötzliche Spannungsänderung kann hochfrequente Transienten und Spannungsspitzen verursachen, die empfindliche elektronische Komponenten wie Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Dioden und Kondensatoren beschädigen können. Im Laufe der Zeit kann die wiederholte Einwirkung von Spannungseinbrüchen die Lebensdauer dieser Komponenten verkürzen und die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls erhöhen. Dies führt nicht nur zu höheren Wartungskosten, sondern erhöht auch das Risiko unerwarteter Ausfallzeiten.

4. Auswirkungen auf die Motorleistung

Da Mittelspannungswechselrichter zur Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments von Elektromotoren eingesetzt werden, kann jede Störung im Betrieb des Wechselrichters direkte Auswirkungen auf die Motorleistung haben. Während eines Spannungsabfalls kann es zu einem Drehmomentabfall des Motors kommen, der dazu führen kann, dass er langsamer wird oder abwürgt. Dies kann insbesondere bei Anwendungen problematisch sein, bei denen eine präzise Geschwindigkeitsregelung erforderlich ist, beispielsweise in einer Papierfabrik oder einer Textilfabrik. Darüber hinaus kann das unregelmäßige Verhalten des Motors zu einem erhöhten Verschleiß mechanischer Komponenten wie Lager und Riemen führen, was die Gesamtzuverlässigkeit des Systems weiter verringert.

Minderungsstrategien

1. Spannungsabfall-Fahrt – Durchgängigkeit

Viele moderne Mittelspannungswechselrichter sind mit Spannungsdurchhangsfunktionen ausgestattet. Diese Wechselrichter sind mit fortschrittlichen Steueralgorithmen und Energiespeichersystemen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, auch bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen weiterzuarbeiten. Einige Wechselrichter verwenden beispielsweise ein Schwungrad-Energiespeichersystem, um bei einem Spannungseinbruch zusätzliche Leistung bereitzustellen, die Zwischenkreisspannung aufrechtzuerhalten und eine Abschaltung zu verhindern. Dadurch können die Auswirkungen von Spannungseinbrüchen auf den Industriebetrieb erheblich reduziert und die Gesamtzuverlässigkeit des Systems verbessert werden.

2. Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV)

Eine weitere wirksame Möglichkeit, die Auswirkungen von Spannungseinbrüchen zu mildern, ist der Einsatz unterbrechungsfreier Stromversorgungen (USV). Eine USV kann den Wechselrichter während eines Spannungsabfalls mit Notstrom versorgen und so einen kontinuierlichen Betrieb gewährleisten. USV-Systeme sind in verschiedenen Größen und Konfigurationen erhältlich und können an die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen angepasst werden. Allerdings können die Installation und Wartung von USV-Systemen teuer sein und sie erfordern regelmäßige Tests und Überwachung, um ihre Zuverlässigkeit sicherzustellen.

3. Upgrades des Stromversorgungssystems

In einigen Fällen können Modernisierungen des Stromversorgungssystems erforderlich sein, um die Häufigkeit und Schwere von Spannungseinbrüchen zu reduzieren. Dies kann die Installation von umfassenRahmenausziehbarer Leistungsschaltermit erweiterten Schutzfunktionen, der Verbesserung der Erdung des Stromversorgungssystems und der Hinzufügung von Spannungsreglern. Diese Upgrades können dazu beitragen, die Gesamtstabilität der Stromversorgung zu verbessern und das Risiko von Spannungseinbrüchen bei Mittelspannungswechselrichtern zu verringern.

Unsere Rolle als Lieferant von Mittelspannungs-Wechselrichtern

Als Lieferant von Mittelspannungs-Wechselrichtern verstehen wir die Herausforderungen, die Spannungseinbrüche mit sich bringen, und sind bestrebt, unseren Kunden zuverlässige und leistungsstarke Wechselrichter zu liefern. Unsere Wechselrichter sind mit fortschrittlichen Spannungsdurchhang-Überbrückungsfunktionen ausgestattet, um das Risiko von Auslösungen und Abschaltungen zu minimieren. Darüber hinaus bieten wir umfassende technische Support- und Wartungsdienstleistungen an, um sicherzustellen, dass die Systeme unserer Kunden reibungslos und effizient funktionieren.

Darüber hinaus arbeiten wir eng mit unseren Kunden zusammen, um maßgeschneiderte Lösungen für ihre spezifischen Anforderungen an die Stromqualität zu entwickeln. Ob es sich um die Installation von handeltUniverseller Softstarterum die Auswirkungen von Spannungseinbrüchen während des Motorstarts oder der Integration von zu reduzierenHochspannungs-FrequenzumrichterMit fortschrittlichen Energiespeichersystemen verfügen wir über das Fachwissen und die Erfahrung, um effektive Lösungen anzubieten.

Abschluss

Spannungseinbrüche können erhebliche Auswirkungen auf Mittelspannungswechselrichter haben und zu Auslösungen, Abschaltungen, Komponentenschäden und Problemen mit der Motorleistung führen. Mit den richtigen Abhilfestrategien und der Unterstützung eines zuverlässigen Wechselrichterlieferanten können diese Herausforderungen jedoch effektiv bewältigt werden. Wenn Sie Probleme im Zusammenhang mit Spannungseinbrüchen in Ihren Mittelspannungs-Wechselrichteranwendungen haben, empfehlen wir Ihnen, uns für eine ausführliche Beratung zu kontaktieren. Unser Expertenteam wird mit Ihnen zusammenarbeiten, um Ihre spezifischen Bedürfnisse zu verstehen und eine maßgeschneiderte Lösung zu entwickeln, die Ihren Anforderungen entspricht. Wir freuen uns auf die Gelegenheit, mit Ihnen zusammenzuarbeiten und Ihnen dabei zu helfen, die Zuverlässigkeit und Effizienz Ihrer Industrieabläufe zu verbessern.

Referenzen

• Kundur, P. (1994). Stabilität und Kontrolle des Energiesystems. McGraw - Hill.
• Mohan, N., Undeland, TM, & Robbins, WP (2003). Leistungselektronik: Wandler, Anwendungen und Design. John Wiley & Söhne.
• Empfohlene IEEE-Praxis zur Überwachung der Stromqualität (IEEE 1159 – 2009).