Oberschwingungen - Übersicht; Einfluss Von Oberschwingungen In Einer Energieverteilungsanlage - Danfoss VLT HVAC Drive FC 102 Projektierungshandbuch

Überlegungen zur elektrisch...
10.16 Oberschwingungen – Übersicht
Nicht lineare Lasten, wie sie z. B. bei Frequenzumrichtern
gegeben sind, nehmen nicht gleichmäßig Strom aus dem
Netz auf. Dieser nicht sinusförmige Strom verfügt über
Anteile, die ein Vielfaches der Grundstromfrequenz
darstellen. Jene Anteile werden als Oberschwingungen
bezeichnet. Es ist wichtig, den Gesamtoberschwingungs-
gehalt der Netzversorgung zu regeln. Zwar wirken sich die
Oberschwingungsströme nicht direkt auf den Verbrauch
von elektrischer Energie aus, jedoch erzeugen sie Wärme in
der Verkabelung und in den Transformatoren und können
andere Geräte beeinflussen, die an dieselbe Verteilung
angeschlossen sind.
10.16.1 Oberschwingungsanalyse
Da Oberschwingungen die Wärmeverluste erhöhen,
müssen Sie diese bei der Auslegung von Systemen berück-
sichtigen, damit eine Überlastung des Transformators, der
Drosseln und Verkabelung ausgeschlossen ist. Führen Sie
gegebenenfalls eine Analyse der Oberschwingungen im
elektrischen System durch, um die Auswirkungen auf die
Geräte zu bestimmen.
Nicht sinusförmige Ströme lassen sich mithilfe einer Reihe
von Fourier-Analysen in Sinusströme verschiedener
10 10
Frequenz, d. h. in verschiedene Oberschwingungsströme I
mit einer Grundfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz, zerlegen.
Abkürzung Beschreibung
f Grundfrequenz (50 Hz oder 60 Hz)
1
I Strom bei der Grundfrequenz
1
U Spannung bei der Grundfrequenz
1
I Strom bei der n-ten Oberschwingungsfrequenz
n
U Spannung bei der n-ten Oberschwingungsfrequenz
n
n Ordnungszahl
Tabelle 10.26 Oberschwingungsbezogene Abkürzungen
Strom
Frequenz
Tabelle 10.27 Grund- und Oberschwingungsströme
Strom
Eingangsstrom
Tabelle 10.28 Oberschwingungsströme verglichen mit dem
effektiven Eingangsstrom Strom
Die Spannungsverzerrung in der Netzversorgungsspannung
hängt von der Größe der Oberschwingungsströme
multipliziert mit der internen Netzimpedanz der
108
Grund- Oberschwingungsstrom (I
strom (I )
1
I I I
1 5 7
50 Hz 250 Hz 350 Hz
Oberschwingungsstrom
I I I
eff 1 5
1,0 0,9 0,5
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®
VLT HVAC Drive FC 102
betreffenden Frequenz ab. Die gesamte Spannungsver-
zerrung (THDi) ergibt sich aus den einzelnen
Spannungsoberschwingungen nach folgender Formel:
THDi =
10.16.2 Einfluss von Oberschwingungen in
In Abbildung 10.19 ist ein Transformator auf der Primärseite
mit einem Verknüpfungspunkt PCC1 an der Mittelspan-
nungsversorgung verbunden. Der Transformator hat eine
Impedanz Z
Verknüpfungspunkt, an dem alle Verbraucher
angeschlossen sind, ist PCC2. Jeder Verbraucher wird durch
Kabel mit einer Impedanz Z
N
Verknüp
fungspu
nkt
)
MV
n
LV
I
Z
11
xfr
550 Hz
Z
#
Abbildung 10.19 Kleine Verteilanlage
I I
7 11-49
0,2 <0,1
Von nichtlinearen Verbrauchern aufgenommene
Oberschwingungsströme führen durch den Spannungs-
abfall an den Impedanzen des Stromverteilungssystems zu
einer Spannungsverzerrung. Höhere Impedanzen ergeben
höhere Grade an Spannungsverzerrung.
U25 + U27 + ... + U2n
U
einer Energieverteilungsanlage
und speist eine Reihe von Verbrauchern. Der
xfr
, Z , Z angeschlossen.
1 2 3
Verknüpfungspunkt
Mittlere Spannung
Niederspannung
Transformatorimpedanz
Modellierungswiderstand und Induktivität in der
Verdrahtung
MG16Z103