Harmonische Oberschwingungen , Netzrückwirkungen - Netzqualität Analyse

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1mkRE
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Beitrag von 1mkRE »

Hallo Funker interessantes Thema danke aus deinem link.
Geiz spielt hier denke ich auch auch noch eine wichtige Rolle, hauptsache verkaufen ... :D nur mal als Zusatz.
Funker hat geschrieben: Die Geschichte mit den Gleichrichtern zeigt ganz gut, daß in der Produktion nicht die Physik die Richtung vorgibt, sondern manchmal leider auch für lange Zeiten unwissende Kaufleute oder auch ähnlich ambitionierte Fachkräfte beim Erklettern von Karrieresprossen.

Viele Grüße
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1mkRE
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Beitrag von 1mkRE »

Hallo PQ_Trainer,
PQ_Trainer hat geschrieben:Wunderschöne Kommutierungseinbrüche mit sehr kurzer Periodendauer (hoher Frequenz) bringt so ziemlich alles um was nicht entsprechende Spannungsfestigkeit hat.
Geräte die in der Industrie Anwendung finden, sollten doch eigentlich eine hohe Spannungsfestigkeit haben und solchen Kommutierungseinbrüche überleben ich glaube das geht doch irgendwo in den 1000V Bereich?

Wie hoch können den solche Spannungsspitzen im Normalen Industrienetz werden?

Viele Grüße
Funker
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Beitrag von Funker »

1mkRE hat geschrieben:Hallo PQ_Trainer,



Geräte die in der Industrie Anwendung finden, sollten doch eigentlich eine hohe Spannungsfestigkeit haben und solchen Kommutierungseinbrüche überleben ich glaube das geht doch irgendwo in den 1000V Bereich?

Wie hoch können den solche Spannungsspitzen im Normalen Industrienetz werden?

Viele Grüße
Wie man aus dem Bild sieht geht der Einbruch weit unter die Nulllinie.

Betrachtet man das als 400 V Spannungskurve / 50 hz was ich einmal annehme auf Grund des Zeitrasters kommen mit der Spitze nach oben hier sichtbar schon einmal 500 V zusammen.
Ich denke bei größerer Auflösung kann man auch das doppelte sehen.

Natürlich sollten elektronische BE auch einen einmaligen Impuls in vielleicht 10 Jahren von der Größe einmal abkönnen, sonst wäre ja jeglicher Überspannungsgrob und - feinschutz sinnlos.
Aber hier wirkt das Prinzip "steter Tropfen höhlt den Stein" mit mehr als 50 mal pro Sekunde, da kann dann recht schnell Schluß sein.


[ATTACH]10729[/ATTACH]

Es müssen übrigens nicht nur FU-s sein auch das Schalten einer LS-Lampe kann solche Auswirkungen haben, wenn Datenleitungen unmittelbar daneben verlaufen.
Ich habe auf die Art und Weise schon eine Hand voll "schlechte" PV Netzteile in Krankenhäusern beim Testen von RCD`s getötet und so dafür gesorgt das der Kunde nunmehr nun kein OEM mehr einsetzt.
Eine kleine Telefonanlage einer Berufsschule war 2009 auch schon betroffen.


Wem die Werbung nicht gefällt hier der link

http://www.quizknacker.de/pdf/fachtagun ... schutz.pdf


PS hatten wir hier im Forum auch schon einmal


http://www.diesteckdose.net/forum/showt ... 589&page=2
Dateianhänge
UES_Kurve_Leuchtstoffroehre_DEHN_2003.jpg
UES_Kurve_Leuchtstoffroehre_DEHN_2003.jpg (87.91 KiB) 3726 mal betrachtet
melange
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Beitrag von melange »

Ein paar Bemerkungen zu den letzten Beiträgen :

1. Um genau zu bleiben, müssen wir die Kommutierungseinbrüche einerseits und die Überspannungen durch TSE andererseits auseinander halten, auch wenn sie kausal zusammenhängen.

