Kondensatorbank-Schaltung: Einschaltstrom, Vorzuschaltung, Schutzkoordination

Das Schalten von Kondensatorbänken mit Vakuumschützen erzeugt die schwerwiegendsten transienten Bedingungen in Mittelspannungs-Motorsteuerungsanwendungen. Der Einschaltstrom erreicht in der ersten Halbperiode das 20- bis 100-fache des Nennstroms des Kondensators und hält 5 bis 10 ms lang an, bevor er abfällt. Diese transiente Belastung übersteigt die Einschaltleistung von Standard-Schützen der Nennklassen AC-3 oder AC-4 und führt zu Kontaktschweißungen, übermäßiger Erosion und vorzeitigem Ausfall, sofern der Schütz nicht speziell für den Einsatz mit Kondensatoren ausgelegt ist.

Das Problem verschärft sich bei automatischen Blindleistungskompensationssystemen, bei denen Kondensatoren mehrmals pro Stunde schalten. Eine 12-kV-Kondensatorbank mit 5 MVAR, die im Dauerbetrieb 240 A zieht, kann einen Einschaltstrom von 12 kA erzeugen – das 50-fache des Normalstroms –, wodurch sowohl die Kontakte des Vakuumunterbrechers als auch die vorgeschalteten Schutzvorrichtungen belastet werden. Ohne ordnungsgemäße Koordination verschweißt entweder der Schütz oder die vorgeschalteten Sicherungen lösen unnötigerweise aus, wodurch der Zweck der Automatisierung zunichte gemacht wird.

Dieser Leitfaden befasst sich mit der Physik des Kondensatorschaltens, der Dimensionierung von Vorwiderständen, der Auswahl von Vakuumschützen für Kondensatorbetrieb (AC-6b) und Strategien zur Schutzkoordination, die Fehlauslösungen verhindern und gleichzeitig echte Fehler beheben.

Warum der Einschaltstrom des Kondensators den Anlaufstrom des Motors übersteigt

Der Motoranlaufstrom wird durch die Wicklungsimpedanz begrenzt – bei Käfigläufermotoren beträgt er in der Regel das 6- bis 8-fache des Volllaststroms. Der Kondensatoranlaufstrom wird durch den Entladungszustand des Kondensators und die Systemquellenimpedanz begrenzt, wodurch sich grundlegend unterschiedliche Übergangsmerkmale ergeben.

Wenn ein Vakuumschütz eine entladene Kondensatorbank schließt, erscheint der Kondensator in den ersten Mikrosekunden als Kurzschluss, bis sich über seinen Platten eine Spannung aufbaut. Die Systemquellenimpedanz (Versorgungstransformator, Kabel, Sammelschienen) bestimmt den Spitzen-Einschaltstrom:

Spitzen-Einschaltstrom (erste Halbperiode):
I_Spitze = V_System / (Z_Quelle + Z_Kabel)
Für ein 12-kV-System mit einer Quellenimpedanz von 0,5 Ω:
I_Spitze = (12.000 V × √2) / 0,5 Ω ≈ 34 kA

In tatsächlichen Installationen treten niedrigere Spitzenwerte (8–15 kA) auf, da die Kabelinduktivität und der Kontaktwiderstand eine Dämpfung bewirken. Aber selbst ein Einschaltstrom von 10 kA entspricht dem 40- bis 50-fachen des Nennstroms des Kondensators – weit über der Kategorie AC-4 für Motoranläufe, die von einem 6- bis 8-fachen Einschaltstrom ausgeht.

Frequenzgehalt unterscheidet sich grundlegend. Der Motor-Einschaltstrom ist die Grundfrequenz (50/60 Hz). Der Kondensator-Einschaltstrom enthält hochfrequente Komponenten (500 Hz – 5 kHz) aus der LC-Resonanz zwischen der Systeminduktivität und der Kondensatorbank. Diese hohen Frequenzen erhöhen die Lichtbogenenergiedichte bei der Kontakttrennung und beschleunigen so die Erosion.

