Technische Anleitung Nr. 6 - library.e.abb.com · Technische Anleitung Nr. 6 - Netzoberschwingungen bei AC-Antrieben 5 Allgemeines Kapitel 1 - Einleitung Mit dieser Anleitung setzt

Technische Anleitung Nr. 6Technische Anleitung Nr. 6

Netzoberschwingungen bei AC-Antrieben

2 Technische Anleitung Nr. 6 - Netzoberschwingungen bei AC-Antrieben

3Technische Anleitung Nr. 6 - Netzoberschwingungen bei AC-Antrieben

1. Einleitung........................................................ 5

2. Grundbetrachtungen zu denNetzoberschwingungen ...................................... 6

3. Ursachen und Auswirkungen der harmonischenOberschwingungen .............................................. 8

4. DriveSize für die Berechnung der harmonischenOberschwingungen .............................................. 9

4.1 Schaltbild der Berechnung (Beispiel) .................... 94.2 Dateneingabe der Motorlast .................................. 94.3 Motor-Auswahl ........................................................ 104.4 Auswahl des Wechselrichters ................................ 104.5 Daten der Einspeisung des Wechselrichters ........ 104.6 Daten des Einspeisenetzes und Transformators .. 104.7 Berechnung der Oberschwingungsströme und

-spannungen ........................................................... 114.8 Grafik der berechneten Oberschwingungsströme 114.9 Ausdruck der Ergebnisliste .................................... 11

5. Normen für die Grenzen derOberschwingungsanteile .................................... 12

5.1 EN61800-3 (IEC 1800-3)Drehzahlveränderbare elektrische Antriebe.......... 12

5.2 IEC1000-2-2,Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ............ 13




5.6 IEEE 519, IEEE Empfohlene Praktiken undAnforderungen an die Oberschwingungs-unterdrückung in elektrischen Systemen ............. 15

6. Bewertung der Oberschwingungen .................. 16

7. Reduzierung der Oberschwingungen durchstrukturelle Änderungen am AC-Antrieb ......... 17

7.1 Faktoren beim AC-Antrieb mit Einfluss auf dieOberschwingungen ................................................ 17

Inhalt


7.2 Tabelle: Liste der verschiedenen Faktoren undihre Wirkung ............................................................ 18

7.3 Verwendung eines 6-Puls-Diodengleichrichters ... 187.4 Verwendung eines 12-Puls- oder 24-Puls-

Diodengleichrichters ............................................... 197.5 Verwendung eines Thyristorgleichrichters

mit Phasenanschnitt ............................................... 197.6 Verwendung einer IGBT-Brücke ............................. 207.7 Verwendung einer größeren DC- oder AC-

Drossel ..................................................................... 21

8. Andere Verfahren zur Reduzierung derOberschwingungsanteile .................................... 25

8.1 Abgestimmter Passivfilter mit einem Zweig .......... 258.2 Abgestimmter mehrstufiger Passivfilter ................ 258.3 Externer Aktivfilter .................................................. 26

9. Zusammenfassung der Bedämpfung vonNetzoberschwingungen ...................................... 28

9.1 6-Puls-Gleichrichter ohne Drossel ......................... 289.2 6-Puls-Gleichrichter mit Drossel ............................ 289.3 12-Puls-Gleichrichter mit Polycon-Transformator 289.4 12-Puls-Gleichrichter mit Dreiwicklungs-

Transformator .......................................................... 289.5 24-Puls-Gleichrichter .............................................. 289.6 Aktiver IGBT-Gleichrichter ...................................... 29

10. Definitionen ........................................................... 30

11. Index ....................................................................... 32


Allgemeines

Kapitel 1 - Einleitung

Mit dieser Anleitung setzt ABB die Reihe der TechnischenAnleitungen fort. Sie beschreibt die Ursachen und Auswir-kungen sowie die Berechnung der Oberschwingungen imSpeisenetz. Schwerpunktmäßig werden die Verfahren zurReduzierung der Oberschwingungen bei AC-Antrieben be-handelt.


Oberschwingungsströme und -spannungen enstehen durchnichtlineare Lasten, die an das Stromnetz angeschlossensind. Die harmonische Verzerrung ist eine Form der „Ver-schmutzung“ einer elektrischen Anlage, die Probleme verur-sachen kann, wenn die Summe der Oberschwingungs-ströme bestimmte Grenzen überschreitet.

