Harmonische Oberschwingungen , Netzrückwirkungen - Netzqualität Analyse

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1mkRE
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Beitrag von 1mkRE » Mittwoch 8. Juni 2016, 21:06

Hallo melange, danke für die Isolationsärklärung.
melange hat geschrieben: 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.
Hier bin ich leicht durcheinander weil der Beitrag ja von der Deutsche Gesellschaft für EMV-Technologie e.V. ist. Hört sich Professionell an und ließt sich auch überzeugend und weil man es ja kennt das ein Kurzschluß die Spannung "runterzieht" passt es ja schön zu den ganzen Oszillographen von euch :) , daher ging ich davon aus das es richtig wahr.
Generell geschieht dort ja ein Kurzschluß davon spricht ihr ja auch aber es ist kein hoher Strom der da fließt. Jedoch muss doch der "kurze Kurzschluß" ja verantwortlich sein für den Spannungseinbruch, verstehe ich das richtig sind wir da gleicher Meinung?

Viele Grüße

melange
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Beitrag von melange » Montag 13. Juni 2016, 06:03

Hallo 1mkRE
1mkRE hat geschrieben: weil der Beitrag ja von der Deutsche Gesellschaft für EMV-Technologie e.V. ist.
"Name ist Schall und Rauch", Zitat Goethe aus "Faust".


Gestern hatte ich, wie angekündigt, wieder die Gelegenheit, Kommutierungseinbrüche zu messen. Also mit diesen Bildern (s.u.) mal ein Zahlenbeispiel.

Der Gleichrichter liefert 1000 A. Das uk des vorgeschalteten Stromrichtertrafos sei 6%, das sind dann ca 75 uH Induktivität im Kommutierungskreis (bei 400V Netzspannung).

Nehmen wir an, die Kommutierung beginnt bei 300V (siehe Bild 1 Mitte, 400V/Kästchen).
Dann ändert sich der Strom in den Thyristoren mit di/dt=U/L.

Also di/dt=300V/75uH = 4.000.000 A/s (in Worten : 4 Millionen Ampere pro Sekunde).

Die Kommutierung dauert aber nur ca 250us (siehe zweites Bild, Zoom von Bild 1).

D.h. in 250us ändert sich der Strom nur um 4000000A/s * 0,000250s = 1000 A.

Und das ist genau die Menge, um die der Strom im bisher leitenden Thyristor absinkt und im gerade gezündeten Thyristor ansteigt.

Denn die Summe des Stroms am Gleichrichterausgang bleibt konstant (1000A).


Übrigens ist hier noch eine schöne 4kHz Oberwelle zu sehen, das ist eine Rückwirkung vom Wechselrichter.


Gruß
melange
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Beitrag von PQ_Trainer » Montag 13. Juni 2016, 15:02

Sehr schöne Messung, kenne dieses XYZ Geräte nicht so genau, da diese kein wirklicher Mitbewerb zu unseren Geräten war.
Ansonsten kenne ich eigentlich sehr viele.
Kann die Software auch eine Spektralanalyse aus einem aufgezeichneten Signal durchführen ?
Ich denke schon, denn wie würdest Du eine Umrichterfrequenz mit 4 kHz sehen.
Nunja, die Umrichterhersteller sind immer schon auf Frequenzen oberhalb der Grenzwerte der Normen ausgewichen ;)
Normalerweise allerdings auf nicht ganzzahlige Vielfache der 50 Hz Netzfrequenz. Um Schwebungen zu vermeiden ?
Da bist Du der Spezialist.
In einem Fall kenne ich die Probleme welche die Umstellung auf genau 16 2/3 Hz brachten, darum nun 16,7Hz.
Auch bei Messungen verstimmt man die Messfrequenz weg von den 50/60Hz um hier konstante Messwerte zu bekommen.
Auch DC Verstärker mit Chopper Verfahren mussten auf eine Frequenz abseits der ganzzahligen Vielfachen der 50/60Hz laufen.
Diese hatten eine Leerlaufverstärkung von >120dB und das in den 70ern, man konnte 1µV auf eine Schreibbreite von 250mm spreizen, ohne dass es Störeinflüsse gab. Bei max. Abweichung von ,3mm waren das ca. 1.2 nanoVolt. ;)
War mein Einstieg in die Messtechnik.
Die einfachsten Fehler sind am Schwersten zu finden.:D
! Ich warne alle Elektro Laien vor Arbeiten mit Spannungen >50V !

