Harmonische Oberschwingungen , Netzrückwirkungen - Netzqualität Analyse

[melange]

Hallo jf27el

es geht schon in beide Richtungen.

Mit Fourier kann man analysieren, aber auch synthetisieren.

Beispiel für die Anwendung der Synthese :
Bei einfachen PWM-Verfahren für Frequenzumrichter (Unterschwingungsverfahren) wird etwas Dritte Harmonische hinzugefügt,
dann ist die Sinuskurve etwas abgeflacht und man kann
die vorhandene Zwischenkreisspannung besser ausnutzen, also höhere
Ausgangsspannung erzeugen.
Im Drehstromsystem fällt das dann gar nicht auf.
Schaust du hier. Etwa im unteren Drittel des Artikels findest du : "Optimierung durch Überlagerung von Oberschwingungen".

Mir ging es hier nur darum, einen Irrglauben (geradzahlige Harmonische würden Gleichanteil erzeugen) auszuräumen.


Gruß
melange

[1mkRE]

Hallo zusammen das Thema ist sehr interessant gerade und lerne gerne dazu.
Ich möchte mich auch nicht einmischen, bloß nun bin ich etwas verwirrt.
Wodurch kann den nun ein Gleichanteil im Netz entstehen bzw. durch welche verbraucher zum Beispiel?

Und ich dachte die geraden 2,4 usw. entstehen nur durch unsymetrische verläufe auf einer Zeitachse. Mich würde sehr interessieren durch welche Verbraucher entstehen diese geradzahligen oberwellen und warum sind die so gefährlich?

Viele Grüße

[chris11]

Durch Harmonische alleine kann kein Gleichanteil erzeugt werden. Wie der Name schon sagt sind Harmonische Wechselspannungsanteile höherer Frequenz. Gleichanteil ist immer ein DC Anteil, also ein Offset der Nullinie.

Nimmt man mal eine Einweggleichrichtung so sieht man sofort der Offset-Anteil, das ist der Gleichanteil. Weiterhin sieht man geradzahlige Harmonische, speziell die doppelte Netzfrequenz, da jede zweite Halbwelle fehlt.
Einweggleichrichtung erzeugt immer eine unsymmetrische Kurvenform.

MFG
Christian

[melange]

Mich würde sehr interessieren durch welche Verbraucher entstehen diese geradzahligen oberwellen und warum sind die so gefährlich?

Hallo 1mkRE

bei diesem Thema musst du immer differenzieren zwischen Strom oder Spannung einerseits und Netz- oder Verbraucherseite andererseits.

So gibt es Gleichrichterschaltungen, die erzeugen geradzahlige Oberwellen auf dem Netzstrom und ungeradzahlige Oberwellen auf der Ausgangsspannung.
Andere Gleichrichterschaltungen wiederum erzeugen ungeradzahlige Oberwellen auf dem Netzstrom und geradzahlige auf der Ausgangsspannung.
Noch andere erzeugen sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen auf dem Netzstrom.

Die von den Gleichrichtern auf den Netzstrom eingeprägten Oberwellenströme
erzeugen nun an den Netzimpedanzen (z.B. uk des vorgeschalteten Trafos)
Spannungsabfälle mit eben derselben Frequenz.
Diese Spannungsabfälle sind damit also Oberwellen auf der Netzspannung, die eben dann von allen anderen an diesem Netz (hinter dem Trafo) angeschlossenen Verbrauchern auch gesehen werden und diese beeinflussen können.

Gruß
melange

[1mkRE]

Hallo chris11 danke für deine Antwort,

Nimmt man mal eine Einweggleichrichtung so sieht man sofort der Offset-Anteil, das ist der Gleichanteil. Weiterhin sieht man geradzahlige Harmonische, speziell die doppelte Netzfrequenz, da jede zweite Halbwelle fehlt.

Ich habe hier mal eine Einweggleichrichterschaltung wo bzw. wie man den Gleichanteil ermittelt würde ich mich noch erinnern aber leider kann ich anhand so eines Bildes nicht ganz erkennen wo ich geradzahlige Harmonische speziell mit doppelter Frequenz erkenne. Helfe mir bitte auf die spur an was ich mich da orientieren muss.

Ich habe nur das Bild vor mir wo im Auflademoment des Kondensators bei einer Halbwelle ein dem Netz unsymetrischer Strom fließt. Die andere Halbwelle ist ja gesperrt. ich sehe da gerade keine doppelte Frequenz wenn ich mir das Bildlich vorstelle.

Ich erkenne das nicht kannst du mir da nochmal nachhelfen?

Viele Grüße

[1mkRE]

Hallo Melange auch dir danke.

So gibt es Gleichrichterschaltungen, die erzeugen geradzahlige Oberwellen auf dem Netzstrom und ungeradzahlige Oberwellen auf der Ausgangsspannung.
Andere Gleichrichterschaltungen wiederum erzeugen ungeradzahlige Oberwellen auf dem Netzstrom und geradzahlige auf der Ausgangsspannung.
Noch andere erzeugen sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen auf dem Netzstrom.

Wo ich das Thema hier begonnen habe, habe ich später so verstanden, dass man sich Pauschal orientieren kann z.B. B6 Schaltung bedeutet 5 und 7 Harmonische und höher , B4 Schaltung 3 und 5 Harmonische und höher.
Das sind ja alles ungerade Zahlige Oberwellen, wenn ich nun die Einwegschaltung betrachten würde Anhand der Pauschalisierung, dann habe ich hierbei somit eine geradzahlige 2 Harmonische und höhere.

