Nov 8, 2021
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Erdschluss

Dämpfungswiderstand richtig dimensionieren?

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ERZlich Willkommen, liebe Freunde der Schutz-, Leit- und Elektrotechnik. In unserem heutigen Video- und Lesebeitrag erklären wir Euch die Auslegung von Dämpfungswiderständen, der im offenen Dreieck verschalteten Dreieckswicklungen von Spannungswandlern, zur Vermeidung von Kippschwingungen.

Viel Spaß beim Sehen und Lesen!

(Textbeitrag unter dem Video)

Euer SCHUTZTECHNIK-TEAM

Dämpfungswiderstand richtig dimensionieren?

Induktive Spannungswandler und Leiter-Erde-Kapazitäten bilden Reihenschwingkreise und damit schwingungsfähige Systeme. Zustandsänderungen, z.B. aufgrund von Schalthandlungen oder Netzfehlern, führen deshalb zu transienten Ausgleichsvorgängen, welche ein Fehlverhalten von Schutzsystemen zur Folge haben können und Primärkomponenten zusätzlich belasten.

Aus diesem Grund ist es üblich, dass Nullsystem durch einen Wirkwiderstand in der da-dn-Schaltung, der im offenen Dreieck verbundenen Dreieckswicklungen, zu bedämpfen. Im Folgenden wird an einem Beispiel gezeigt, wie der minimal zulässige Belastungswiderstand, anhand der Grenzleistung der Wicklung ermittelt werden kann.

Schauen wir uns zunächst ein exemplarisches Typenschild an.

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Wie wir sehen, ist die da-dn-Wicklung des Wandlers mit 105 VA thermisch dauerhaft belastbar. Da sich diese Angabe auf die Nennspannung der Dreieckswicklung bezieht, können wir den thermischen Grenzstrom bei Nennspannung berechnen. Dazu teilen wir die thermische Bemessungsleistung unserer Dreieckswicklungen durch die sekundäre Nennspannung der Wicklungen:

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Da einige Hersteller den thermischen Grenzstrom bei Nennspannung auch direkt auf dem Typenschild angeben, kann dieser ggf. auch direkt abgelesen werden.

Aus der thermischen Bemessungsleistung bzw. aus dem thermischen Grenzstrom bei Nennspannung der Dreieckswicklungen, können wir den Wicklungswiderstand berechnen.

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bzw.

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Im nächsten Schritt berechnen wir den maximalen thermischen Grenzstrom bei Erdschluss, unter Berücksichtigung der maximalen Betriebsspannung. Da die Wicklung laut Typenschild für einen Zeitraum von 8 h mit 1,9-facher Nennspannung betrieben werden darf, ist nun dieser Wert anzusetzen. Der Faktor 1,9 entspricht dabei dem Produkt aus 1,1 und √3. Wir erhöhen also die sekundäre Nennspannung um einen Sicherheitsfaktor von 10 % auf die maximale Betriebsspannung und berücksichtigen zudem die √3-fache Spannungsanhebung an den erdschlussfreien Dreieckswicklungen.

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Hinweis: Einige Betreiber gehen bereits dazu über, diese Belastungszeit von 8 h auf 24 h auszudehnen. Dies kann beim Hersteller individuell in Auftrag gegeben werden.

Es folgt der letzte Schritt, wir berechnen R_D-min. Der minimal zulässige Dämpfungswiderstand in der da-dn-Wicklung berechnet sich aus der maximalen Betriebsspannung an der da-dn-Schaltung und aus dem thermischen Grenzstrom bei Erdschluss.

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Man würde nun den nächstgroßen Serienwiderstand wählen, da ein Aufrunden thermisch zur Entspannung beiträgt.

Noch ein genereller Hinweis zum besseren Verständnis: Die Dreieckswicklungen werden für den Dauerbetrieb bei Nennspannung und für einen zeitlich begrenzten Betrieb bei 1,9-facher Nennspannung ausgelegt (in der Regel für 8 h). Die thermische Bemessungsleistung der Wicklung bezieht sich auf Nennspannung. Der Widerstand in der da-dn-Schaltung ist für den Erdschlussfall auszulegen, da erst bei Erdschluss eine signifikante Nullspannung an der da-dn-Schaltung eintritt.

Um final eine einfache Berechnungsformel zu erhalten, setzen wir alle genannten Beziehungen ineinander und erhalten:

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Die Berechnung kann also trivial mittels sekundärer Nullspannung bei sattem Erdschluss und thermischen Bemessungsgrenzstrom bei Nennspannung erfolgen. Im einfachsten Fall ist der thermische Grenzstrom bei Nennspannung bereits direkt auf dem Typenschild angegeben.

In der Praxis kommen häufig Widerstände ab 20 Ω aufwärts zum Einsatz.

HERZliche Grüsse

Euer SCHUTZTECHNIK-TEAM

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