Filterdrossel am Frequenzumrichter: die Wirkung
Eine Filterdrossel ist eine Induktivität, die Stromänderungen bremst — sie glättet steile Strom- und Spannungsflanken, die der Frequenzumrichter erzeugt. Auf der Netzseite senkt sie die Oberschwingungsströme und entlastet den Zwischenkreis, auf der Motorseite entschärft sie die Spannungssteilheit und die Ladeströme langer Motorkabel.
Die Drossel begrenzt di/dt. Auf der Netzseite heißt das: Der Gleichrichter zieht den Strom nicht mehr in kurzen, hohen Spitzen aus dem Netz, sondern breiter und flacher — der Oberschwingungsanteil im Strom (THDi) sinkt deutlich, der Spitzenstrom sinkt, und die Zwischenkreis-Kondensatoren werden schwächer belastet. Auf der Motorseite heißt es: Die steilen PWM-Flanken des Umrichters kommen abgeflacht am Motor an, die Spannungsspitzen an der Wicklungsisolation und die kapazitiven Umladeströme im Kabel werden kleiner. Was die Drossel nicht tut: Sie spart keine nennenswerte Wirkarbeit, sie ersetzt kein EMV-/Funkentstörfilter und sie ist keine Blindleistungskompensation.
Netzdrossel (auch Kommutierungsdrossel, ZK-Drossel): sitzt vor dem Umrichter zwischen Netz und Gleichrichter. Wirkung: weniger Oberschwingungsströme, geringerer Effektiv- und Spitzenstrom, Schutz gegen Netzspannungs-Einbrüche und Transienten, längere Lebensdauer der Zwischenkreis-Elkos. Motordrossel (du/dt-Drossel): sitzt hinter dem Umrichter zwischen FU und Motor. Wirkung: flachere Spannungsflanken am Motorklemmbrett, weniger Reflexionsüberspannung bei langem Kabel, weniger Ableit-/Umladestrom — damit auch weniger Fehlauslösungen von Erdschluss- und Isolationsüberwachung. Beide Drosseln lösen unterschiedliche Probleme; eine Netzdrossel hilft dem Motorkabel nicht und umgekehrt.
Netzdrossel: praktisch immer sinnvoll, wenn der Umrichter länger als kurzzeitig läuft oder wenn mehrere Umrichter am selben Abgang hängen. Pflichtiger wird sie, wenn dein Netz am Verknüpfungspunkt bereits hohe Stromverzerrung zeigt oder der FU-Hersteller sie im Handbuch für die Garantie fordert — viele Geräte haben stattdessen bereits eine Zwischenkreisdrossel eingebaut, dann prüfe erst das Datenblatt. Motordrossel: sobald das geschirmte Motorkabel spürbar lang wird (Herstellerangabe im Handbuch ist maßgeblich, oft ab einigen zehn Metern), bei älteren Motoren ohne umrichterfeste Isolation und bei Motorlagerschäden oder Störungen durch Ableitströme. Sinusfilter: erst bei sehr langen Leitungen, bei Nicht-Standardmotoren oder wenn du eine wirklich sinusförmige Motorspannung brauchst.
Netzdrosseln werden über die relative Kurzschlussspannung u_k beschrieben, üblich sind 2 % und 4 %. Faustregel: 4 % dämpft die Oberschwingungsströme stärker als 2 % — dafür fällt an der Drossel mehr Spannung ab. Der Spannungsfall wirkt direkt auf die verfügbare Ausgangsspannung, also auf das Drehmoment im oberen Drehzahlbereich; bei ohnehin knapper Netzspannung ist 2 % die verträglichere Wahl. Auswahlgrößen sind Bemessungsstrom (nicht Motor-kW allein), Netzspannung, Frequenz und Umgebungstemperatur — die Drossel muss den Effektivstrom inklusive Oberschwingungsanteil dauerhaft tragen. Und: Jede Drossel hat eigene Verluste und Eigenerwärmung, das gehört in die Schaltschrank-Wärmebilanz.
Die du/dt-Drossel flacht die Flanken ab, die Spannung bleibt getaktet. Das Sinusfilter ist ein LC-Filter und formt aus der PWM-Spannung eine nahezu sinusförmige Motorspannung — es erlaubt oft ungeschirmte Leitung und schont Motor und Lager am stärksten, kostet aber deutlich mehr, baut größer und muss zur Taktfrequenz des Umrichters passen (Herstellerfreigabe beachten). Das EMV-/Funkentstörfilter arbeitet in einem ganz anderen Frequenzbereich: Es leitet hochfrequente Störströme gegen Erde ab und sorgt für die Einhaltung der Störaussendungsgrenzen. Keines der drei ersetzt eines der anderen — welche Kombination nötig ist, hängt von Kabellänge, Motor und Umgebung ab.
Die Wirkung ist nachweisbar, nicht Glaubenssache. Netzseitig: Stromverzerrung THDi und Spitzenstrom vor und nach dem Einbau am selben Messpunkt mit einem Netzanalysator erfassen — die Vorher/Nachher-Messung ist der Beleg, nicht das Datenblatt. Achte darauf, unter vergleichbarer Last zu messen, sonst vergleichst du zwei verschiedene Betriebspunkte. Motorseitig: Spannungsspitze und Anstiegszeit du/dt direkt am Motorklemmbrett mit dem Oszilloskop prüfen, dazu die Erwärmung von Motor und Drossel im Dauerbetrieb. Wichtig für die Erwartung: Oberschwingungen sind Verzerrungsblindleistung — sie erscheinen weder im kWh-Zähler als Einsparung noch lassen sie sich mit einer klassischen Kondensator-Kompensation beseitigen.
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