Alle, in den verschiedenen elektronischen Systemenverwendeten Stromrichter können die harmonischenStörungen durch die direkte Einspeisung von Oberschwin-gungsströmen erhöhen. Abbildung 2.1 zeigt, wie dieStromoberschwingungen (ih) im Eingangsstrom (is) eineselektronischen Leistungsumrichters die Einspeisespannung(ut) beeinflussen.

Abbildung 2.1 Anlage mit Umrichterbelastung, Netztransformator undsonstigen Verbrauchern

Der Netzstrom eines 6 pulsigen Stromrichters (Drehstrom-brücke) kann aus dem Ausgangsgleichstrom nach derfolgenden Formel berechnet werden.

Kapitel 2 - Grundlagenbetrachtungen zu den Netzoberschwingungen

Gesamteffektivwert und

Ausgangsgleichstrom der Drehstrombrücke.(gilt für ideale Glättung des Gleichstromes)

, wobei gilt

Der Grundschwingungsstrom ist dann

is(t) = i1(t) + Σ ih(t)Umrichter-belastung

sonstige Verbraucher

Verknüpfungs-punkt (PCC)

Netztransformator

Rs Lsu(t)


1.

5.

1.+5.

Wenn theoretisch der Ausgangsgleichstrom als idealgeglättet angenommen werden kann, betragen dieFrequenzen des Oberschwingungsstromes eines 6-Puls-Dreiphasen-Gleichrichters das n-fache der Grundfrequenz(50 oder 60 Hz). Für die nachstehenden Angaben gilt dieAnnahme, daß die Netzinduktivität gegenüber derInduktivität der Glättungsdrossel im Gleichstromkreisvernachlässigbar ist. Der Netzstrom besteht dann ausRechteckblöcken von 120°. Die Ordnungszahlen n werdennach der folgenden Formel berechnet:

Grundlagenbetrachtungen zu den Netzoberschwingungen

Abbildung 2.2 Der Oberschwingungsanteil im Rechteckstrom eines6-Puls-Stromrichters.

Das Prinzip, nach dem die Oberschwingungen zum Grund-strom addiert werden, ist aus Abbildung 2.3 ersichtlich, inder die 5. Harmonische dargestellt wird.

Abbildung 2.3 Der Gesamtstrom als Summe der Grundschwingung undder fünften Harmonischen

Die Effektivwerte der Oberschwingungsströmen ergeben sich zu:

wobei

Ordnungszahl der Oberschwingung

Oberschwingungs-strom (%)

Die Oberschwingungsströme sind in Abbildung 2.2dargestellt.


Zu den herkömmlichen, nichtlinearen Lasten gehörenSanft-Anlasser, drehzahlgeregelte Antriebe, Computer undandere elektronischen Geräte, elektronische Beleuchtung,Schweißgeräte und die unterbrechungsfreie Stromver-sorgung.

Unzulässig hohe Oberschwingungen können zu zusätzli-cher Erwärmung von Transformatoren, Kabeln, Motoren,Generatoren und Kondensatoren führen, elektronischeAnzeigen und Beleuchtungen können flackern, Leistungs-schalter können auslösen, Computer können ausfallen undMessgeräte falsche Werte anzeigen.

Wenn die Ursache der obengenannten Symptome nichtbekannt ist, sollte das Netz in der Stromverteilung der An-lage auf Oberschwingungen untersucht werden. DieAuswirkungen treten wahrscheinlich zuerst in der Anlagedes Kunden auf, bevor sie sich im übergeordneten Netzbemerkbar machen. Diese Technische Anleitung wurde her-ausgegeben, um Anwender und Planer auf die Ursachenvon Oberschwingungen beim Einsatz von Stromrichternhinzuweisen und gleichzeitig Hilfestellung zu geben, da-mit bereits im Vorfeld entsprechende Maßnahmen zur Be-grenzung eingeleitet werden.

Kapitel 3 - Ursachen und Auswirkungender harmonischen Oberschwingungen


Motor load

Load type

Overload type

Speed [rpm]

Power [kW]

Overload [%]

Const. torque/power

One overload

min base max

0

0

1450

100

100

100

100

1500

60 600Overload time [s] every [s]

Abbildung 4.2. Die wichtigste Größe der Motorlast für die Berechnungder Oberschwingungen ist die Nennleistung in kW.