Die TSE-Beschaltung richtet nichts aus gegen die Kommutierungseinbrüche.

Die Kommutierungseinbrüche zermürben die Isolation aufgrund ihrer hohen
Spannungssteilheiten (du/dt), die Überspannungsspitze ist dann irgendwann der Zündfunke für den Durchschlag.
PQ_Trainer hat geschrieben:Die Isolation der Trafos alterte vorschnell !
Funker hat geschrieben:"steter Tropfen höhlt den Stein"
Da helfen halt die von PQ-Trainer erwähnten Kommutierungsdrosseln. Oder ein spezieller Stromrichtertransformator, da ist die Kommutierungsdrossel quasi schon eingebaut (uk = 4% oder auch 6% bei größeren Leistungen).

Und die Stromrichtertransformatoren haben auch verstärkte Isolierungen,
die sich nicht so schnell zermürben lassen.



2.
PQ_Trainer hat geschrieben:... habe eine Messung aus einer Windparkanlage in Dänemark.
Das würde mich interessieren. Meines Wissens hat z.B. Enercon in der Anfangszeit (bei der E18) gesteuerte Thyristorgleichrichter im Wechselrichterbetrieb eingesetzt.
Um nicht zu sehr vom Thema abzuweichen, Antwort gerne auch per email oder PN.

3.
1mkRE hat geschrieben:Geräte die in der Industrie Anwendung finden, sollten doch eigentlich eine hohe Spannungsfestigkeit haben und solchen Kommutierungseinbrüche überleben ich glaube das geht doch irgendwo in den 1000V Bereich?
Bei der EMV müssen immer beide Seiten betrachtet werden, Störaussendung und Störbeeinflussung.
D.h. wieviel Mist darf das eine Gerät produzieren, und wieviel muss ein anderes aushalten können. Für beide Fragen werden in der von PQ_Trainer genannten Norm, die sich ja auf Industrieeinsatz bezieht, sicher Grenzwerte drinstehen.

Aber, ob sich immer alle Hersteller dran halten ? Brauchen ja nur ein CE-Zeichen draufkleben, um es verkaufen zu dürfen.
Und ob die Händler dich auch richtig beraten hinsichtlich notwendiger Maßnahmen, wenn sie dir einen FU verkaufen wollen ?
Macht sich im Angebot besser, wenn man z.b. einen notwendigen Sinus-Filter nicht mit anbietet (habe ich selbst schon erlebt).


4.
Funker hat geschrieben:Betrachtet man das als 400 V Spannungskurve / 50 hz was ich einmal annehme auf Grund des Zeitrasters kommen mit der Spitze nach oben hier sichtbar schon einmal 500 V zusammen.
Ja, es ist ein 400V Netz. Gemessen wurde die verkettete Spannung L1-L2,
Neutralleiter haben wir nicht. Die Kuppe des Sinus ist dann bei ca 565V
(siehe auch Massstabsangabe 200V/Kästchen im Oszillogramm).
Die Überspannungsspitze bei 60° bzw 240° hat dann sogar ca 750V.
Die Kommutierungen bei 120° und bei 180° sehen nur etwa halb so schlimm aus, das liegt daran, das hier die Kommutierung zwischen L1 und L3 bzw zwischen L2 und L3 ablaufen und daher auf L1-L2 nur anteilig zu sehen ist.


