Sanftanlauf Softstarter asymmetrisch steuern

Eaton Moeller hat bereits vor gut zehn Jahren mit dem DS4 eine Lösung vorgestellt, die das Problem von Drehmomentoszillationen beim Start von Softstartern durch die zweiphasige Steuerung ergeben, wirksam und elegant umgehen - die asymmetrische Zündsteuerung.

Anbieter zum Thema

Heidrive GmbH

Maxon Motor GmbH

KISSsoft AG

Bei Softstartern im günstigen Kostensegment werden aus monetären Erwägungen zumeist nur zwei der drei Netzphasen gesteuert, die dritte Phase wird direkt durchverbunden. Diese Lösung nimmt die Stromasymmetrie während des Hochlaufs in Kauf. Dies zieht zwei nachteilige Auswirkungen nach sich. Einerseits die asymmetrische Strombelastung selbst, denn durch den ungleichen Strom wird im Motor kein rundes Drehfeld erzeugt - die einzelnen Wicklungen erwärmen sich unterschiedlich. Andererseits erzeugen die asymmetrischen Ströme ein elliptisches Drehfeld im Motor, wodurch netzfrequente Pendelmomente entstehen, die die elektrischen und mechanischen Teile des Motors zusätzlich belasten und oft auch die angetriebene Maschine ungünstig beeinflussen oder gar einen Start unmöglich machen.

DC-Ströme sind beim Sanftanlauf-Start unerwünscht

Durch die entstehenden Pendelmomente wird der Gesamt-Drehmomentverlauf des Motors derart verschoben, dass ein DC-Anteil entsteht. Üblicherweise werden DC-Ströme aber zum Bremsen eines Motors benutzt und sind daher während des Starts eigentlich unerwünscht.

Stellt man den Stromverlaufs in der ungesteuerten Phase beim DS7 einem symmetrisch gesteuerten zweiphasigen Softstarter gegenüber, sind die ungleichmäßig verteilten Ströme deutlich erkennbar. Der Strom in einer der gesteuerten Phasen kommt in markanter Weise erst spät zum Fluss, in der ungesteuerten Phase fließt Summenstrom. Dieser ist deutlich größer als die Ströme in den gesteuerten Phasen und alle drei Ströme zeigen unterschiedliche Formen auf. Dies führt zu Pendelmomenten, da diese Ungleichverteilung im Zeitverlauf durch die Phasen „wandert“. Es ist also keine konstante Schieflast in einer Phase feststellbar, sondern das ganze System befindet sich sozusagen kontinuierlich in Bewegung.

Zweiphasig gesteuerte Softarter lassen Motor unrund laufen

Da zweiphasig gesteuerte Softstarter üblicherweise in Antrieben mit geringen Anforderungen des Lastmoments eingesetzt werden, wirkt sich dies vornehmlich auf die Antriebseigenschaften aus. Mit der Folge, dass der Motor unrund läuft und starke Geräusche von sich gibt. Sie fallen, im Vergleich zum Direktstart oder dem Start mit einem dreiphasig gesteuerten Softstarter, ungewohnt heftig aus. Bei höheren Anforderungen an den Drehmomentverlauf führt dies sogar dazu, dass eine Maschine mit diesem Verfahren nicht mehr startbar ist. Derartige Fälle zwingen zum Einsatz von dreiphasig gesteuerten Softstartern, was allerdings im finanziellen Aufwand spürbar zu Buche schlägt.

Angemessener Motorschutz während der Hochlauframpe

Vergleicht man den Stromverlauf in den einzelnen Phasen miteinander, stellt man schnell fest, dass - bezogen auf einen Direktstart am Netz - ständig eine Phase überlastet wird, während eine andere beständig unter dem Durchschnitt verläuft. Zwar gleicht sich die Belastung in summa aus, pro Phase betrachtet gilt dies jedoch keineswegs. Konventionelle Schutzorgane erfassen diesen Verlauf nur ungenügend und elektronische Schutzorgane sind - bei erheblichem Kostenaufwand - nur dann sinnvoll, wenn Anwender sie aus anderen Gründen sowieso einsetzen wollen oder müssen.

Für den Schutz eines mit einem zweiphasig gesteuerten Softstarter betriebenen Motors ist daher eine leichte Überdimensionierung empfehlenswert oder der Motorschutz muss in seiner Wirksamkeit eingeschränkt werden. Letzteres ist nicht ratsam, da früher oder später ein Motorausfall droht, was jede vorschnelle Kostenersparnis dahin schmelzen lässt.

Teil 2: Stromasymmetrien in den Phasen unterdrücken

(ID:336468)