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Beitrag von 1mkRE » Mittwoch 15. Juni 2016, 00:40

Hallo melange, ich finde das Super erklärt einfach Spitze.
Ich muss das erstmal verdauen dank1 vielleicht kommt noch eine Frage dazu.

Viele Grüße

melange
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Beitrag von melange » Samstag 18. Juni 2016, 12:25

Hallo PQ-Trainer
PQ_Trainer hat geschrieben: Kann die Software auch eine Spektralanalyse aus einem aufgezeichneten Signal durchführen ?
Ja, das Oszilloskop kann das alleine, ohne notwendige PC-Software.

Und das allerbeste an diesen modernen Oszilloskopen ist, das ich da einen
USB-Stick einstecken und sofort am Ort des Geschehens dokumentieren kann.
PQ_Trainer hat geschrieben: Normalerweise allerdings auf nicht ganzzahlige Vielfache der 50 Hz Netzfrequenz. Um Schwebungen zu vermeiden ?
Oh ja, das Problem ist mir auch gut bekannt.
Allerdings nicht nur auf die Schaltfrequenz bezogen, sondern auch auf die Ausgangsfreqenz bei Antriebsumrichtern.

Gruß
melange

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Beitrag von 1mkRE » Montag 20. Juni 2016, 23:33

Hallo melange, nochmals danke für den Beitrag 217!!dank1

Was mir vielleicht noch zu dem Thema einfällt ist, wie lange bzw. wie kurz können die Kommutierungseinbrüche maximal werden oder auch anders gefragt wie sind eure Erfahrungen aus der Praxis?

Viele Grüße

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Beitrag von PQ_Trainer » Dienstag 21. Juni 2016, 00:33

melange hat geschrieben:Hallo PQ-Trainer

Ja, das Oszilloskop kann das alleine, ohne notwendige PC-Software.

Und das allerbeste an diesen modernen Oszilloskopen ist, das ich da einen
USB-Stick einstecken und sofort am Ort des Geschehens dokumentieren kann.


Oh ja, das Problem ist mir auch gut bekannt.
Allerdings nicht nur auf die Schaltfrequenz bezogen, sondern auch auf die Ausgangsfreqenz bei Antriebsumrichtern.

Gruß
melange
Egal, Schwebungen sind nur in wenigen Fällen erwünscht ^^
OMG, Ja Zimmer war ein Mitbewerber im POM (Power Measurement) Segment allerdings war das D6000 von Norma "State of Art" damals in den 90ern, sowohl bei Messungen an Umrichtern als auch den Leerlaufverlusten von Grosstransformatoren bei Leistungsfaktoren < 0,1 !
Ja, in der Zwischenzeit ist USB Pflicht.
In meinem Bereich mehr die Möglichkeit Fernübertragungen durchzuführen.
P.S. die Kommutierungseinbrüche sitzen bei meinem Bild falsch herum, ob 1mkRE weiss warum ? ^^
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melange
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Beitrag von melange » Dienstag 5. Juli 2016, 07:43

1mkRE hat geschrieben:... wie lange bzw. wie kurz können die Kommutierungseinbrüche maximal werden oder auch anders gefragt wie sind eure Erfahrungen aus der Praxis?
Hallo 1mkRE

jetzt komme ich mal wieder dazu, dir zu antworten.

Die Dauer der Kommutierungseinbrüche hängt ab von :
- der Höhe des zu kommutierenden Stroms
- der Induktivität im Kommutierungskreis
- der Höhe der Spannung (Augenblickswert) zwischen den an der Kommutierung beteiligten Außenleitern.

Lies dir Beitrag 217 noch mal genau durch, dann sollte es klar werden.

In meinem Oszillogramm (Beitrag 217) dauert die Kommutierung ca 250us,
in dem von PQ-Trainer (Beitrag 215) etwa doppelt so lange (500us).
Vieleicht war dort die Induktivität im Kommutierungskreis etwas größer,
oder der Steuerwinkel und damit der Augenblickswert der Spannung etwas kleiner.
Aber das sind schon realistische Praxiswerte.