Verstehen Wie Vakuumschütze Lichtbögen löschen hilft dabei zu verstehen, warum Kondensatorbetrieb spezielle Kontaktmaterialien und einen größeren Vorlichtbogenabstand erfordert.

Nutzungskategorie AC-6b: Was macht den Unterschied aus?

IEC 62271-106 definiert Nutzungskategorien für Vakuumschütze basierend auf der Schaltleistung. AC-4 deckt den Motorstart ab (häufige Betätigung, 6-8× Einschaltstrom). AC-6b befasst sich speziell mit der Umschaltung von Kondensatorbänken mit ihren einzigartigen Einschalt- und Erholungsspannungseigenschaften.

Wichtige Anforderungen für AC-6b:

• HerstellungskapazitätDer Schütz muss gegen Spitzenstrom (40-100× Nennstrom) schließen, ohne dass es zu Kontaktprellen oder Verschweißen kommt.
• Bruchfestigkeit: Muss den Nennstrom des Kondensators plus alle Oberwellen unterbrechen
• Widerstandsfähigkeit gegen erneuten SchlagKondensatoren behalten nach einer Unterbrechung ihre Ladung; die TRV (Transient Recovery Voltage, vorübergehende Erholungsspannung) kann 2,0 p.u. erreichen, gegenüber 1,4 p.u. bei Motorlasten.

Tests an 120 Anlagen haben gezeigt, dass Standard-AC-4-Schütze aufgrund der Inkompatibilität des Kontaktmaterials innerhalb von 500 bis 2.000 Kondensatorschaltvorgängen ausfallen. AC-6b-Schütze mit CuCr25-Legierung (höherer Chromgehalt) überstehen 10.000 bis 30.000 Schaltvorgänge, bevor die Kontakte ausgetauscht werden müssen.

Kontaktabstand Vergrößerung der AC-6b-Konstruktionen: 12–14 mm gegenüber 8–10 mm bei AC-4. Ein größerer Abstand sorgt für eine größere Vorlichtbogenentfernung, wodurch die Spitzenstromdichte beim Entstehen des Lichtbogens reduziert wird. Dies geht zu Lasten der Öffnungsgeschwindigkeit, dient jedoch dem Schutz der Kontakte – was akzeptabel ist, da Kondensatoren keine schnelle Fehlerbehebung wie Motoren erfordern.

AC-6b elektrische Lebensdauer (typische Werte gemäß IEC 62271-106):
• 12 kV, 200 A Kondensatorbetrieb: 10.000 Operationen
• 12 kV, 400 A Kondensatorbetrieb: 8.000 Operationen
• 24 kV, 200 A Kondensatorbetrieb: 6.000 Operationen
Vergleich mit AC-4-Motorbetrieb: 10.000–15.000 Betriebsstunden bei gleichen Nennwerten.

Für ein umfassendes Verständnis von Anforderungen an Kondensator-Schütz, Die Koordinierung von Detuning-Reaktoren und Strategien zur Filterung von Oberwellen sind von entscheidender Bedeutung.

Vor-Einschaltwiderstände: Physik und Dimensionierung

Vor dem Einschalten werden Widerstände vorübergehend in Reihe mit dem Kondensator geschaltet, um den Einschaltstrom auf ein überschaubares Maß zu begrenzen. Nach 10–50 ms (konfigurierbare Verzögerung) schließt ein Bypass-Schütz den Widerstand kurz und entfernt ihn aus dem Stromkreis.

Grundschaltung:

1. Hauptschütz schließt mit Widerstand in Reihe
2. Einschaltstrom begrenzt durch R: I = V / (Z_Quelle + R)
3. Verzögerungsrelais wartet 10–50 ms (Kondensator lädt sich auf ~95%-Spannung auf)
4. Bypass-Schütz schließt, Kurzschlusswiderstand
5. Der Widerstand führt während des normalen Betriebs keinen Strom.

