Qualität der Wechselspannung
Frequenzumrichter, regenerative Energien, Steuerungen und viele andere bequeme und darum heute selbstverständliche Elemente im betrieblichen Stromnetz verschmutzen den Spannungsverlauf. Diese Einrichtungen erzeugen Oberwellen, die den normalen Sinusverlauf der Netzspannung zum Teil so stark verzerren können, dass es zu diffusen Störungen und Ausfällen kommen kann. Christoph Fleig von plating electronics diskutiert in dieser Ausgabe des silberbird-Podcast die Hintergründe des Phänomens, wie man es Messen kann und welche Möglichkeiten der Vermeidung es gibt.
Die Wechselspannung aus dem Stromnetz ist nicht immer von einer gleichbleibenden Qualität. Die Wechselspannung lässt sich im Idealfall als Sinuskurve beschreiben und die Erzeugung einer solchen Spannung mittels mechanisch angetriebener Drehstrom-Generatoren führt auch zu einem solchen, idealen Verlauf.
Inzwischen nehmen aber sehr viele Komponenten im Spannungsnetz Einfluss auf den Verlauf dieser Spannungskurve. So sind beispielsweise moderne Gleichrichter, wie sie in großen Zahlen in der Galvanotechnik zum Einsatz kommen, inzwischen sog. Schaltnetzteile1. Diese Elemente im Netz erzeugen Oberwellen und „verschmutzen“ damit das interne Betriebsnetz oder – bei kleineren Betrieben – auch das öffentliche Stromnetz. Über die Gleichrichter hinaus gibt es weitere Elemente in einem Betriebsnetz, die ähnliche Probleme erzeugen können: z. B. LED-Beleuchtung, bzw. Leuchtstoffröhren mit elektronischen Vorschaltgeräten oder Frequenzumrichter.
Die Oberwellen überlagern sich mit der 50 Hz-Welle aus dem öffentlichen Netz und verzerrt diesen Spannungsverlauf, der zum Teil so extrem werden kann, dass Elemente im Netz ausfallen. So sind Computer und Maschinensteuerungen häufig betroffen. Auch Lichtsteuerungen sind häufig betroffen. Die Symptome sind oft sehr diffus und verändern sich ständig, so dass eine Analyse der Ursache im Betriebsablauf sehr schwierig ist. Auch die geringe Kenntnis über dieses Problem bei den Fachleuten vor Ort verschärft die Probleme rund um das richtige Erkennen der Fehlerursache merklich.
Ein potenzieller Ansatz ist die Messung den sog. THDV-Wert über einen Netzanalysator. Dieser spiegelt die Summe aller Oberwellen als prozentualer Anteil wider. Häufig finden sich solche Messeinrichtungen in Kompensationsanlagen, z. B. für Blindstrom-Anteile zu kompensieren. Der Messwert sollte typischerweise 12% nicht überschreiten.
Eine Kompensation dieses Problems erfolgt über passive Filter oder aktive Systeme, welche die Oberwellen herausfiltern. Diese innerbetriebliche Kompensation oder Filterung erfolgt am besten direkt da, wo solche Phänomene ents
Die regenerativen Energien verschärfen dieses Problem weiter, was das Thema in Zukunft wichtiger werden lassen wird.
Oliver Brenscheidt
Oliver Brenscheidt ist Chemiker mit mehr als 20 Jahren Erfahrung auf allen Gebieten der Galvanotechnik. Sein Urgroßvater Otto Brenscheidt gründete schon 1919 das heute noch tätige Familienunternehmen, sein Großvater Ernst gilt als Erfinder der Durchlauf-Galvanik. Er selbst war bis Ende 2016 im Unternehmen hauptsächlich zuständig für die Anlagentechnik und den Aufbau der digitalen Infrastruktur und verantwortete zuletzt den kompletten Bereich Bandbeschichtung.
Christoph Fleig
Vertriebs-Ingenieur bei plating electronic GmbH Maßgeschneiderte Stromversorgungen für elektrochemische Prozesse wie zum Beispiel Galvanik, Oberflächenbehandlung, Leiterplattenherstellung und Wasseraufbereitung.