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| Begriffsbestimmung
(nach EN61558-20) |
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| Drossel:
Apparat, der aus einer oder mehreren Wicklungen mit einer
frequenzabhängigen Impedanz besteht und nach dem Prinzip der
Selbstinduktion arbeitet, wobei ein magnetisierender Strom ein magnetisches
Feld erzeugt, das durch einen magnetisch wirksamen Kern oder durch
Luft führt.
Wechselstromdrossel:
Drossel, bei der der magnetisierende Strom ein magnetisches Wechselfeld
erzeugt, das seine Polarität in Abhängigkeit von der Frequenz
wechselt.
Vormagnetisierte Drossel:
Drossel, bei der der magnetisierende Gleichstrom ein magnetisches
Feld einer einzigen Polarität erzeugt, während ein überlagerter
Wechselstrom das direkte Magnetfeld in Abhängigkeit von seiner
Stromstärke und Frequenz verändert.
Bemessungsstrom:
Den der Hersteller der Drossel zugeordnet hat, einschließlich
der Oberschwingungen, sofern vorhanden, die die Erwärmung der
Drossel beeinflussen.
Bemessung-Drossel-Leistung:
Summe der Produkte aus Bemessungsspannungsabfall und dem Bemessungsstrom
bei Bemessungsfrequenz für die verschiedenen Wicklungen.
Bemessungsinduktivität:
Induktivität der Drossel, die durch den Hersteller für
die festgelegten Betriebsbedingungen der Drossel bestimmt wurde.
Bemessungswiderstand:
Gleichstromwiderstand der Wicklung einer Drossel, der durch den
Hersteller für die festgelegten Betriebsbedingungen der Drossel
bestimmt wurde.
Bemessungsspannungsabfall:
Spannung entlang einer Wicklung einer Drossel, die der Hersteller
für Bemessungsstrom und Bemessungsfrequenz zugeordnet hat.
Bemessungs-Eingangsspannung:
Die Versorgungsspannung (bei Dreiphasen-System zwischen den Außenleitern)
die der Drossel für die festgelegten Betriebsbedingungen zugeordnet
ist.
Bemessungsfrequenz:
Die Frequenz, die der Drossel für die festgelegten Betriebsbedingungen
zugeordnet ist.
Überlastfeste Drossel:
Drossel, bei der die Temperatur die festgelegten Grenzwerte nicht
überschreitet, wenn die Drossel überlastet wird, und die
nach dem Entfernen der Überlast weiterhin alle Anforderungen
der EN61558 erfüllt.
Bedingt überlastfeste Drossel:
Überlastfeste Drossel, die mit einer Schutzeinrichtung ausgerüstet
ist, die den Stromkreis öffnet oder den Strom im Stromkreis
verringert, wenn die Drossel überlastet ist, und die nach dem
Entfernen der Überlast und dem Ersetzen oder Rücksetzen
der Schutzeinrichtung weiterhin alle Anforderungen der EN61558 erfüllt.
- Beispiele für Schutzeinrichtungen sind:
Sicherungen, Überlastauslöser, Temperatursicherungen,
Thermo-Schmelzeinsätze, Temperaturbegrenzer, PTC-Kaltleiter
und automatisch auslösende mechanische Schutzschalter.
- Im Falle der Schutzauslösung durch eine
Schutzeinrichtung, die nicht ersetzt oder zurückgesetzt werden
kann, bedeutet es nicht, dass die Drossel auch weiterhin funktioniert.
Unbedingt überlastfeste
Drossel:
Überlastfeste Drossel ohne Schutzeinrichtung bei der die Temperatur
bei Überlast auf Grund ihrer Konstruktion festgelegte Grenzwerte
nicht überschreitet, und der nach dem Entfernen der Überlast
auch weiterhin funktioniert und alle Anforderungen der EN61558 erfüllt.
Nicht überlastfeste Drossel:
Drossel, bei dem vorgesehen ist, dass sie gegen übermäßige
Temperatur durch eine Schutzeinrichtung geschützt wird, die
nicht Bestandteil der Drossel ist, und die nach dem Entfernen der
Überlast und weiterhin alle Anforderungen der EN61558 erfüllt.
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| Grundlagen |
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| Eine Spule ist physikalisch gesehen ein
frequenzabhängiger (komplexer) Widerstand. Das bedeutet für
die Praxis, dass die Spule einen umso höheren Widerstand aufweist,
je höher die Frequenz ist, mit der sie betrieben wird. Hohe Frequenzen
haben an der Spule also einen hohen Widerstand, sie werden "herausgefiltert",
während niedrige Frequenzen die Spule "passieren".
Also ist die Spule ein Tiefpassfilter. Die physikalische Formel lautet
recht einfach (für die ideale Spule bzw. Drossel):
B=jωL
wobei B der (komplexe Blind-) Widerstand, j die Indikation für
den komplexen Zahlenbereich, ω die Kreis-Frequenz und L die (idealerweise
konstante) Induktivität. Man erkennt leicht den linearen Zusammenhang
von Widerstand und Kreisfrequenz.
Durch die Drossel fliesst der zeitlich veränderliche Strom
i(t),
idealerweise ist dies ein sinusförmiger Wechselstrom. Die an
der Spule / Drossel abfallende Spannung Δu
ist linear proportional zu der zeitlichen Änderung des durch
die Drossel fliessenden Stroms, mathematisch also die Ableitung .