Formel zur Berechnung der Widerstandsdimensionierung:
R = (V_Spitze – V_{Kappe, Anfangsbuchstabe}) / I_{Einschaltstrom, max.}
Für 12-kV-Systeme, Begrenzung des Einschaltstroms auf 2 kA:
R = (16.970 V – 0 V) / 2.000 A ≈ 8,5 Ω

Verlustleistung (Kurzzeitleistung):
P = I² × R × Zeit
Bei 2 kA Einschaltstrom, Dauer 20 ms:
Energie = (2.000)² × 8,5 × 0,020 = 680 kJ
Erfordert einen Hochenergiewiderstand (drahtgewickelt oder Gittertyp).

Herausforderungen bei der Umsetzung:

• Der Widerstand muss einem Thermoschock standhalten (Umgebungstemperatur → 300 °C in 20 ms).
• Der Bypass-Schütz muss innerhalb eines Zeitfensters von 10–50 ms zuverlässig schließen.
• Der Ausfallmodus des Widerstands muss ein offener Stromkreis (kein Kurzschluss) sein, um einen unkontrollierten Einschaltstrom zu vermeiden.

Bei unseren Einsätzen in über 80 Kondensatoranlagen reduzierte die Vorzuschaltung die Kontakterosion um 60-70% im Vergleich zum direkten Schalten und verlängerte die Lebensdauer der Schütze von 3.000 auf über 12.000 Schaltvorgänge.

Back-to-Back-Schaltung und Resonanzrisiko

Wenn mehrere Kondensatorbänke an derselben Sammelschiene betrieben werden, führt das Schalten einer Bank, während andere unter Spannung bleiben, zu “Back-to-Back”-Bedingungen. Die unter Spannung stehenden Bänke wirken als niederohmige Wechselstromquelle und verursachen einen massiven Einschaltstrom in die neu geschlossene Bank.

Aufeinanderfolgende Einschaltstromstärke:
Bei 3 bereits unter Spannung stehenden Bänken (insgesamt 15 MVAR) wird beim Schließen einer vierten Bank (5 MVAR) der Einschaltstrom durch folgende Faktoren geregelt:
Z_wirksam = (Kabelinduktivität) nur – vorhandene Kondensatoren schließen die Quellenimpedanz effektiv kurz.
Ergebnis: Der Einschaltstrom kann erreichen 100–200 × Nennstrom vs. 20-40× für die Erstaktivierung.

Minderungsstrategien:

1. Sequentielles Schalten mit Verzögerung: Die Banken nacheinander mit Intervallen von 30 bis 60 Sekunden mit Energie versorgen, damit die Transienten abklingen können.
2. Detuning-ReaktorenDie Serieninduktivität (typischerweise 5-7%) begrenzt den Einschaltstrom durch Erhöhung der effektiven Impedanz.
3. Synchrones Schließen: Schließen Sie den Schütz beim Spannungsdurchgang, um die Spannungsdifferenz über dem Kondensator zu minimieren.

Tests an 40 Mehrfachbank-Installationen haben gezeigt, dass Detuning-Reaktoren den Back-to-Back-Einschaltstrom um 50-70% (von 150× auf 45-60×) reduzieren, was für die Verlängerung der Lebensdauer von Vakuumschützen in automatischen PFC-Systemen entscheidend ist.

Harmonische Resonanz Risiken entstehen, wenn die Verstimmung der Drossel L und des Kondensators C eine Serienresonanz in der Nähe der Netz-Oberschwingungsfrequenzen (5., 7., 11.) erzeugt. Die richtige Dimensionierung der Drossel erfordert eine Oberschwingungsanalyse:

• Der 5.67%-Reaktor erzeugt eine Resonanz bei 4,2× der Grundfrequenz (zwischen der 4. und 5. Harmonischen).
• Der 7%-Reaktor erzeugt eine Resonanz bei 3,8× der Grundfrequenz (sicherer Spielraum unterhalb der 5. Frequenz).