Gruß
melange
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PQ_Trainer
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Beitrag von PQ_Trainer »

Ich gehe nun auf die Punkte detailierter ein:
ad.1. Der wesentliche Unterschied zwischen TSE und Kommutierungseinbrüche ist:
Wird eine Induktive Last abgeschaltet, so ist diese nicht mehr beschaltet NONA :) Aber damit wird die gespeicherte Energie entsprechend den noch vorhandenen Isolationswiderständen an der Stelle des "geringsten Widerstandes" entladen. ->> siehe z.B. gewollte Zündung von Ottomotoren, auch MARCONI hat damit seine ersten Sendeversuche durchgeführt ^^
Bei der Kommutierung bleibt der Stromfluß über alle Komponenten erhalten.
D.h. die Induktivität der Drosseln begrenzen die Steilheit der Strom Änderung und damit die Höhe der induzierten Spannung... siehe Induktionsgesetz
Darum freuen sich die FU Hersteller über "weiche" Netze um den Kostenaufwand für Kommutierungsdrossel, sowie deren Verluste nicht in Kauf nehmen zu müssen.
ad.2. sehr gerne, die Messung liegt nun ca. 12 Jahre zurück, wurde nicht von mir selbst durchgeführt, sondern im Rahmen einer meiner Schulungen besprochen. Muss diese Messung erst wieder hervor holen und bin gerne bereit über PN oder email darüber zu schreiben.
ad.3. Hier muss generell zwischen Konsumer Geräte und Industrie, besonders in heiklen Anlagen... Spitäler,Chemie (EX Anwendungen) unterschieden werden.
ad.4. Diese Messung wurde mit (ich denke) einem Gerät mit (nur) 8bit Auflösung in der Amplituden Achse aufgenommen. Darum auch die "Treppchenbildung", von der Abtastrate würde ich min 1Mhz=1000ksamples nehmen, falls vorhanden. Es gibt Extremfälle wo sogar 10 MHz nötig waren.
Aber nur für Demos oder Forschung.
Desweiteren sind die "mehrfach" Nulldurchgänge im NS TN-S Netz für einphasige Verbraucher ein absolutes Problem für einfache Geräte, welche Zeitabläufe über die sonst (üblichen) 50 Hz Nulldurchgänge durchführen.
Ich habe sehr versucht mich kurz zu halten, könnte Seitenweise darüber schreiben :)

P.S. wie wurden die Steuereinheiten für die FUs versorgt ? Aus dem "Drehstromnetz" mit entsprechenden Trafos oder über zusätzliche Hilfsenergie ? Wäre sehr interessant zu wissen.
Die einfachsten Fehler sind am Schwersten zu finden.:D
! Ich warne alle Elektro Laien vor Arbeiten mit Spannungen >50V !
melange
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Beitrag von melange »

Hallo PQ_Trainer
PQ_Trainer hat geschrieben: Bei der Kommutierung bleibt der Stromfluß über alle Komponenten erhalten.
Nicht ganz richtig (oder nicht gut formuliert), denn der Strom wechselt ja von einem Ventil auf ein anderes. Und damit auch von einer Phase auf eine andere.
Die Summe des Stroms (am Ausgang des Gleichrichters) bleibt allerdings konstant .
PQ_Trainer hat geschrieben: Muss diese Messung erst wieder hervor holen ...
Ja, bitte tu das.
PQ_Trainer hat geschrieben:Diese Messung wurde mit (ich denke) einem Gerät mit (nur) 8bit Auflösung in der Amplituden Achse aufgenommen. Darum auch die "Treppchenbildung", von der Abtastrate würde ich min 1Mhz=1000ksamples nehmen, falls vorhanden.
Die 8 Bit Auflösung in Y-Richtung mag schon sein, das reicht mir vollkommen.
Die Treppchen sind schon sehr fein.
Ich will ja auch nur eine qualitative Aussage, keine quantitative.
Bedenke bitte auch, dass in der Fabrik noch 10 oder 20 weitere solcher FU´s rumstehen, die alle mit wahrscheinlich unterschiedlichen Steuerwinkeln fahren und damit auch alle (trotz Kommutierungsdrosseln) etwas zur zackigen Kurvenform der Netzspannung beitragen.


