Zusammenhang zwischen Oberschwingungsstrom und NS-Überspannungsschutzgerät

Was ist ein Oberschwingungsstrom?

Oberschwingungsströme verursachen insbesondere in Industrieanlagen Systemstörungen und führen vor allem zu Leiterplattenbeschädigungen. Oberschwingungen gehören zur Kategorie der plötzlichen Spitzen, die als 8/20-ms-Kennlinie bezeichnet werden. Zum Schutz vor plötzlich auftretenden Oberschwingungen müssen Typ-2- oder Typ-2+3-Niederspannungs-Überspannungsschutzgeräte verwendet werden. Überspannungsschutzgeräte lösen das Oberschwingungsproblem nicht, verhindern jedoch gerätebedingte Schäden durch Oberschwingungen. Oberschwingungsströme sind die allgemeine Bezeichnung für Ströme, die von oberschwingungserzeugenden Geräten aus einem einheitlichen (50 Hz) Stromnetz mit Frequenzen höher als der Netzfrequenz von 50 Hz gezogen werden. Ströme, die über der Frequenz von 50 Hz liegen, spiegeln sich im System als Oberschwingungsströme wider.

3. Oberschwingung 3x50Hz = 150Hz

5. Oberschwingung 5x50Hz = 250Hz

50. Oberschwingung 50x50Hz = 2500Hz kann berechnet werden.

Beispielsweise zieht ein Motor oder ein Antrieb mit der Typenschildangabe 400 Volt, 50 Hz, 15 kW, Cos Q: 0,7 nicht nur Strom bei 50 Hz aus dem Netz. Er zieht auch hochfrequente Ströme. Würde er ausschließlich Strom bei 50 Hz ziehen, würden die sogenannten Oberschwingungen nicht auftreten. Ein Beispiel aus dem Alltag: Wenn zwei Personen sich an den Händen halten und mit gleicher Geschwindigkeit und Beschleunigung gehen, können sie den ganzen Tag gehen, ohne dass jemand stürzt. Unterscheiden sich jedoch Geschwindigkeit und Beschleunigung, wird eine der Personen zwangsläufig nach einiger Zeit stürzen. Genau das passiert im Netz durch Geräte, die Ströme mit anderen Frequenzen als 50 Hz ziehen. Da das Netz sehr stark und groß ist, versucht es, diesem Zustand standzuhalten. Irgendwann kann das Netz diese Belastung jedoch nicht mehr verkraften und durch Oberschwingungen Schaden nehmen. Die hochfrequenten Effekte, die Motoren und Antriebe ins Netz einspeisen, können zukünftig von Energieversorgungsunternehmen als Strafzahlungen an Betriebe weitergegeben werden.

Zusammenhang zwischen Oberschwingungsstrom und Niederspannungs-Überspannungsschutz

In der obigen Grafik sind die Verläufe der 1. Grundschwingung sowie der 2. und 3. Oberschwingungsströme dargestellt. Betrachtet man die Kurve, sollte die Spannung eigentlich einen Spitzenwert von etwa 311 Volt erreichen, wird diesen Wert jedoch nie erreichen. Da sich die 2. und 3. Oberschwingung im negativen Bereich befinden, während die Spannung positiv ist, wird der Gesamtspannungswert nach unten gezogen. Dadurch sinkt auch der Effektivwert. Oberschwingungsströme verursachen erhebliche Verzerrungen der Sinuskurve und führen insbesondere in Anlagen mit kontinuierlicher Produktion zu schwerwiegenden Problemen.

Schäden durch Oberschwingungen;

• Beschädigungen an Leiterplatten und Systemen
• Erwärmung der Leiterquerschnitte, da der aufgenommene Strom ansteigt
• Verzerrungen der Netzfrequenz
• Absenkung des Effektivwertes der Spannung
• Momentane Spannungseinbrüche und daraus resultierende Geräteausfälle
• Ungewolltes Auslösen von Fehlerstromschutzschaltern
• Änderung des Leistungsfaktors des Motors
• Verringerung des Isolationswiderstandes und Entstehung von Leckströmen bis hin zu Kurzschlüssen
• Beeinträchtigung der ordnungsgemäßen Funktion von Kompensationsanlagen
• Ungewolltes Auslösen von Sicherungen und Leistungsschaltern

Mit Niederspannungs-Überspannungsschutzgeräten können Sie die plötzlichen Schäden durch Oberschwingungsströme verhindern.

Als effektivste Lösung empfehlen wir das Raycap PROTEC C 160/320 Typ 2+3 Überspannungsschutzgerät.

Wenn Sie das Oberschwingungsproblem grundlegend lösen möchten;

*Sie können elektromagnetische Filter verwenden

*Sie können passive Oberschwingungsfilter einsetzen.

Für eine endgültige Lösung ist der Einsatz von Filtern wichtig; diese sind jedoch sehr kostenintensiv. Wenn Sie schnell handeln und Ihre Systeme schützen möchten, ist der Einsatz von Typ-2+3-Überspannungsschutzgeräten vor Umrichter- und Maschinenschaltschränken sinnvoll.

Für weitere Informationen und eine kostenlose Vor-Ort-Besichtigung können Sie die YILKOMER-Hotline kontaktieren.

Yılkomer ‘Schützt Ihre Werte!’

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