Kann man das nun als Grobe Herangehensweise ansehen?

Generell interessiert mich erstmal was auf den Netzstrom Auswirkungen hat.

ich denke das ist ja das was die ganzen Probleme hervorruft oder nicht?

Vielen Dank.

[melange]

Ich habe hier mal eine Einweggleichrichterschaltung ....
aber leider kann ich anhand so eines Bildes nicht ganz erkennen wo ich geradzahlige Harmonische speziell mit doppelter Frequenz ...

Hallo 1mkRE

lass erst mal den Kondensator weg. Dann wirds deutlicher.
Siehe unten Bild 1.

Dann nimmst du ein gutes Tabellenbuch mit Beispielen zu Fourierreihen,
z.B. "Taschenbuch der Mathematik" von Bronstein, Semendjajew,
da findest du die passende Reihenentwicklung. Siehe unten Bild 2.

Da sind nur geradzahlige Harmonische drin.

Eingabe der Werte in das Applet aus Beitrag #158 zeigt, es stimmt.
Siehe Bild 3 unten.


In dem Buch "Handbuch Stromrichter" von Klemens Heumann gibt es in Kapitel 1.3.13.2 eine Tabelle mit allen autretenden Oberwellen auf der Netz- und Verbraucherseite bei verschiedensten Gleichrichterschaltungen.
(wenn's dich interessiert, kann ich die eine Kopie der Tabelle schicken).

Generell interessiert mich erstmal was auf den Netzstrom Auswirkungen hat.

Wie schon geschrieben, Gleichrichter prägen dem Netz Strom-Oberwellen ein.
Diese erzeugen an den Netzimpedanzen Spannungs-Oberwellen.
Und die beeinflussen dann andere am selben Netz angeschlossene Verbraucher.

Wichtig ist also, dass die Netzimpedanzen so klein sind in Bezug auf die auftretenden Oberwellenströme, so dass die dadurch hervorgerufenen Spannungsoberwellen unter den weiter oben genannten Grenzwerten bleiben.

Und natürlich, dass die weiteren angeschlossenen Geräte sich durch solche
Oberwellen unterhalb der Grenzwerte nicht stören lassen.
(Störfestigkeit ist auch ein Aspekt der EMV-Richtlinie, d.h. die Geräte
müssen eigentlich so konstruiert sein, dass sie das aushalten).

Ein Richtwert für die Netzimpedanzen ist, dass die Kurzschlussleistung am Anschlusspunkt mindestens 150 mal größer sein sollte als die Leistung des Gleichrichters (bzw Gerät mit Gleichrichtereingang).

Als einige der ersten größeren Windkraftanlagen mit Leistungselektronik in Brandenburg aufgebaut worden waren, liefen dort in den umliegenden Dörfen alle Radiowecker schneller als vorher. Alles klar ?

Gruß
melange

[jf27el]

Hallo melange,

woher stammt den das schöne applet?

Wichtig ist also, dass die Netzimpedanzen so klein sind in Bezug auf die auftretenden Oberwellenströme, so dass die dadurch hervorgerufenen Spannungsoberwellen unter den weiter oben genannten Grenzwerten bleiben.

Und natürlich, dass die weiteren angeschlossenen Geräte sich durch solche
Oberwellen unterhalb der Grenzwerte nicht stören lassen.
(Störfestigkeit ist auch ein Aspekt der EMV-Richtlinie, d.h. die Geräte
müssen eigentlich so konstruiert sein, dass sie das aushalten).

Ein Richtwert für die Netzimpedanzen ist, dass die Kurzschlussleistung am Anschlusspunkt mindestens 150 mal größer sein sollte als die Leistung des Gleichrichters (bzw Gerät mit Gleichrichtereingang).

Darin liegt IMPO der Hund begraben.
Die EMV Richtlinien beziehen sich auf Spannungen.
Die reellen Störungen auf Ströme.

Die Trafoeigenschaften beruhen auf Strömen. Ein sauberer Sinus selbst bei reinohmscher Last kommt schon gar nicht über die nichtlineare Magnetisierungslinie. Wieviele % der Oberwellen sind schon der Sättigung geschuldet?

[melange]

woher stammt den das schöne applet?

Siehe Beitrag #158 in diesem Thread.
Oder hier noch mal : http://www.falstad.com/fourier/

Die Trafoeigenschaften beruhen auf Strömen. Ein sauberer Sinus selbst bei reinohmscher Last kommt schon gar nicht über die nichtlineare Magnetisierungslinie. Wieviele % der Oberwellen sind schon der Sättigung geschuldet?

Noch so ein Irrglaube.
Die Sättigung eines Transformators hängt nicht vom Strom ab.
Sondern von der Spannung, genauer gesagt von der Flussdichte, also Spannung, Frequenz, Eisenquerschnitt und Windungszahl.
Siehe Transformatorenhauptgleichung

Gruß
melange

[jf27el]

Hallo Melange,

Noch so ein Irrglaube.

Damit muss ich leider leben oder Du klärst mich aufdank1

Deine Trafohauptgleichung

Hängt doch von einem sauberen Sinus ab, oder?

Meine:
https://de.wikibooks.org/wiki/Ing:_Grun ... nsformator
<<<Bild im Anhang kann es nicht einfügen>>>

sieht da etwas anders aus wobei Sättigung nicht bestimmt und wir müssten uns auch mal zunächst über Effektivwerte bzw TRMS unterhalten.

Ein irrgeführter
jf27el