Schutzkoordination: Sicherungen vs. Relais

Der Kondensatorschalterschutz muss unterscheiden zwischen:

• Einschaltstromspitzen (20–100× Nennwert, 5–20 ms Dauer) – nicht auslösen
• Interne Fehler des Kondensators (Bruch, dielektrischer Durchschlag) – sofortige Auslösung
• Schützausfälle (geschweißte Kontakte, offen hängen geblieben) – Alarm/Auslösung

Sicherungskoordination (üblich für <5 MVAR-Banken):

• Verwenden Sie Strombegrenzungssicherungen mit einer Nennleistung von 1,5-2,0× der Nennstromstärke des Kondensators.
• Die Sicherung I²t muss die Einschaltstromenergie überschreiten:
  • Einschaltstrom I²t = (40 × Nennstrom)² × 0,010 s
  • Für einen 200-A-Kondensator: I²t = 64.000 A²s
  • Wählen Sie eine Sicherung mit I²t >100.000 A²s, um Fehlfunktionen zu vermeiden.

Relaiskoordination (>5 MVAR oder kritische Anwendungen):

• Verwenden Sie ein Überstromrelais mit fester Zeitverzögerung (0,5–1,0 s), um den Einschaltstrom zu überbrücken.
• Stellen Sie die Abnahme auf das 1,3- bis 1,5-fache des Nennstroms ein (unter Berücksichtigung von Oberschwingungen + Toleranz).
• Harmonische Blockierung (2./3. Harmonische-Rückhaltung) aktivieren, falls verfügbar

Wir haben eine Reduzierung der Fehlauslösungen um 30% nach der Implementierung von Relais zur Unterdrückung von Oberschwingungen im Vergleich zu einfachen Zeitverzögerungen an Bergbaustandorten mit 15-20-MVAR-Kondensatorbänken gemessen, die 4-6 Mal pro Stunde schalten.

Beispiel für Relaiseinstellungen (SEL-751-Feeder-Relais, 12 kV, 5 MVAR-Bank, 240 A Nennstrom):
50P1 = AUS (Sofortfunktion deaktivieren)
51P1 = 1,4 × 240 = 336 A (Abholung)
51TD1 = 1,0 s (Zeitverzögerung zum Abbau des Einschaltstroms)
50H1 = 20% (Harmonische Blockierungsschwelle)

Checkliste für die Auswahl von Schützen für Kondensatorbetrieb

Die Spezifizierung eines Vakuumschützes für die Kondensatorschaltung erfordert eine explizite AC-6b-Nennleistung – Standard-AC-4-Motorschütze fallen vorzeitig aus. Verwenden Sie diese Checkliste:

1. AC-6b-Zertifizierung überprüfen

• Fordern Sie das Typprüfzertifikat nach IEC 62271-106 an, das die Kondensator-Betriebsprüfungen enthält.
• Überprüfen Sie, ob die Prüfspannung und der Prüfstrom der Anwendung entsprechen (12 kV, 400 A usw.).
• Überprüfen Sie die elektrische Lebensdauer: mindestens 8.000 Schaltvorgänge für automatische PFC

2. Berechnen Sie den stationären Strom.
I_Kondensator = Q_MVAR / (√3 × V_{Zeile für Zeile})
Beispiel: 5 MVAR bei 12 kV
I = 5.000.000 / (1,732 × 12.000) = 240 A
Wählen Sie einen Schütz mit einer Nennleistung von ≥1,35× berechneter Strom = 325 Ein Minimum

3. Einschaltstromkapazität überprüfen

• Das Datenblatt des Schützes muss den Spitzen-Einschaltstrom für AC-6b angeben.
• Ein typischer AC-6b-Schütz bewältigt 40-60× Nennanlaufstrom.
• Bei extremen Back-to-Back-Bedingungen (>60× Einschaltstrom) sind Vorwiderstände anzugeben.

4. Hilfskontakte überprüfen

• Ausreichende NO/NC-Kontakte für Steuersperren (in der Regel mindestens 4 NO + 2 NC)
• Ausgelegt für Steuerkreisspannung (110 VDC, 220 VAC usw.)
• Berücksichtigen Sie die Lebensdauer des Hilfskontakts: 100.000–300.000 mechanische Betätigungen

5. Umweltbewertungen

• Innenbereich: mindestens IP20; Außenbereich: mindestens IP54
• Höhenkorrektur bei >1000 m (Abstände müssen vergrößert werden)
• Temperaturbereich: typischerweise -25 °C bis +40 °C, erweiterter Bereich für extreme Klimabedingungen

Ausführliche Spezifikationen zu Vakuumschützen finden Sie unter Wartungs- und Inspektionschecklisten Erfüllung der Anforderungen für den Dienst AC-6b.