Einspeisung:Sk =150 MVAU = 22 kV

Transformator:S = 400 kVAU1 = 22 kVU2 = 415 Vz = 4,5 %

Kabel:Länge= 60 mR = 0,007 mΩ/m

Motor:P = 110 kWIN = 200 A

S’k

Xk

Xt

X’k

i

Die Oberschwingungsströme verursachen eine Verzerrungder Netzspannung. Prinzipiell können die Oberschwingun-gen der Spannung an jedem Punkt des Netzes berechnetwerden, wenn die Oberschwingungsströme und die Netz-Impedanzen bekannt sind. Für exakte Berechnungen sindnoch die anderen Verbraucher im relevanten Netz zuberücksichtigen. Das Schaltbild in Abbildung 4.1 stellt einNetz dar, das den Umrichter versorgt. Es wird ein induk-tives Netz ohne Resonanzstellen für die stromrichtertypi-schen Oberschwingungen unterstellt. Die Schritte zur Be-rechnung und die Ergebnisse werden als Beispiel in denAbschnitten 4.2 bis 4.9 dargestellt.

Abbildung 4.1 Auf der linken Seite Netz, das einen Frequenzumrichterspeist, und rechts das entsprechende Diagramm.

4.1 Schaltbildder Berech-nung (Beispiel)

Kapitel 4 - DriveSize für die Berechnungder harmonischen Oberschwingungen

4.2 Daten-eingabe derMotorlast


Supply unit data

Pulse #

Lv [µH]

Cdc [mF]

Udc [V]

Idc [A]

6

110

4,95

560

191

SelectionSelection methodVoltage [V]Drive power [kVA]Pn [kW]Normal Icont [A]Normal Imax [A]Phd [kW]Heavyduty Icont [A]Heavyduty Imax [A]PulseFrame typeP&F 12Nsq [A]

Selected inverter dataACS607-0140-3

UserCurrent (normal)400140110

238216

901782676R8260

Selected motor dataM2BA 315 SMC 6

SelectionVoltage [V]ConnectionFrequency [Hz]Power [kW]PolesSpeed [rpm]Max mech. speed [rpm]Current [A]Torque [Nm]T max/TnPower factorEfficiency [%]Insulation class

DriveSize415D50110

9926

230019710603,20,8295,6F

Abbildung 4. 3. Die Software ermittelt den geeigneten Motor für diedefinierte Last. Falls gewünscht kann optional ein anderer, als der vonDriveSize ermittelte Motor gewählt werden.

Abbildung 4.4. Die Auswahl des Wechselrichters basiert auf dervorhergehenden Motor-Auswahl. Optional kann auch hier derWechselrichter manuell gewählt werden.

Network and Transformer data

Primary voltage [V] Secondary voltage [V]

Frequency [Hz]

Network Sk [MVA]

Transformer Sn [kVA]Transformer Pk [kW]

Transformer Zk [%]

Supply cable type Cable Busbar

Cable quantityCable lenght [m]

Impedance [µΩ]

unknow

22000

50

150

400

3,0

3,8

360

415

70

DriveSize für die Berechnung der harmonischen Oberschwingungen

4.5 Daten derEinspeisungdes Wechsel-richters

4.4 Auswahldes Wechsel-richters

4.3 Motor-Auswahl

Abbildung 4.5. Die Daten der Einspeiseeinheit werden von DriveSizeentsprechend der Wechselrichterauswahl ermittelt.

4.6 Daten desEinspeise-netzes undTransformators

Abildung 4.6. Erfassung der Daten des Einspeisenetzes undTransformators. Für ABB Standard-Transformatoren werden die Datenvom Programm automatisch angezeigt.


Network check

Network and Transformer data

ACS607-0140-3

Supply unit dataNormal voltage [V]Frequency [Hz]Network Sk [MVA]Transformer Sn [kVA]Transformer Pk [kW]Transformer Zk [%]Supply cable typeCable quantityCable lenght

22000 (primary side)501504003,03,8Cable360

Pulse #Lv [µH]Cdc [mF]Udc [V]Idc [A]

61104,95560191

ResultCosfiiTot. power factorUnmax mot.