PQ_Trainer hat geschrieben:Desweiteren sind die "mehrfach" Nulldurchgänge im NS TN-S Netz für einphasige Verbraucher ein absolutes Problem für einfache Geräte
Wohl war ! Und nicht nur im TN-S-Netz.
PQ_Trainer hat geschrieben:.. könnte Seitenweise darüber schreiben :)
Ich auch.
PQ_Trainer hat geschrieben:P.S. wie wurden die Steuereinheiten für die FUs versorgt ? Aus dem "Drehstromnetz" mit entsprechenden Trafos oder über zusätzliche Hilfsenergie ? Wäre sehr interessant zu wissen.
Ich kenne da mehrere Möglichkeiten.
a) Synchronisation auf ein fremdes, unbelastes Netz, dann über Schwenktrafo die richtige Phasenlage suchen. Ist aufwendig, und unsicher, denn das fremde Netz könnte ja mal ausfallen. Habe ich auch seit 30 Jahren nicht mehr gesehen.
b) Abgriff der Synchronisierungsspannung vor den Netzdrosseln. Scheitert, wenn statt Netzdrosseln ein Stromrichtertrafo vorhanden ist.
c) die mir bekannteste Art und Weise, direkt am Gleichrichter-Eingang.
Da ist dann mit den oben genannten Schwierigkeiten (doppelte Nulldurchgänge) zu rechnen.
Eingesetzt werden bei den mir vertrauten Geräten Gleichrichtersteuergeräte,
die vor mehr als 30 Jahren bei der AEG entwickelt wurden. Nach Auflösung der AEG hat der Entwickler dieses Gleichrichtersteuergeräts dieses in eigener Regie weiterentwickelt und fertigt und vertreibt es noch heute.
Das Gleichrichtersteuergerät enthält 3 relativ große Trafos (und das aus gutem Grund) sowie starke Filter, die natürlich eine Phasenverschiebung bewirken, die wieder auskompensiert werden muss.
In den letzen 15 Jahren hat es wegen der doppelten Nulldurchgänge nur ganz selten Probleme gegeben. Das erste Mal habe ich mit dem o.g. Entwickler, der damals schon über 70 Jahre alt war, zusammen beim Endkunden das Problem untersucht und über ein modifiziertes Filter ausräumen können.

Gruß
melange
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PQ_Trainer
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Beitrag von PQ_Trainer »

melange hat geschrieben:Hallo PQ_Trainer


Nicht ganz richtig (oder nicht gut formuliert), denn der Strom wechselt ja von einem Ventil auf ein anderes. Und damit auch von einer Phase auf eine andere.
Die Summe des Stroms (am Ausgang des Gleichrichters) bleibt allerdings konstant .:D
OK, ich versuche es besser zu formulieren dd1
Ich gehe von Netzgeführten B6 Gleichrichterbrücken aus, lassen wir mal fremdgeführte Brücken ausser Acht.
Im Prinzip übernimmt ein Brückenzweig den Strom von der vorigen, wobei die Kommutierungs Einbrüche durch kurzzeitigen Strom über 2 Ventile geschieht.
Also ein kurzer Kurzschluss zwischen den Aussenleitern.
Aber im Prinzip keine Öffnung des Stromkreises.
Besser ? :D
Die einfachsten Fehler sind am Schwersten zu finden.:D
! Ich warne alle Elektro Laien vor Arbeiten mit Spannungen >50V !
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1mkRE
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Beitrag von 1mkRE »

Hallo Leute es macht richtig Spaß sich mit euch zu unterhalten!respekt1

Funker und melange zu den Überspannungsspitzen habt ihr mich überzeugt die höhe der Spitzen sind schon enorm hoch. Klar das dann in Firmennetzen usw. schon mal Geräte aus unerklärlichen Gründen Defekt sind.

Generell aber noch mal eine Frage:

melange was meinst du genau mit die Kommutierungseinbrüche zermürben die Isolation aufgrund ihrer hohen Spannungssteilheiten (du/dt) vielleicht nur mal leicht verdeutlichen welche isolation gemeint ist? Transformatoren ist das korrekt?

Außerdem habe ich verstanden es gibt einen gewissen Unterschied zu Spannungsspitzen und Kommunitierungseinbrüchen.