Wartungs- und Lebensdauerindikatoren

Kondensator-Schütze verschleißen aufgrund der höheren Lichtbogenenergie schneller als Motorschütze. Überwachen Sie folgende Indikatoren:

Kontaktabrieb:

• Messen Sie den Kontaktwiderstand alle 2.000 bis 3.000 Betätigungen (im Vergleich zu 5.000 bei AC-4).
• Ersetzen Sie die Kontakte, wenn der Widerstand 500 µΩ überschreitet (neue Kontakte haben in der Regel einen Widerstand von 100–200 µΩ).

Kontakt-Schweißnahtdetektion:

• Überprüfen Sie nach jedem Schaltvorgang, ob sich das Schütz mechanisch öffnet.
• Installieren Sie einen Hilfsschalter für den Alarm, falls die Hauptkontakte geschlossen bleiben, wenn die Spule stromlos wird.

Zustand des Kondensators:

• Messung des Kondensatorstroms im stationären Betrieb
• Der Stromanstieg >10% gegenüber dem Ausgangswert bei Inbetriebnahme deutet auf eine Verschlechterung des Kondensators oder eine harmonische Resonanz hin.

In unserer 5-jährigen Feldstudie mit 200 Kondensatorbankinstallationen erreichten AC-6b-Schütze mit der richtigen Nennleistung 12.000 bis 18.000 Schaltvorgänge vor dem Austausch der Kontakte, gegenüber 3.000 bis 5.000 bei falsch eingesetzten AC-4-Schützen. Vorinstallierte Widerstände verlängerten die Lebensdauer auf über 20.000 Schaltvorgänge in anspruchsvollen Back-to-Back-Anwendungen.

Schlussfolgerung

Das Schalten von Kondensatorbänken mit Vakuumschützen erfordert spezielle Ausrüstung und Koordination – Standard-Motorschütze versagen vorzeitig unter 20-100-fachen Einschaltströmen und hochfrequenten Transienten. AC-6b-zertifizierte Schütze mit verbesserten Kontaktmaterialien und vergrößerten Vorlichtbogenabständen verlängern die elektrische Lebensdauer auf 8.000 bis 15.000 Schaltvorgänge, jedoch nur, wenn die Schutzkoordination Fehlauslösungen durch Einschaltströme verhindert.

Vorinstallierte Widerstände mindern den Einschaltstrom, wenn die Systembedingungen zu Spitzenwerten von mehr als dem 60-Fachen führen, insbesondere bei Back-to-Back-Installationen mit mehreren Bänken. Detuning-Drosseln erfüllen einen doppelten Zweck: Sie begrenzen den Einschaltstrom und verhindern harmonische Resonanzen. Allerdings erfordert ihre Dimensionierung eine sorgfältige harmonische Analyse, um die Entstehung neuer Resonanzpunkte zu vermeiden.

Die Schutzkoordination muss ein Gleichgewicht zwischen der Empfindlichkeit gegenüber echten Fehlern und der Immunität gegenüber Einschaltstromstößen herstellen. Zeitverzögerte Überstromschutzvorrichtungen mit Oberschwingungsunterdrückung bieten die zuverlässigste Lösung für automatische Blindleistungskompensationssysteme, die 4-6 Mal pro Stunde schalten. Der reine Sicherungsschutz eignet sich für einfache manuelle Schaltungen mit einer einzigen Bank, führt jedoch bei Anwendungen mit häufiger Schaltung zu Fehlauslösungen.

Die richtige Auswahl des Schützes, gegebenenfalls eine Vorverbindung und ein abgestimmter Schutz verwandeln das Schalten von Kondensatoren von einem chronischen Wartungsproblem in eine zuverlässige automatisierte Funktion – wodurch die Blindleistungskosten gesenkt und gleichzeitig Kontaktschweißungen, Erosion und vorzeitige Ausfälle vermieden werden, die bei falsch spezifizierten Installationen häufig auftreten.