0,9990,90

98 %

THD CurrentTHD Voltage

47,1 %0,2 %

THD CurrentTHD Voltage

IEEE 519 calc/limit0,2 %/15,0 %0,2 %/5,0 %

[%]

Frequency [Hz]

50

40

30

20

10

0

250

350

550

650

850

950

1150

1250

1450

1550

1750

1850

THD

Data

Show Mode

VoltageCurrent

Result

IEEE CalcIEEE Limit

47,1% 0,2%

0,2%/ 0,2%/15,0% 0,5%

Primary sideSecodary side

Table

Graph

n157

11131719232529313537

50250350550650850950115012501450155017501850

2,81,20,60,20,20,10,10,10,00,00,00,00,0

100,0 %

0,6 %

41,2 %19,5 %8,6 %5,6 %4,2 %2,7 %2,3 %1,4 %1,2 %0,8 %0,5 %

21996,632,921,715,111,711,38,18,25,55,33,73,03,3

f [Hz] Current [A] In/I1 Voltage [V]

Abbildung 4.7. Die Oberschwingungen werden durch eine diskreteFourier-Transformation des simulierten Phasenstroms derEinspeiseeinheit berechnet. Es werden verschiedene mathematischeModelle der Schaltungen verwendet, eines für SingleDrive mit AC-Drosseln und eines für Dioden- und Thyristor-Einspeiseeinheiten mitDC-Drosseln. Darüberhinaus gibt es auch Modelle für 6-, 12- und24-Puls-Brücken.

4.8 Grafik derberechnetenOberschwin-gungsströme

Abbildung 4.8. Die Ergebnisse der Berechnungen können als Tabelle,wie oben, oder als Grafik dargestellt werden.

4.9 Ausdruckder Ergebnis-listen

Abbildung 4.9. Die erfassten Daten und Ergebnisse der Berechnungenkönnen als Liste ausgedruckt werden, ein Ausschnitt wird hier gezeigt.

DriveSize für die Berechnung der harmonischen Oberschwingungen

4.7 BerechnungOberschwingungs-ströme und-spannungen


Die am häufigsten verwendeten internationalen undnationalen Normen, die die Grenzwerte der Oberschwin-gungen festlegen, werden nachfolgend beschrieben.Abbildung 5.1 dient als Beispiel für die Grenzwerte derharmonischen Verzerrung.

Teil 3: EMV-Produktnorm einschließlich speziellerPrüfverfahrenDie Länder des europäischen Wirtschaftsraums haben sichauf gemeinsame Mindestanforderungen geeinigt, um denfreien Warenverkehr innerhalb dieses Wirtschaftsraumssicherzustellen. Die CE-Kennzeichnung gibt an, dass dasProdukt in Übereinstimmung mit den für dieses Produktgeltenden Direktiven arbeitet. Die Richtlinien geben dieeinzuhaltenden Prinzipien an. Die Normen legen die zu er-füllenden Anforderungen fest. EN61800-3 ist die EMV-Produktnorm der drehzahlveränderbaren elektrischen An-triebe (PDS).

EN61800-3 legt fest, dass der Hersteller in der Dokumen-tation des Antriebssystems oder auf Anfrage die Grenzeder Stromoberschwingung unter Nennbedingungen alsProzentsatz des Nenngrundschwingungsstromes am An-schluss angeben soll. Die genannten Werte sollten für jedeOrdnungszahl bis mindestens zur 25.. Harmonischen be-rechnet werden. Die Oberschwingungen des Stroms (THD)(Ordnungszahlen bis 40 einschließlich) und die Hochfre-quenzkomponente PHD (Ordnungszahlen von 14 bis 40einschließlich) müssen ausgewertet werden. Bei diesenStandardberechnungen wird angenommen, dass das An-triebssystem an einen PC mit Rsc = 250 und mit einer Ein-gangsspannungsverzerrung von weniger als 1% ange-schlossen ist. Die interne Impedanz des Netzes kann alsreine Reaktanz angenommen werden.

In einem öffentlichen Niederspannungsnetz gelten fürdie Einrichtung mit einem Nennstrom ≤ 16 A die An-forderungen der IEC 1000-3-2. Die Anwendung der zu-künftigen IEC 1000-3-4 wird für Einrichtungen mit einemNennstrom > 16 A empfohlen.Beim Einsatz von Antriebssystemen in Industrieanlagenmuss eine vernünftige ökonomische Vorgehensweise, diedie Gesamtanlage berücksichtigt, zugrundegelegt werden.Diese Vorgehensweise basiert auf der festgelegten Leis-tung, die immer geliefert werden kann. Das Verfahren zurBerechnung der Oberschwingungen der Gesamtanlage

5.1EN61800-3(IEC 1800-3)Drehzahlver-änderbareelektrischeAntriebe

Kapitel 5 - Normen für die Grenzen derOberschwingungen


wird festgelegt und die Grenzwerte für die Spannungs-verzerrung oder den Gesamtoberschwingungsstrom wer-den bestimmt. Die in IEC1000-2-4 angegebenen Kompa-tibilitätsgrenzen können als Grenzwerte für die Spannungs-verzerrung verwendet werden.