Zu Kommunitierungseinrüchen habe ich vollgendes gefunden:

schau hier

So wie ich das vereinfacht gesagt verstehe ziehen wird dort in einer Halbwelle die Spannung durch einen Kurzschluß runtergezogen.

Und wenn ich deinen Link lese finde ich den Satz hier interessant der den Unterschied ggf. verdeutlicht : An Induktivitäten, die evtl. im Stromkreis liegen, wird aufgrund dieser steilen Stromänderung di/dt eine Spannungsspitze induziert.

schau hier

Ist das so richtig was ich da oben zusammengereimt habe?:o
melange
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Beitrag von melange »

PQ_Trainer hat geschrieben: Besser ? :D
Auf jeden Fall.
1mkRE hat geschrieben: was meinst du genau mit die Kommutierungseinbrüche zermürben die Isolation
Es geht um die Isolation der Drähte, meistens Lacke. Hier in diesem Fall in den Trafos am Netz. Hohe Spannungssteilheiten und Spannungsspitzen führen im Lack zu Teilentladungen und chemischer Veränderung.
Große Probleme gibt es daher auch bei Motoren mit Umrichterspeisung.
Ich habe vor 3 Jahren mal eine Firma beraten, die zwei sehr alte, sehr große, und exotische (6-Phasen) Motoren nun mit modernen IGBT-Umrichtern speisen wollten. Da war das dann u.a. auch ein Thema, ob die Isolation dieser alten Motoren denn durch
die hohen Spannungssteilheiten der IGBT-Umrichter geschädigt werden würde.

Etwas Hintergrundinformation zu diesem Thema findest du in dieser Dissertationsarbeit von Hr.Kai Müller.
1mkRE hat geschrieben: Zu Kommunitierungseinrüchen habe ich vollgendes gefunden:
schau hier
In dem verlinkten Text gibt es einen klaren Fehler, es wird behauptet, daß
während der Kommutierung kurzzeitig sehr hohe Ströme auftreten würden.
Genau das passiert eben nicht, obwohl zwei Aussenleiter kurzzeitig kurzgeschlossen sind (die im Kommutierungskreis vorhandene Induktivität verhindert eine Änderung des Stroms). Der Ausgangsstrom bleibt konstant, er wechselt nur von einem Ventil auf ein anderes bzw von einem Aussenleiter auf einen anderen.
PQ_Trainer hat das ja jetzt auch schön formuliert.

Gruß
melange
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PQ_Trainer
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Beitrag von PQ_Trainer »

Nun geschafft, leider sind mir dieses Jahr 2 ältere Notebooks nacheinander kaputt gegangen furios1
Habe nun ein anderes wieder in Betrieb genommen um schöne Kommutierungs Einbrüche zeigen zu können.
Bild 1 zeigt die Spannung mit 1000ksamples und den Strom mit 6,4ksamples überlagert dargestellt.
Bild2 zeigt eine dieser Kommutierungstransienten mit 10000ksamples aufgezeichnet.
Man beachte links unten die Position der 2 Cursoren welche eine Halbperiodenzeit von 4µs also ca. 125kHz Frequenz der Transiente zeigt

Bitte fragt mich nicht wie es zu dem grossen Abstand zwischen den Bildern kommt,es sind meine ersten 2 Bilder welche ich hier eingefügt habe.
Ich weis auch nicht wie ich das korrigieren könnte, war ursprünglich der naiven Meinung, ich bräuchte es nur über die Zwischenablage rein zu kopieren :)
Die Bilder habe ich genau auf die max. mögliche Grösse angepasst, das kann es nicht sein.
Dateianhänge
02_kommutierung.jpg
02_kommutierung.jpg (84.1 KiB) 3761 mal betrachtet
01_kommutierung.jpg
01_kommutierung.jpg (103.77 KiB) 3767 mal betrachtet
Die einfachsten Fehler sind am Schwersten zu finden.:D
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