Softstarter asymmetrisch steuern

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Asymmetrische Ansteuerung: Unterdrücken von Stromasymmetrien in den Phasen

Normale Ansteuerverfahren basieren auf der einfachen Beziehung „Zündwinkel ist proportional zur Ausgangsspannung“, sie steuern beide Thyristorzweige mit dem gleichen Zündwinkel an (symmetrisch). Als Resultat ergeben sich die bereits beschriebenen Effekte - mit asymmetrischem Strom und oszillierendem Drehmomentverlauf im Motor.

Die einfache Schlussfolgerung, beide Phasen eben nicht symmetrisch anzusteuern, führt auch schon prinzipiell zur Lösung des Problems. Während in den Endpunkten der Rampe, nämlich bei Nullspannung und hundertprozentiger Spannung, die symmetrische Ansteuerung, sprich die Ansteuerung beider Phasen mit dem gleichen Zündwinkel, korrekte Ergebnisse liefert, muss bei allen Zwischenstufen eine Korrektur aufgebracht werden. Durch richtig gewählte Korrekturwinkel, die im Detail auch von den Motorgrößen abhängig sind, lässt sich die Unsymmetrie kompensieren und ein gleichmäßiger Verlauf der Ströme in den gesteuerten Phasen erzeugen.

Wie die Grafik zeigt, verläuft der Strom in den gesteuerten Phasen in gleicher Weise, erkennbar am Summenstrom in der ungesteuerten Phase, die zwei gleichförmige „Höcker“ aufweist. Die Hüllkurve, welche letztlich für den Gesamt-Drehmomentverlauf verantwortlich ist, bleibt gleichmäßig. Und der Rundlauf des Motors entspricht jenem des dreiphasig gesteuerten Softstarters, ohne aber dessen Kostenniveau zu erreichen.

Asymmetrischen Zündsteuerung belastet Motor thermisch weniger

Werden die Hüllkurven und die Verläufe der einzelnen Phasen während des Hochlaufs in Betracht gezogen, fällt es auf, dass die thermische Belastung des Motors mit der asymmetrischen Zündsteuerung deutlich geringer ausfällt als ohne sie. Folglich steht einem Einsatz von Standard-Schutzorganen zum Motorschutz - auch ohne Überdimensionierung - nichts mehr im Wege. Eine ähnlich günstige Wirkung der asymmetrischen Zündsteuerung ist bei Widerstandslast zu beobachten. Mit diesem Verfahren sind beispielsweise auch dreiphasige Rampenlasten sanft einschaltbar und bieten damit eine verlängerte Lebensdauer.

* Dipl.-Ing. Rainer Günzel ist im Eaton Electrical Sector EMEA als Produktmanager Softstarter & Drives in der Industrial Control Division bei Eaton Moeller tätig.

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