Wellenspannung, Gleichtaktspannung und Lagerströme
Wellenspannung, Gleichtaktspannung und Lagerströme bezeichnen zusammenhängende elektrische Effekte, die auftreten können, wenn ein schnell schaltender Wechselrichter einen Elektromotor speist. Sie hängen zusammen, sind aber nicht dieselbe Größe.
Zusammenhang der Begriffe
- Die Gleichtaktspannung ist die von den Motorphasen gemeinsam geführte Spannungskomponente gegenüber dem Bezugspotenzial des Wechselrichters oder Fahrzeugs. Schnelles Schalten erzeugt hochfrequente Gleichtaktimpulse.
- Die Wellenspannung ist ein elektrisches Potenzial zwischen Rotorwelle und Motorgehäuse oder zwischen den beiden Enden der Welle. Kapazitive und induktive Kopplung kann einen Teil der Schaltstörung auf den Rotor übertragen.
- Ein Lagerstrom fließt, wenn diese Spannung einen Pfad durch ein Lager oder das verbundene Wellensystem findet. Wenn der Schmierfilm elektrisch durchschlägt, können wiederholte Entladungen Lageroberflächen beschädigen und Riffelbildung, Geräusche sowie vorzeitigen Verschleiß verursachen.
Nicht jede messbare Wellenspannung verursacht einen schädlichen Strom. Der vorherrschende Pfad hängt von der Flankensteilheit des Wechselrichters, der Motorgeometrie, Verkabelung, Erdung, den Lagern, dem Schmierstoff und der vollständigen Struktur der Antriebseinheit ab. Gegenmaßnahmen können kontrolliertes Schalten, Gleichtaktfilter, niederimpedante Potenzialverbindungen, Wellenerdung, isolierte oder Hybridlager sowie eine sorgfältige Kabel- und Mechanikauslegung umfassen.
Mehr zum übergeordneten Konstruktions- und Integrationskontext steht unter Electric Motor Construction and Design Choices.