Ableitströme

Beim Betrieb von Servoverstärkern treten betriebsbedingte Ableitströme in verschiedenen Frequenzbereichen (kapazitiv) auf. Zusätzlich ist es möglich, dass nach dem Gleichrichter ein glatter Gleichfehlerstrom (ohmsch) produziert wird. Diese Ströme würden einen Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter oder RCD) vom Typ A oder AC nicht auslösen lassen. Im Fehlerfall wäre es somit möglich, dass gefährliche Spannungen an Gehäuseteilen anliegen. Die gesetzlichen Vorschriften in verschiedenen Ländern (bitte prüfen, ob ihr Land auch betroffen ist) verlangen bei 3-phasigen Anwendungen den Einsatz von allstromsensitiven RCD. Diese sollten einen Bemessungsfehlerstrom von ≤ 300 mA aufweisen. Um diese Vorschriften einzuhalten, ist es erforderlich, die zu erwartenden Ableitströme zu kennen bzw. zu berechnen.

Formeln

Die Höhe der Ableitströme ist neben den fixen Ableitströmen hauptsächlich von der Motorleitungslänge und der Versorgungsspannung abhängig. Die nachfolgend angegebenen Formeln wurden empirisch ermittelt.

	Berechnungsgrundlagen Die mit den Formeln berechneten Werte für den Ableitstrom haben nur Gültigkeit wenn: Original Beckhoff Motorleitungen eingesetzt und Schirm- sowie Erdungskonzepte eingehalten werden Weiterhin ist zu beachten, dass kein exakter Wert der Ableitströme berechnet wird, sondern nur der maximal zu erwartende Wert mit vereinzelten Streuungen.

	Zusammensetzung des max. Gesamtableitstroms Der max. Gesamtableitstrom setzt sich zusammen aus: einem geräteabhängigen fixen Teil mit 50 Hz (einphasige Einspeisung) bzw. 150 Hz (dreiphasige Einspeisung) sowie einem variablen Teil, welcher von der Motorleitungslänge und Taktfrequenz abhängt. Sofern keine anderen Vorgaben geltend gemacht werden, liegt die Taktfrequenz bei 8 kHz.

Ableitströme für einzelne Geräte

I_AbGerät = I_ABFix + I_ABVar

AX5000 bis 12A – einphasiger Anschluss, Ableitstrom in [mA]:

AX5000 bis 12A – dreiphasiger Anschluss, Ableitstrom in [mA]:

AX5118 – dreiphasiger Anschluss, Ableitstrom in [mA]:

AX5125 – dreiphasiger Anschluss, Ableitstrom in [mA]:

AX5140 – dreiphasiger Anschluss, Ableitstrom in [mA]:

Der anfallende Gesamtableitstrom setzt sich aus der Summer der einzelnen Geräteableitströmen zusammen:

I_ABtotal = I_ABGerät1 + I_ABGerät2 + …. + I_ABGerätn

Ableitströme im Zwischenkreisverbund (ZK-Verbund)

Wenn mehrere Geräte im Zwischenkreisverbund geschaltet sind, fallen, solange keine Achse freigegeben (enabled) ist, nur die fixen Ableitströme für 50 Hz bzw. 150 Hz an. Sobald eine Achse freigegeben wird, fallen die kompletten fixen Ableitströme (50 Hz bzw. 150 Hz) an und zusätzlich ein fixer Anteil von 8 kHz bei 0m Motorleitungslänge. Die folgenden Abbildungen sollen die Aufteilung der einzelnen Ableitstromanteile verdeutlichen:

Beispiel
	1 x AX5000 (enabled) ohne ZK-Verbund I_ABtotal = I_ABVar + I_ABFix
	2 x AX5000 (not enabled) im ZK-Verbund I_ABtotal = I_{ABFix_1}+ I_{ABFix_2}
	1 x AX5000 (enabled) + 1 x AX5000 (not enabled) im ZK Verbund I_ABtotal = I_{ABVar_1}+ I_{ABFix_1}+ I_{ABFix_2} Wird der AX5000_2 auch enabled lautet die Gleichung wie folgt: I_ABtotal = I_{ABVar_1}+ I_{ABVar_2}+ I_{ABFix_1}+ I_{ABFix_2}

Beispiel

Ableitströme 8:

1 x AX5000 (enabled) ohne ZK-Verbund

I_ABtotal = I_ABVar + I_ABFix

Ableitströme 9:

2 x AX5000 (not enabled) im ZK-Verbund

I_ABtotal = I_{ABFix_1}+ I_{ABFix_2}

Ableitströme 10:

1 x AX5000 (enabled) + 1 x AX5000 (not enabled) im ZK Verbund

I_ABtotal = I_{ABVar_1}+ I_{ABFix_1}+ I_{ABFix_2}

Wird der AX5000_2 auch enabled lautet die Gleichung wie folgt:

I_ABtotal = I_{ABVar_1}+ I_{ABVar_2}+ I_{ABFix_1}+ I_{ABFix_2}

Einfluss der Motordrosseln

Motordrosseln werden verwendet, um über geringere Spannungsflanken und somit reduzierte Spitzenwerte der Kommutierungs- bzw. Ableitströme, die Leistungshalbleiter sowie die Motoren zu schützen. Die Verringerung der Spannungsflanken hat allerdings keinen Einfluss auf den Effektivwert der Ableitströme. Da ein RCD immer genau diese beurteilt, haben Motordrosseln an dieser Stelle keinen positiven Einfluss.