Teil 2: Umwelt - Abschnitt 2: Kompatibilitätsgrenzenfür leitungsgebundene, niederfrequente Störungenin öffentlichen NiederspannungsnetzenDieser Standard legt die Kompatibilitätsgrenzen für lei-tungsgebundene niederfrequente Störungen und Signal-isierung in öffentlichen Niederspannungsnetzen fest.Zu den Störphänomenen gehören die Harmonischen, In-terharmonischen, Spannungsschwankungen, Spannungs-einbrüche, Kurzzeitunterbrechungen, Spannungsasym-metrie usw. Grundsätzlich legt dieser Standard die Aus-führungskriterien für den Anlagenbauer und die Mindestan-forderungen an die Störfestigkeit der Einrichtung fest.IEC1000-2-2 berücksichtigt die Grenzwerte, die in EN50160für die Spannungsqualität festgelegt sind, die der Betreib-er des Elektrizitätsversorgungsunternehmens an denHausanschlüssen gewährleisten muss.

Teil 2: Umwelt - Abschnitt 4:Kompatibilitätsgrenzwerte in Industrieanlagen fürleitungsgebundene niederfrequente StörungenIEC1000-2-4 ist der IEC1000-2-2 Norm ähnlich, legt jedo-ch die Kompatibilitätsgrenzwerte für industrielle undnichtöffentliche Netze fest. Dazu gehören Niederspan-nungsnetze und Mittelspannungseinspeisungen, ausge-nommen Netze für Schiffe, Flugzeuge, Offshore-Plattfor-men und Bahnen.

Teil 3: Grenzwerte - Abschnitt 2: Grenzwerte fürStörungen durch Oberschwingungsstrom(Gerätestrom 16 A pro Phase)Diese Norm behandelt die Grenzwerte für Oberschwin-gungsströme von Einzelgeräten, die an das öffentlicheStromnetz angeschlossen sind. Diese Norm tritt am 1.Januar 2001 in Kraft, jedoch laufen zurzeit umfangreicheArbeiten, diese Norm noch vor dem In-Kraft-Treten zuändern. Die zwei wesentlichen Gründe für die Überarbei-tung sind die Notwendigkeit, dass die Norm auch Span-nungen unter 230 V berücksichtigt, und die Schwierigkeitenund Widersprüche in der Anwendung der in der Norm fest-gelegten Gerätekategorien.

In den Normen festgelegte Grenzen für die Oberschwingungen

5.4IEC1000-3-2,Elektromagne-tischeVerträglichkeit(EMV)




Dieses Papier wurde als technischer Bericht Typ IIveröffentlicht. Die Arbeiten für eine Umsetzung in eineNorm laufen. Es werden die Grenzwerte für Störungendurch Oberschwingungsströme für Einzelgeräte angege-ben, die einen Nennstrom von mehr als 16 A bis max. 75 Ahaben. Der Bericht gilt für öffentliche Netze mit 230 V (ein-phasig) bis 600 V (dreiphasig).

Es werden drei verschiedene Stufen für den Anschluss derEinrichtung angegeben. Die Erfüllung der Oberschwin-gungs-Grenzwerte der Stufe 1 ermöglicht den Anschlussder Einrichtung an einer beliebigen Stelle im Netz. Stufe 2legt die einzelnen Grenzwerte für die Oberschwingungenund den Oberschwingungsgehalt sowie den gewichtetenhochfrequenten Gegenwert PWHD fest. Die Grenzwertesind klassifiziert und nach dem Kurzschlussverhältnis auf-gelistet. Die dritte Anschluss-Stufe basiert auf einem Ab-kommen zwischen dem Benutzer und der Behörde auf derGrundlage der festgelegten Wirkleistung der Einrichtungdes Kunden. Wenn der Nennstrom über 75 A liegt, gilt injedem Fall Stufe 3.

