Resonanzberechnungen verhindern Katastrophen

In jeder Installation zeigt sich eine Kombination aus induktiver und kapazitiver Last. Induktoren und Kondensatoren haben je nach der Frequenz unterschiedliche Reaktanzen.  Ein kleiner Oberschwingungsstrom einer bestimmten Frequenz kann zu einer großen Änderung der Oberschwingungsspannung führen. Diese Oberschwingungsspannung kann zu Fehlermeldungen und Gerätefehlfunktionen führen, was wiederum Produktionsausfälle und die daraus ergebenden Kosten verursacht.

Vorteile der Resonanzberechnung

  • Kostengünstige Methode zur Vermeidung von Resonanz
  • Vermeidung von Problemen, z. B. unerklärliche Ausfälle
  • Vorbeugung von Schäden an Ihrem Verteilersystem

Simulation: Vorhersage von Resonanzproblemen

Resonanzprobleme können bei neuen Anlagen verhindert werden, wenn Resonanz- und THD-Simulationen bereits beim Entwurf durchgeführt werden. Das bedeutet, dass sich Probleme während des Entwurfsprozesses vorhersagen und ggf. lösen lassen, bevor das Problem tatsächlich auftritt.

In Anlagen, in denen bereits Resonanzen auftreten, kann sich eine Simulation als Lösung empfehlen. Diese Simulation zeigt auf, unter welchen Betriebsbedingungen und bei welcher Frequenz die Resonanz auftritt. Auf dieser Grundlage kann eine Lösung zur Verschiebung der Resonanzfrequenz modelliert werden. Wenn Sie die Resonanzfrequenz nach oben verschieben, wo weniger Oberschwingungsströme auftreten, wird die Wirkung der Resonanz verringert.

Was ist Resonanz?

Resonanz ist ein Phänomen, bei dem die Spannung instabil wird und unkontrolliert ansteigt. Diese Spannungsspitzen verursachen Geräteschäden, vorzeitige Ausfälle und Produktionsstillstände. Besonders Kondensatoren sind empfindlich gegenüber hochfrequenten Spannungen.

Kondensatoren und Induktivitäten speichern für eine kurze Zeit Energie. Diese Speicherung von Energie verursacht Blindleistung. Resonanz entsteht, wenn die Kondensatoren und Induktivitäten nicht zum richtigen Zeitpunkt Energie aufnehmen und abgeben.

Ursachen der Resonanz

Resonanz tritt auf, wenn eine bestimmte Anzahl von induktiven Lasten, z. B. Motoren, und eine bestimmte Anzahl von kapazitiven Lasten, z. B. IT-Geräte, gleichzeitig an das Netz angeschlossen sind. Darüber hinaus sind auch die dynamischen Eigenschaften des Netzes wichtig, z. B. die Last und die Generatoren. Außerdem spielt das öffentliche Netz eine Rolle. Bei der Auslegung geht es unter Berücksichtigung der Resonanz auch um die Kabelimpedanz und die Platzierung der Last.

Passive Komponenten: Induktoren und Kondensatoren

Induktoren und Kondensatoren speichern Energie im elektrischen Feld (Kondensatoren) oder im magnetischen Feld (Induktoren). Die Impedanz dieser Komponenten ist weitgehend imaginär und bezieht sich auf die Blindleistung. Das bedeutet, dass diese Komponenten keine wirkliche Leistung haben. Außerdem hängt die Impedanz von der Frequenz ab, wie dies unten dargestellt wird.

Induktiver Blindwiderstand

  • Xc: Induktiver Blindwiderstand [Ω]
  • ω:  Winkelgeschwindigkeit [rad/s]
  • C: Induktivität [H]
  • F: Frequenz [Hz]

Kapazitiver Blindwiderstand

  • Xc: Kapazitiver Blindwiderstand [Ω]
  • ω: Winkelgeschwindigkeit [rad/s]
  • C: Leistung [H]
  • F: Frequenz [Hz]

Im Stromnetz werden induktive und kapazitive Lasten parallel geschaltet. Zum Beispiel ein Motor (L) und eine Kondensatorbank (C) zur Bereitstellung der Blindleistung. Bei einer falschen Kombination kann ein kleiner Oberschwingungsstrom zu großen Oberschwingungsspannungen führen, die alle Komponenten der gesamten Anlage beschädigen.

Handeln Sie, bevor es zu spät ist!

Sobald eine Resonanz erkannt wird, ist es zu spät. Die Schäden treten schnell auf und sind oft umfangreich. Ein Anlagenausfall ist für den Betrieb Ihres Unternehmens katastrophal, die Versorgungssicherheit Ihres Produkts und Ihr Ruf stehen auf dem Spiel, wenn die Produktion nicht stattfinden kann. Außerdem fallen auch direkte Kosten an, z. B. um Ersatzgeräte anzuschaffen oder wenn Mitarbeiter*innen nach Hause geschickt werden müssen, weil keine Produktion möglich ist. Das kann durch Resonanzberechnungen vorab verhindert werden.

HyTEPS verhindert und beseitigt Resonanzprobleme

 

In den 14 Jahren seit der Firmengründung hat HyTEPS zahlreiche Resonanzprobleme erkannt, in Modellen dargestellt und gelöst, sowohl im Nieder-, Mittel- und Hochspannungsbereich, bei Kunden wie Netzbetreibern, großen industriellen Solarmodulparks bis hin zu Luxusyachten und der Offshore-Industrie.

Eine Lösung wird immer auf der Grundlage von Simulationen bereitgestellt und von einem HyTEPS-Ingenieur in Betrieb genommen. Eine anschließende Messung belegt die Wirkung der Lösung, z. B. die Verschiebung der Resonanzfrequenz.

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