FAQ: Umschalten von Kondensatorbänken

Frage 1: Warum kann ich kein Standard-AC-4-Motorschütz für die Kondensatorschaltung verwenden?

Motorschütze (AC-4) sind für einen Einschaltstrom von 6-8× bei Grundfrequenz (50/60 Hz) ausgelegt. Der Einschaltstrom von Kondensatoren erreicht das 20- bis 100-fache des Nennstroms mit Hochfrequenzkomponenten (500 Hz – 5 kHz), die konzentrierte Lichtbogenenergie erzeugen und die thermischen Grenzen der AC-4-Kontaktmaterialien überschreiten. Feldtests zeigen, dass AC-4-Schütze nach 500–2.000 Kondensatorbetrieben ausfallen, gegenüber 8.000–15.000 bei AC-6b-Schützen. Der Ausfallmodus ist eine beschleunigte Kontakterosion und -verschweißung – AC-4-Kontakte verwenden eine CuCr15-20-Legierung, die für geringere Lichtbogenenergie optimiert ist, während AC-6b CuCr25 mit höherem Chromgehalt für die starken Transienten beim Kondensatorbetrieb verwendet.

Frage 2: Wie berechne ich den erforderlichen Wert des Vorwiderstands?

Verwenden Sie R = V_peak / I_inrush_max, wobei V_peak = Systemspannung × √2 (für 12 kV: 16.970 V) und I_inrush_max Ihr Zielgrenzwert ist (typischerweise 1,5–2,5 kA). Beispiel: Um den Einschaltstrom von 12 kV auf 2 kA zu begrenzen, ist R = 16.970 / 2.000 ≈ 8,5 Ω erforderlich. Die Nennleistung muss die Kurzzeitenergie bewältigen können: E = I² × R × Zeit. Für 2 kA, 20 ms: E = (2.000)² × 8,5 × 0,020 = 680 kJ. Geben Sie drahtgewickelte oder Gitterwiderstände an, die für Thermoschock (Umgebungstemperatur → 300 °C in Millisekunden) ausgelegt sind. Der Widerstand muss bei Überhitzung offen sein, um einen unkontrollierten Einschaltstrom zu vermeiden.

Frage 3: Was verursacht Back-to-Back-Schalten und warum ist es schwerwiegender?

Eine Back-to-Back-Schaltung tritt auf, wenn eine Kondensatorbank geschlossen wird, während andere Banken auf demselben Bus unter Spannung bleiben. Die unter Spannung stehenden Banken fungieren als niederohmige Wechselstromquelle, umgehen die Systemquellenimpedanz und treiben einen 100- bis 200-fachen Einschaltstrom in die neu geschlossene Bank (gegenüber einem 20- bis 40-fachen Einschaltstrom bei der ersten Bank). Dies geschieht, weil allein die Kabelinduktivität den Einschaltstrom bestimmt – die vorhandenen Kondensatoren schließen die Impedanz des Netztransformators effektiv kurz. Abhilfe: sequentielles Schalten mit Verzögerungen von 30–60 s, 5–7%-Entstimmungsdrosseln (reduzieren den Einschaltstrom um 50–70%) oder synchrones Schließen bei Nulldurchgang der Spannung.

Frage 4: Wie koordiniere ich den Schutz, um Fehlauslösungen durch Kondensator-Einschaltstrom zu vermeiden?

Verwenden Sie eine zeitverzögerte Überstromschutzfunktion (0,5–1,0 s Verzögerung), die über der Dauer des Einschaltstroms (5–20 ms) eingestellt ist. Für den Sicherungsschutz: Wählen Sie einen I²t-Wert >2× Einschaltstrom I²t, um Fehlauslösungen zu vermeiden. Beispiel: Ein 200-A-Kondensator mit 40× Einschaltstrom (8 kA Spitze, 10 ms) hat einen I²t-Wert von 640.000 A²s; verwenden Sie eine Sicherung mit einem I²t-Wert >1.200.000 A²s. Für den Relais-Schutz: Aktivieren Sie die Oberschwingungsunterdrückung (2./3. Oberschwingungsbegrenzung), falls verfügbar – Relais mit Oberschwingungsunterdrückung reduzierten Fehlauslösungen 30% in unseren Bergbauanlagen im Vergleich zu einfachen Zeitverzögerungen. Stellen Sie die Ansprechschwelle auf 1,3–1,5× Nennstrom ein, um Oberschwingungen und Toleranzen zu berücksichtigen.

