Moderne Elektroinstallationen sind effizienter denn je, aber dieser Fortschritt hat auch eine Kehrseite. Die Zunahme der Leistungselektronik führt zu einer zunehmenden "Verschmutzung" von Spannung und Strom. Oberschwingungsverschmutzung ist ein komplexes Phänomen der Stromqualität, das zu unerklärlichen Fehlern, Überhitzung und sogar Bränden in Ihrer Anlage führen kann.
Für Betriebsleiter und technische Leiter ist es entscheidend, diese Risiken rechtzeitig zu erkennen. Wo früher lineare Lasten die Norm waren, erzeugen moderne nichtlineare Lasten wie LED-Beleuchtung und drehzahlvariable Antriebe eine verzerrte Sinuswellenform. HyTEPS hilft Ihnen, die Signale zu erkennen und bietet eine strukturelle Lösung, um Ihre Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Die Ursache: Nichtlineare Lasten (wie LED, drehzahlvariable Antriebe, EV-Ladegeräte) verzerren die sinusförmige Form des Stroms.
Das Risiko: Diese Verzerrung führt zu zusätzlicher Wärmeentwicklung, Komponentenverschleiß, Nullstrom und unerklärlichen Ausfällen von empfindlichen Geräten.
Die Norm: EN 50160 legt einen Grenzwert von 8 % für die Gesamtspannungsverzerrung (THDu) fest, aber in kritischen Umgebungen empfehlen wir einen Höchstwert von 4 %.
Die Lösung: Messen ist Wissen. Ein aktiver Oberschwingungsfilter (AHF) kann Verschmutzungen dynamisch kompensieren und die Stromqualität wiederherstellen.
Oberschwingungsverschmutzung ist in jeder modernen Umgebung mit viel Leistungselektronik ein Problem. Dieser Artikel wurde speziell für:
Installationsmanager in der Industrie, die mit drehzahlvariablen Antrieben und Produktionsausfällen zu tun haben.
Technische Leiter in Krankenhäusern und Rechenzentren, wo Kontinuität lebenswichtig ist.
Ingenieure bei Schiffsprojekten, bei denen Inselbetrieb und Generatoren besonders anfällig für Verschmutzung sind.
Facility Manager in großen Bürogebäuden mit vielen LED-Beleuchtungen, Wärmepumpen und Ladestationen.
Im Idealfall ist die Spannung in Ihrer Anlage eine perfekte Sinuskurve mit einer Frequenz von 50 Hz. Von Oberschwingungsverschmutzung spricht man, wenn diese Sinusform verzerrt wird. Diese Verzerrung entsteht, weil bestimmte Geräte den Strom nicht gleichmäßig, sondern in Impulsen aufnehmen.
Technische Definition: Oberschwingungen sind Spannungen oder Ströme mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Grundfrequenz (50 Hz) ist. Die 3. Oberschwingung hat beispielsweise eine Frequenz von 150 Hz, die 5. von 250 Hz.
Ein Vergleich: Stellen Sie sich ein Orchester vor, das eine perfekte Sinfonie spielt (die 50-Hz-Sinuswelle). Oberwellenverschmutzung ist vergleichbar mit Instrumenten, die in falschen Tonhöhen durch das Stück spielen. Wenn dies zu laut geschieht, kann die ursprüngliche Melodie nicht mehr gehört werden. In Ihrer Anlage bedeutet dies, dass die Geräte die "Melodie" (die Spannung) nicht mehr erkennen und nicht mehr funktionieren.
Es klingt widersprüchlich: Gerade die Geräte, die wir zur Energieeinsparung und Modernisierung installieren, sind die größte Quelle von Oberschwingungsbelastungen. Wir nennen sie Geräte mit nichtlinearen Lasten.
Gemeinsame Quellen sind:
Diese Geräte nutzen Leistungselektronik (z. B. Dioden und Thyristoren) zur Stromregelung. Bei diesem Prozess entstehen Oberschwingungsströme, die in das Netz zurückfließen und dort die Spannungsqualität für andere Geräte beeinträchtigen.
Die Lösung von Oberschwingungsverschmutzungen erfordert ein schrittweises Vorgehen. Der einfache Einbau eines Filters ohne Analyse ist nicht empfehlenswert.
1. Messung und Analyse Alles beginnt mit einer Power Quality-Messung (Basislinienmessung). Unsere Ingenieure erfassen das Oberschwingungsspektrum (THDu, THDi und spezifische Ordnungen). Wir analysieren, ob die Werte innerhalb der Normen (z. B. EN 50160 oder IEC 61000-2-4) liegen.
2. Aktiver Oberschwingungsfilter (AHF) Die effektivste Lösung ist oft ein aktiver Oberschwingungsfilter. Dieses Gerät wirkt wie ein "Anti-Lärm"-System für Ihren Strom. Der Filter misst kontinuierlich die Verschmutzung und speist blitzschnell einen Gegenstrom ein.
3. Passive Filter (spezifische Situationen) Für sehr konstante Lasten kann manchmal ein passiver Filter ausreichen. Dabei handelt es sich um eine statische Lösung, die auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist. Sie ist weniger flexibel als ein aktiver Filter.
Wenn es um Power Quality geht, sehen wir in der Praxis immer wieder die gleichen Missverständnisse:
Fokus auf THDu statt THDi: Häufig wird nur die Spannungsverzerrung (THDu) betrachtet. Die Stromverzerrung (THDi) ist jedoch die Quelle des Problems. Ein niedriger THDu bedeutet nicht automatisch, dass keine schädlichen Oberschwingungsströme vorhanden sind.
"Es entspricht der Norm, also ist es gut": Die Standardnorm(EN 50160) erlaubt eine Verschmutzung von bis zu 8 %. Für empfindliche Geräte in Krankenhäusern oder Rechenzentren ist das oft schon zu hoch. HyTEPS setzt hier einen strengeren Richtwert von 5% an.
Kondensatorbatterien im Blindflug: Eine Standardkondensatorbatterie in einem kontaminierten Netz zu platzieren ist gefährlich. Ohne Filterdrosseln können Resonanzen auftreten, die zu Schäden führen.
Symptommanagement: Der Austausch einer defekten Leiterplatte oder Sicherung behebt nicht die Ursache (die Verschmutzung). Das Problem wird sich wiederholen.
Erkennen Sie die Signale in Ihrer Anlage. Wenn Sie einen oder mehrere der unten aufgeführten Punkte erkennen, sind weitere Untersuchungen erforderlich:
Nächster Schritt: Erkennen Sie diese Signale? Dann vereinbaren Sie eine Messung. Ohne Daten ist keine Diagnose möglich.
Warten Sie nicht auf einen Ausfall, um Ihren Prozess stillzulegen. Unsere Ingenieure können Ihre Anlage simulieren, messen und die richtige Lösung (z. B. einen aktiven Oberwellenfilter) implementieren. Wir übernehmen die Verantwortung von der Diagnose bis zur Inbetriebnahme.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