Generell wird der Aufbau dieser Norm als gut betrachtet,die Frage ist jedoch berechtigt, ob ein- und dreiphasigeEinrichtungen in der Stufe 2 unterschiedliche Grenzwertehaben müssen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Normunverändert bleibt, die endgültige Fassung wird jedochunterschiedliche Grenzwerte für ein- und dreiphasigeEinrichtungen enthalten.

Abbildung 5.1 Grenzen der Oberschwingungen im Vorschlag zur NormEN61000-3-4

In den Normen festgelegte Grenzen für die Ober-schwingungen


132 kV Netz

33 kV Netz

11 kV Netz

400 V Netz

TypischeWerte

Min’mRsce

66

120

175

250

350

450

>600

12

15

20

30

40

50

60

10

12

14

18

25

35

40

9

12

12

13

15

20

25

6

8

8

8

10

15

18

2.36

1.69

1.25

1.06

0.97

1.02

<=0.91

I5 I7 I11 I13VOLTAGE

%THD

GRENZEN STUFE 2% I1

MAXIMLLAST 12p 6p

# 6.66 MW (5.0 MW)

# 2.50 MW (5.0 MW)

#

# 4.40 MW (3.3 MW)

# 1.65 MW (3.3 MW)

# 1.11 MW (830 kW)

# 415 kW (830 kW)

# 760 kW (215 kW)

# 108 kW (215 kW)

PCC

**Anteil des THD-Werts am gewählten

PCC

(26 MVA angenommen)

(100 MVA angenommen)

(400 MVA angenommen)

(600 MVA angenommen) **


Die Philosophie bei der Erarbeitung der Grenzwerte für dieOberschwingungen ist Begrenzung der Einbringung vonOberschwingungen durch einzelne Kunden, so dass siefür die normalen Kennwerte des Netzes keine inakzeptableSpannungsverzerrung verursachen. Diese Norm wird auchals American National Standard anerkannt und in den USAvielfach verwendet, besonders auf dem Markt der öffentli-chen Stromversorger.

Die Norm legt keine Grenzen für einzelne Einrichtungensondern für einzelne Kunden fest. Die Kunden werden nachdem Verhältnis des verfügbaren Kurzschluss-Stroms (Isc)zum maximalen Laststrom (IL) am Verknüpfungspunkteingeteilt. Der benötigte Gesamtlaststrom ist die Summeder linearen und nichtlinearen Lasten. In einer Industriean-lage ist der Verknüpfungspunkt (PCC) klar als Punktzwischen den nichtlinearen und sonstigen Lasten defini-ert.

Die zulässigen individuellen Oberschwingungen und diegesamte nichtlineare Verzerrung werden nach dem Verhält-nis des verfügbaren Kurzschluss-Stroms zum gesamtenbenötigten Laststrom (Isc/IL) am Verknüpfungspunkt an-gegeben. Die Grenzwerte werden als Prozentsatz von ILfür alle geraden und ungeraden Oberwellen ab der 2. bisunendlich angegeben. Die gesamte harmonische Verzer-rung wird als Gesamtbedarfsverzerrung angegeben undsollte auch bis unendlich berechnet werden. Viele Autorenbegrenzen die Berechnung sowohl der einzelnen Ober-schwingungen als auch der gesamten harmonischenVerzerrung (THD) auf 50.

Die Tabelle 10.3 der Norm wird manchmal dahingehendfehlinterpretiert, dass die Grenzwerte für die Oberschwin-gungen eines einzelnen Gerätes durch Verwendung desRsc der Einrichtung anstatt des Isc/IL der Gesamtanlageangegeben werden. Die in der Tabelle angegebenen Gren-zwerte dürfen nicht auf diese Weise verwendet werden, daimmer das Verhältnis des Kurzschluss-Stroms zum gesa-mten Laststrom der Anlage verwendet werden muss.

In den Normen festgelegte Grenzen für die Oberschwingungen

5.6 IEEE 519,IEEE -EmpfohlenePraktiken undAnforderungenan die Ober-schwingungs-unterdrückungin elektrischenSystemen


Der “Guide for Applying Harmonic Limits on Power Sys-tems” P519A/D6 Jan.1999 führt einige allgemeine Regelnzur Auswertung der Grenzwerte der Oberschwingungenin Industrieanlagen auf. Das Vorgehen wird in dem Fluss-diagramm in Abbildung 6.1 dargestellt.