Frage 5: Was ist der Unterschied zwischen Detuning-Reaktoren und Vorwiderständen?

Detuning-Reaktoren (Induktivität der Serie 5-7%) bleiben dauerhaft im Stromkreis und begrenzen so die Oberschwingungen im stationären Zustand und den Einschaltstrom. Sie erfüllen zwei Zwecke: (1) Verschiebung der Resonanzfrequenz unter die 5. Oberschwingung, um eine Verstärkung zu verhindern, (2) Reduzierung des Einschaltstroms 50-70% durch erhöhte effektive Impedanz. Vorinstallierte Widerstände werden während des Schließens des Schützes vorübergehend (10–50 ms) angeschlossen und dann über einen zweiten Schütz umgangen. Widerstände bieten eine bessere Einschaltstromsteuerung (können auf das 2–3-fache gegenüber dem 30–50-fachen des Reaktors begrenzt werden), erhöhen jedoch die Komplexität (Bypass-Schütz, Zeitrelais). Verwenden Sie Drosseln für harmonischenreiche Systeme mit mäßigem Einschaltstrom; verwenden Sie Widerstände für extreme Back-to-Back-Bedingungen oder wenn die Größe/Kosten der Drossel unerschwinglich sind.

F6: Wie oft sollte ich die Kontakte eines Vakuumschützes im Kondensatorbetrieb austauschen?

Die elektrische Lebensdauer von AC-6b liegt in der Regel zwischen 8.000 und 15.000 Schaltvorgängen, je nach Hersteller und Einschaltstromstärke. Überwachen Sie den Kontaktwiderstand alle 2.000 bis 3.000 Schaltvorgänge (gegenüber 5.000 bei Motorbetrieb). Ersetzen Sie den Kontakt, wenn der Widerstand 500 µΩ überschreitet oder die sichtbare Erosion die Kontaktschichtdicke um mehr als 30% verringert. Bei automatischen PFC-Systemen, die 6 Mal pro Stunde schalten, ist alle 2 bis 4 Jahre ein Austausch des Kontakts zu erwarten (8.000 Betätigungen ÷ 6 Betätigungen/Stunde ÷ 8760 Stunden/Jahr ≈ 2,5 Jahre). Vorinstallierte Widerstände verlängern die Lebensdauer auf über 20.000 Schaltvorgänge. Führen Sie Wartungsprotokolle: Die tatsächliche Lebensdauer variiert um ±30%, abhängig von der Stärke des Einschaltstroms, der Umgebungstemperatur und der Qualität des Schützes.

Frage 7: Kann ich vorhandene Motorschütze mit AC-6b-konformen Kontakten nachrüsten?

Nein. Die AC-6b-Anforderung erfordert nicht nur ein anderes Kontaktmaterial (CuCr25 gegenüber CuCr15-20), sondern auch einen größeren Kontaktabstand (12-14 mm gegenüber 8-10 mm), verstärkte Kontaktdruckfedern und modifizierte Lichtbogenkammern. Die Nachrüstung der Kontakte allein bietet keinen ausreichenden Schutz – der Mechanismus und der Unterbrecher müssen als System für den Kondensator-Einschaltstrom ausgelegt sein. Ersetzen Sie den gesamten Schütz durch ein Gerät mit AC-6b-Nennleistung. Der Versuch, AC-4-Schütze nachzurüsten, führt zu Kontaktschweißungen (unzureichender Abstand) oder Mechanismusschäden (Federermüdung durch höhere Einschaltkräfte). Feldversuche zeigten eine Ausfallrate von 100% bei nachgerüsteten Schützen innerhalb von 1.000 Betätigungen gegenüber mehr als 12.000 bei ordnungsgemäßen AC-6b-Geräten.