Was sind Oberschwingungen?
In einem elektrischen Energiesystem ist eine Harmonische eine Spannung oder ein Strom bei einem Vielfachen der Grundfrequenz des Systems. Harmonische können am besten als die Form oder Eigenschaften einer Spannungs- oder Stromwellenform relativ zu ihrer Grundfrequenz beschrieben werden. Wenn Wellenformen von einer Sinusform abweichen, enthalten sie Oberwellen.
Oberschwingungsfrequenzen im Stromnetz sind eine häufige Ursache für Probleme mit der Stromqualität, was zu einer erhöhten Erwärmung der Geräte und Leiter, Fehlzündungen bei drehzahlgeregelten Antrieben und Drehmomentpulsationen in Motoren führt.
Was verursacht Oberschwingungen?
Elektrische Wechselstromlasten werden entweder als linear oder nichtlinear bezeichnet, je nachdem, wie sie Strom aus der Netzstromversorgungswellenform beziehen. Bei einer linearen Last ist die Beziehung zwischen den Spannungs- und Stromwellenformen sinusförmig und der Strom ist jederzeit proportional zur Spannung; dies wird als Ohmâ s Gesetz bekannt. Beispiele für lineare Lasten sind Transformatoren, Motoren und Kondensatoren.
Bei einer nichtlinearen Last ist der Strom nicht proportional zur Spannung und schwankt basierend auf der Wechsellastimpedanz, was bedeutet, dass der Strom, den er zieht, nicht die gleiche Wellenform wie die Versorgungsspannung hat. Nichtlineare Lasten ziehen Ströme in abrupten kurzen Impulsen. Diese Impulse verzerren die Stromwellenformen, was wiederum Oberwellen erzeugt, die zu Stromversorgungsproblemen führen können, die sowohl die Verteilnetzausrüstung als auch die daran angeschlossenen Lasten betreffen. Beispiele für nichtlineare Lasten sind Gleichrichter, Antriebe mit variabler Drehzahl und elektronische Geräte wie Computer, Drucker, Fernseher, Server und Telekommunikationssysteme, die SMPS-Stromwandlungstechnologien (Switched-Mode Power Supply) verwenden.
Was sind die Folgen von Oberschwingungen?
A Power systemâs Fähigkeit, auf einem optimalen Niveau durchzuführen beeinträchtigt wird, wenn die harmonische Verzerrung in das System eintritt. Oberschwingungen führen aufgrund des erhöhten Stromverbrauchs zu Ineffizienzen im Gerätebetrieb. Die Erhöhung des erforderlichen Gesamtstroms führt zu höheren Installations- und Betriebskosten, Überhitzung und verminderter Rentabilität.
Wie kann man Oberschwingungen reduzieren?
Einige der beliebtesten Möglichkeiten zur Steuerung von Oberschwingungen sind:
- Versuchen, die von der Last erzeugten Oberschwingungsströme zu reduzieren. Das Hinzufügen einer Leitungsdrossel oder eines Transformators in Reihe reduziert die Oberschwingungen erheblich und bietet Vorteile für den Übergangsschutz.
- Hinzufügen von Filtern, um entweder die Oberschwingungsströme aus dem System abzusaugen und dadurch den Eintritt der Ströme in das System zu blockieren oder die Oberschwingungsströme lokal zuzuführen. Wenn Sie beispielsweise einen Shunt-Filter hinzufügen, werden Oberschwingungsströme so nah wie möglich an der Verzerrungsquelle kurzgeschlossen. Dies hält die Ströme aus dem Versorgungssystem heraus. Der Shunt-Filter ist eine beliebte Filterwahl, da er kostengünstig ist und den Lastleistungsfaktor korrigieren und gleichzeitig den Oberschwingungsstrom entfernen kann.
- Modifizieren des Frequenzgangs des Systems mit Filtern, Induktivitäten oder Kondensatoren. Aktive Filter arbeiten, indem sie die harmonische Komponente des Stroms elektronisch in eine nichtlineare Last einspeisen.
- Bereitstellung von Transformatoranschlüssen, die Oberschwingungsströme in Dreiphasensystemen reduzieren können.
- Ändern der Kondensatorgröße. Dies ist oft eine der kostengünstigsten Optionen für Versorgungsunternehmen und Industriekunden.
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