Abbildung 6.1 Bewertung der harmonischen Verzerrung

Kapitel 6 - Bewertung derOberschwingungen

EVU KUNDE

Durchschnittl. max. Bedarfs-laststrom (IL) berechnen

Verknüpfungspunkt wählen

Kurzschlussleistungberechnen (SSC, ISC)

Kurzschlussverhältnisberechnen (SCR=(ISC /IL)

Ja

Ja

Nein

Ja

Nein

Ist eineLeistungsfaktor-

korrektur vorhanden/geplant?

Stufe 1:Ist eine genaue Bewertung

notwendig?

Nein

Geschätzte gewichteteStörleistung (SDW) oder

% nichtlineare Last

Stufe 2:Erfüllt die Einrichtung

die Grenzwerte?

Oberschwingungsgrenzwertebestimmen (Messen, Analyse)

Leistungsfaktorkorrektur bzw.Einrichtung zur Oberwellen-

unterdrückung planen(Resonanzen berücksichtigen)

Messungen und Berechnungenggf. überprüfen


Der Oberschwingungsanteil kann entweder durch struk-turelle Änderungen im Antriebssystem oder durch externeFilterung reduziert werden. Die strukturellen Änderungenkönnen in der Verstärkung der Einspeisung, der Verwend-ung eines 12- oder höher -Puls-Eingangsstromrichters, derVerwendung eines selbstgeführten Stromrichters oder derVerbesserung der internen Filterung im Antrieb bestehen.

Abbildung 7.1 stellt die Faktoren im AC-Antriebssystem dar,die die Oberwelligkeit beeinflussen. Die Oberwelligkeit desStromes hängt von der Konstruktion des Antriebs ab unddie Oberschwingungen der Spannung sind die Oberschwin-gungen des Stroms multipliziert mit den Impedanzen derEinspeisung.

Abbildung 7.1 Merkmale des Antriebs, die den Oberschwingungs-anteilbeeinflussen

7.1 Faktorenbeim AC-Antrieb mitEinfluss auf dieNetzober-schwingungen

Kapitel 7 - Reduzierung derOberschwingungen durch strukturelle

Änderungen am AC-Antrieb

NETZ

TRANSFOR-MATOR

AC-ANTRIEB

LAST

Kurzschlussleistung

Nennleistung undImpedanz

Gleichrichtertyp

DIODE, THYRISTOR; INVERTER:

MVA

MVA

%

mH

PWM;CSI

kW

%

6-p, 12-p, 24-p

Drosselinduktivität

Wechselrichtertyp

Nennleistung undtatsächliche Last

Wechsel-richter

Motor

Alternative


Transformators … der SpannungJe höher die Kurzschlussleistung desto niedriger der Oberschwingungsanteilder Einspeisung… der Spannung

Die Anschlussmöglichkeiten für die einzelnen Gleichrich-terlösungen sind in Abbildung 7.2 dargestellt. Die am häu-figsten in 3-phasigen AC-Antrieben eingesetzte Gleichrich-terschaltung ist die 6-Puls-Diodenbrücke. Sie besteht aussechs Dioden und einer Induktivität, die zusammen mit demDC-Kondensator einen Tiefpass-Filter zur Glättung desGleichstroms bildet. Diese Induktivität (Drossel) kann sichauf der DC- oder der AC-Seite befinden oder ganz entfall-en. Der 6-Puls-Gleichrichter ist einfach und preiswert, kannjedoch einen hohen Anteil Oberschwingungen mit niedrigerOrdnungszahl (5., 7., 11.) erzeugen besonders bei geringenGlättungsinduktivitäten.

Die Form des Stroms wird in Abbildung 7.2 dargestellt.Besteht der größte Teil der Netzlast aus Umrichtern miteinem 6-Puls-Gleichrichter, muß der Einspeisetransforma-tor überdimensioniert sein. Die Erfüllung der in den Nor-men genannten Anforderungen kann schwierig werden. Invielen Fällen ist eine Filterung der Oberschwingungen not-wendig.

