Frequenzumrichter

Energieeffizient bei sauberem Netz

13.09.12 | Autor / Redakteur: Hartmut Dorner / Reinhard Kluger

Idealerweise ist die von den Energieversorgungsunternehmen gelieferte Netzspannung eine gleichförmige Sinusspannung konstanter Amplitude und Frequenz. Ein Idealfall, der heute in öffentlichen Netzen nicht mehr anzutreffen ist.
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Idealerweise ist die von den Energieversorgungsunternehmen gelieferte Netzspannung eine gleichförmige Sinusspannung konstanter Amplitude und Frequenz. Ein Idealfall, der heute in öffentlichen Netzen nicht mehr anzutreffen ist. (Bild: Danfoss)

Das Streben nach höherer Energieeffizienz belastet teilweise die Netzspannung und führt damit zu zusätzlicher Belastung angeschlossener Geräte. Auch die Motorregelung mit Umrichtern trägt dazu bei: Der Anwender sollte Maßnahmen für eine saubere Netzsspannung ergreifen.

Oberschwingungen können zu Fehlern, reduzierter Verfügbarkeit bis hin zu Totalausfällen in Gebäuden und Anlagen führen. Die Ursache - mangelnde Netzqualität – ist nicht sofort ersichtlich. Denn Netzrückwirkungen sind ohne entsprechende Messtechnik nicht zu erkennen. Die Rückwirkungen eines Geräts alleine sind meist nicht tragisch, erst die Summation bringt Probleme. Dann heißt es: Gegenmaßnahmen ergreifen.

Auswirkungen der Netzrückwirkungen

Elektronischen Verbraucher wie Energiesparleuchten, Frequenzumrichter etc. nehmen einen nichtsinusförmigen Laststrom auf. Der steigende Anteil dieser nichtlinearen Verbraucher erzeugt heute immer größere Abweichungen von der reinen Sinusform der Netzspannung, was in gewissen Grenzen zulässig ist. Die Bewertung erfolgt über den THD-Wert (Total Harmonic Distotrtion). Die Beurteilung der Oberschwingungen erfolgt bis zur 50. Harmonischen (entspricht 2,5 kHz). Die stärksten Auswirkungen haben die 3., 5. und 7. Harmonische, also die Frequenzen von 150, 250 und 350 Hz. Ein zu großer Oberschwingungsgehalt kann dazu führen, dass empfindliche elektronische Steuerungen, Computer und Regelgeräte nicht mehr einwandfrei funktionieren oder einzelne Verbraucher vorzeitig ausfallen. Weitere mögliche Auswirkungen:

  • Erhöhte Belastung, z.B. Zerstörung von Blindleistungskompensationsanlagen.
  • Überdimensionierung von Trafo oder Leitungen erforderlich.
  • Eingeschränkte Funktionssicherheit und Lebensdauer von Netzkomponenten und den angeschlossenen Verbrauchern.

Das Übertragungsnetz, Trafos oder Kompensationsanlagen sind für die Nennfrequenz des Netzes berechnet und ausgelegt. Belastungen durch zusätzliche Verzerrungsblindleistung werden bei der Planung der Anlagen meist nur selten berücksichtigt.

Ergänzendes zum Thema
In acht Schritten zur Netzanalyse

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