Ich kenne noch Gleichrichter für sehr große Ströme (ca 20 kA), die mit
ca 24V Eingangsspannung arbeiten. Die werden eingesetzt für elektro-chemische Metallbearbeitung ECM, schau hier.
Da dauert die Kommutierung dann fast endlos lange.

Gruß
melange

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Beitrag von 1mkRE » Sonntag 24. Juli 2016, 22:48

Hallo melange,

vielen Dank für deine Antwort und sorry das ich mich so spät melde.
Im Prinzip ist alles soweit klar was die dauer und den Grund angeht.

Die Induktivitäten im Kommutierungskreis ist der Trafo samt Zuleitung und ich blödmann habe immer an Induktivitäten hinter dem Stromrichter gedacht so mal bebenbei :o :) .


Vielleicht mal eine Frage nebenbei Fremdgeführte, Netzgeführte und Selbstgeführte Stromrichter, wo werden die (noch) überall eingesetzt?

Soweit wie ich in Erinnerung habe wurden damals Fremdgeführte Stromrichter für die Drehzahlregelung von Gleichstrom Motoren verwendet.
Wo haben die den noch heute ihren nutzen? Bestimmt irgendwo im hohen Leistungsbereichen denke ich?!

Oder bringe ich hier so einiges durcheinander?

Ich erinnere mich an den Beitrag 212 von PQ_Trainer wo er von Fremgeführten und Netzgeführten Gleichrichtern spricht.

Viele Grüße

melange
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Beitrag von melange » Dienstag 26. Juli 2016, 06:59

1mkRE hat geschrieben: Oder bringe ich hier so einiges durcheinander?
Hallo 1mkRE

dann bringen wir mal etwas Ordnung ins System.

Stromrichter werden unterschieden nach der äußeren Wirkungsweise und der inneren Wirkungsweise.

Bei der äußeren Wirkungsweise unterscheiden wir dann weiter nach
- Gleichrichter (von Wechsel- nach Gleichstrom), Beispiel B6-Thyristor-Gleichrichter
- Wechselrichter (von Gleich- nach Wechselstrom)
- (Wechselstrom-)Umrichter (von Wechsel- nach Wechselstrom), Beispiel Direktumrichter
- (Gleichstrom-)Umrichter (von Gleich- nach Gleichstrom), Beispiel Gleichstromsteller z.B. bei Straßenbahnen)

Bei der inneren Wirkungsweise wird unterschieden nach
- der Herkunft der Kommutierungsspannung (sogenannte "Führung")
- der Herkunft der Impulserzeugung (sogenannte "Taktung")

Die Herkunft der Kommutierungsspannung kann
- bei fremdgeführten Stromrichtern
- aus dem speisenden Netz kommen (netzgeführt), Beispiel wieder B6-Thyristor-Gleichrichter
- aus der Last kommen (lastgeführt), z.B. bei Parallel-Schwingkreis-Wechselrichtern für Induktionserwärmung
- aus dem Stromrichter selbst kommen, z.B. durch Löschkondensatoren (selbstgeführt), Stichwort Phasenfolgelöschung
Wenn keine Kommutierungsspannung nötig ist (z.B. bei abschaltbaren Halbleitern wie IGBTs, spricht man ebenfalls von selbstgeführt.

Die Herkunft der Impulserzeugung kann
- aus dem speisenden Netz kommen (netzgetaktet)
- aus der Last kommen (lastgetaktet)
- aus dem Stromrichter selbst kommen (selbstgetaktet)

In der Praxis findet man fast alle Möglichkeiten in unterschiedlichen Kombinationen, wobei der Trend schon weg vom Thyristor hin zu IGBTs oder IGCTs geht, und damit hin zu den selbstgeführten und selbst getakteten Stromrichtern.

Auch geht der Trend weg von Gleichstromantrieben hin zu Drehstromantrieben.

Hier noch ein interesanter Bericht über eine sehr große Stromrichteranlage
für ein Pumpspeicherkraftwerk in Thyristortechnik, die vor einigen Jahren in Betrieb gegangen ist.

Und aktuell werden wieder große Stromrichter für die HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) gebaut, für die Anbindung von Offshore-Windparks,
hier ein imposantes Bild.

Gruß
melange

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