Netzfilter

Netzfilter werden in Niederspannungsverbraucheranlagen zur Reduzierung von Oberschwingungsströmen und damit auch zur Verbesserung der Netzqualität eingesetzt.

Passive Netzfilter
sind auf bestimmte Oberschwingungsströme abgestimme Filterkreise (Serienschaltung Leistungskondensator mit Filterkreisdrossel)


Aktive Netzfilter
sind geregelte Oberschwingungserzeuger, die einen um 180°el gedrehten Oberschwingungsstrom verursachen und damit die Oberschwingungsströme kompensieren. Mit aktiven Netzfiltern kann man den Netzstrom von Stromrichtern und anderen nichtlinearen Verbrauchern wieder sinusförmig ausregeln.


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Oberschwingungsströme
entstehen durch Verbraucher, welche dem Netz einen nicht-sinusförmigen Strom entnehmen. Diese Verbraucher sind vor allem gesteuerte Gleichrichter (USV-Anlagen, Frequenzumrichter, Gleichstromsteller), Schaltnetzteile, Schweißmaschinen, Induktionsöfen aber auch Elektromotore und Transformatoren mit ungenügend bemessenen Eisenkernen.
Bei allen vorgenannten Verbrauchern werden dem Netz periodische nicht sinusförmige Ströme entnommen. Dieser Strom kann nach Fourier in eine (50 Hz) Grundschwingung und eine Anzahl von Oberschwingungen (ganze Vielfache von 50 Hz) zerlegt werden. Im Netz fließen in Wirklichkeit daher Ströme von unterschiedlichen Frequenzen, welche an den Netzimpedanzen Spannungsabfälle entsprechend ihrer Frequenz verursachen. Diese Spannungsabfälle wiederum sind der ursprünglich sinusförmigen Netzspannung überlagert und verzerren diese (Netzrückwirkung).



typische Stromform eines Schaltnetzteiles mit der Verteilung der harmonischen Oberschwingungsströme

Werden aber nahe den Oberschwingungserzeugenden Verbrauchern Filter an das Netz geschaltet, fließen die Oberschwingungsströme nicht mehr (oder nur zu einem geringen Teil) über das vorgelagerte Netz und verursachen daher in diesen Bereichen keine (oder nur wesentlich verminderte) Spannungsabfälle. Dadurch wird eine entsprechende Verbesserung der Netzqualität erreicht.

Die eingesetzten Filter müssen auf die Leistung und auf die Art der oberschwingungserzeugenden Verbraucher abgestimmt werden.

Generell gilt, je höher die Ordnung der Oberschwingung, desto niedriger deren Amplitude! Die am meisten störenden Oberschwinungsströme sind einerseits die durch 3 teilbaren (3., 9., ...) weil diese nur über den Neutralleiter rückfließen können und diesen daher überlasten können (bis zu 1,5 facher Nennstrom bezogen auf die Außenleiterströme im Drehstromsystem kommen vor!), andererseits die 5. und 7. Harmonische Oberschwingungen, da diese aufgrund der großen Zahl der eingesetzten Stromrichter beachtliche Amplituden erreichen.

Verbraucher relevante Oberschwingungen
Schaltnetzteile (PC, TV-Geräte)
3., 5., 7., 9., 11.
6-pulsige Stromrichter
5., 7., 11., 13.
12-pulsige Stromrichter
11., 13, 23., 25.

Daraus erkennt man auch, dass 12-pulsige Stromrichter wesentlich geringere Netzrückwirkungen bewirken als 6-pulsige Stromrichter!

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