Ändert sich der Strom durch die Spule schnell, hat der Strom
durch die Spule also steile An- oder Abstiege (auch ein Indiz für
eine hohe Frequenz, siehe oben!), so fällt an der Spule auch
eine hohe Spannung ab, sie hat also einen hohen Widerstand. Durch
diese physikalische Eigenschaft kann eine Drossel also hervorragend
als „Dämpfungselement“ verwendet werden, da bewirkt
wird, dass beispielsweise bei einem Stromstoss (steiler Stromanstieg!)
eine entsprechend hohe Spannung an der Drossel abfällt, die
sonst an dem zu schützenden Bauteil abfallen würde und
möglicherweise zu dessen Zerstörung führen würde.
Die Formel hierzu lautet ebenfalls einfach:
wobei Δu
die abfallende Spannung an der Spule ist und L die (idealerweise
konstante Induktivität).
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| Die hier angeführten Formeln dienen der groben
Abschätzung und gehen von einer idealen
Drossel (ohne ohmschen Widerstand und Wicklungskapazitäten aus). |
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| Allgemeines Schaltbild: |
Legende: |
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I
ΔU
f
L
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Strom
Spannungsabfall
Frequenz
Induktivität |
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Spannungsabfall
(ΔU): |
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Kreisfrequenz |
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Spannungsabfall (bei 3-phasiger Drossel
je Phase) |
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Die Bemessungs-Drossel-Leistung (SN): |
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Der Energieinhalt (LI²): |
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| Verwendete Einheiten: |
U
I
S
L
f |
Volt/V
Ampere/A
Volt-Ampere/VA
Henry/H
Hertz/Hz |
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| Betrieb |
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Umgebungstemperatur:
Die Umgebungstemperatur der Drossel bei Bemessungsleistung
darf die am Typenschild angegebene Bemessungs-Umgebungstemperatur
nicht überschreiten (zeitweilig kann die Drossel bei einer
Temperatur von maximal 10°C mehr als ta betrieben
werden).
Wird die Bemessungs-Umgebungstemperatur dauerhaft überschritten
ist der Bemessungsstrom zu reduzieren:
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Einschaltdauer:
Der angegeben Bemessungsstrom bezieht sich auf die Betriebsart S1
(Dauerbetrieb). Bei Betrieb in einer Reihe von festgelegten identischen
Zyklen (Aussetzbetrieb) kann in vielen Fällen eine Drossel mit
kleinerer Bemessungsleistung eingesetzt werden.
Einschaltdauer (ED) der Drossel errechnet sich:
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| Um eine unzulässige Erwärmung
zu vermeiden ist die Spieldauer (Betriebszeit + Pausenzeit) auf 10
Minuten begrenzt. Mit Hilfe des Faktors F kann die benötigte
Bemessungsleistung der Drossel errechnet werden: |
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| ED/% |
100 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
| F |
1,0 |
0,89 |
0,85 |
0,77 |
0,70 |
0,63 |
0,55 |
0,45 |
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Aufstellungshöhe:
Drosseln sind für einen Betriebs bis maximal 1000mNN ausgelegt.
Wird ein Gerät bei abweichender Höhe aufgestellt ist der
Bemessungsstrom zu reduzieren: |
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| Arten von Drosseln |
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| Kleindrosseln |
| Die hier aufgeführten Leistungsbereiche
sind auf die Belange der EN61558 abgestimmt. Sinngemäß
sind diese Arten von Drosseln natürlich in größeren
Leistungsklassen und bis zu einer Spannung von 12kV erhältlich. |
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Netz-Kommutierungsdrossel:
Drossel zur Begrenzung der Netzrückwirkungen von kommutierenden
Halbleitern (z.B. Eingangsgleichrichter von Frequenzumrichtern).
Der Effektivwert der Stromaufnahme derartiger Anlagen wird deutlich
verbessert.
Branchenüblich wird der Spannungsabfall oft in Prozent der Netzspannung
angegeben.
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| Beispiel: Drossel 4% bei 3x400V Netz |
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Motordrossel:
Drossel zur Begrenzung der Spannungssteilheit  an
den Motorklemmen welche durch die Pulsbreitenmodulation des Frequenzumrichters
bedingt sind. |
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Gleichstrom-Glättungsdrossel:
Drossel zur Glättung des Ripplestromes (Welligkeit) einer gleichgerichteten
Wechselspannung.
Filterkreisdrossel:
Drossel, welche in Verbindung mit einem Kondensator zum Aufbau einer
verdrosselten Kompensationsanlage dient. Dadurch wird eine Parallelresonanz
des Kondensators mit im gleichen Netz befindlichen Stromrichtern verhindert.
Zusätzlich wird eine leichte Oberschwingungsreduktion des Netzes
erreicht Durch die höhere Belastung durch Harmonische Ströme
und die individuelle Auslegung des Schwingkreises ist eine Definition
des erwarteten Stromspektrums sowie des Kapazitätswertes notwendig.
Saugkreisdrossel:
Drossel, welche in Verbindung mit einem Kondensator zum Aufbau eines
Saugkreises (L-C-Serienresonanz) dient. Diese Anlage stellt für
die jeweilige Harmonische einen sehr geringen Widerstand dar und absorbiert
die entstandenen Oberschwingungen am Ort der Entstehung (z.B. bei
Antrieben großer Leistung).
Die Induktivitätseinstellung dieser Drosseln ist sehr sensibel
und wird mit sehr engen Toleranzen ausgeführt.
Wegen der sehr großen Oberschwingungsbelastung ist eine Definition
des erwarteten Stromspektrums unbedingt notwendig.
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| Großdosseln |
Drosseln aus dem Größeren Leistungsbereich fallen unter
die Norm EN60289.
Sinngemäß gelten ähnliche Begriffsbestimmungen und
Anwendungen.
Unser Produktspektrum Umfasst Drosseln von 0,03 – 900kVA Typenleistung
und einer maximalen Bemessungsspannung bis 12kV. |
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