Reduzierung der Oberschwingungen durch strukturelle Änderungen am AC-Antrieb

7.3Verwendungeines6-Puls-Dioden-Gleichrichters

7.2 Tabelle:Liste derverschiedenenFaktoren undihre Wirkung

Abbildung 7.2 Oberschwingungen des Netzstroms bei verschiedenenGleichrichtern

6-Puls-Gleichrichter

12-Puls- 12-Puls- Gleichrichter Gleichrichter

24-Puls-Gleich-richter

Stromverlauf Stromverlauf Stromverlauf

Ursache WirkungJe größer der Motor… desto größer der Oberschwingungsstrom

Je größer die Motorlast… desto größer der Oberschwingungsstrom

Je höher die DC- oder AC Induktivität desto niedriger der Oberschwingungsstrom

Je größer die Anzahl der Impulse imGleichrichter… desto niedriger der OberschwingungsstromJe länger das Einspeisekabel… desto höher der Oberschwingungsanteil

der SpannungJe größer der Transformator… desto niedriger der Oberschwingungsanteil

der SpannungJe niedriger die Impedanz des desto niedriger der Oberschwingungsanteil


6-Puls-Gleichr. 12-Puls-Gleichr. 24-Puls-Gleichr.

Ordnungszahl der Oberschwingung

InI1

Der 12-Puls-Gleichrichter besteht aus zwei parallel ge-schalteten 6-Puls-Gleichrichtern zur Versorgung dergemeinsamen DC-Sammelschiene. Die Einspeisung desGleichrichters erfolgt über einen Dreiwicklungs-transformator oder zwei Zweiwicklungstransformatoren.In beiden Fällen sind die Sekundärwicklungen derTransformatoren um 30 o phasenversetzt. Der Vorteil dieserAnordnung besteht darin, dass sich auf der Primärseiteeinige Oberschwingungen in der entgegengesetztenPhaselage befinden und somit eliminiert werden.Theoretisch ist von der Primärseite der Transformatorenaus gesehen die Oberschwingung mit der niedrigstenFrequenz die 11.

Die größten Nachteile sind die speziellen Transformatorenund höhere Kosten im Vergleich zum 6-Puls-Gleichrichter.

In Abbildung 7.2 wird auch das Prinzip eines 24-Puls-Gleich-richters dargestellt. Er besteht aus zwei parallelgeschalteten 12-Puls-Gleichrichtern und zwei Dreiwick-lungstransformatoren, deren Primärwicklungen um 30 o

phasenverschoben sind. Der Vorteil besteht darin, dassniederfrequente Oberwellen praktisch ganz eliminiert wer-den, der Nachteil jedoch sind die hohen Kosten. Bei einemEinzelantrieb mit hoher Leistung oder einer großen Mehr-motorenanlage kann ein 24-Puls-System die kostengün-stigste Lösung bei geringster harmonischer Verzerrungdarstellen.

Abbildung 7.3 Oberschwingungen bei verschiedenen Gleichrichtern(Meßwerte)

Ein phasenanschnittgesteuerter Gleichrichter wird durchAustausch der Dioden eines 6-Puls-Gleichrichters durchThyristoren realisiert. Da ein Thyristor einen Zündimpulsfür den Übergang vom nichtleitenden zum leitenden Zu-stand benötigt, kann der Phasenwinkel, bei dem der Thyr-istor leitend wird, verzögert werden. Durch Verzögerungdes Zündwinkels über 90 o wird die DC-Spannung negativ.

Reduzierung der Oberwschwingungen durch strukturelle Änderungen am AC-Antrieb

7.5 Verwendungeines phasen-anschnitt-gesteuertenThyristorgleich-richters

7.4 Verwendungeines 12-Puls-oder 24-Puls-Dioden-Gleichrichters


SpannungTDH (%)RSC=20

Werden 2 solcher Thyristorgleichrichter antiparallel ge-schaltet, so kann bei gleicher Polarität der Gleichspannungder Gleichstrom umgepolt werden. Dies ermöglicht eineRückspeisung der Leistung von der DC-Sammelschienein das Netz.

Die Kurvenform des Stroms bei phasenanschnittges-teuerten Gleichrichtern ist ähnlich der eines 6-Puls-Dioden-Gleichrichters, da sie jedoch die Leistung mit einem wech-selnden Verschiebungsfaktor ziehen, ist der Gesamtleis-tungsfaktor bei Teillast relativ schlecht. Der schlechtereLeistungsfaktor verursacht einen höheren Scheinstrom unddie absoluten Oberschwingungsströme sind höher als beieinem Diodengleichrichter.

Zu beachten ist, dass durch die Phasenanschnittsteuerunggrößere Kommutierungseinbrüche verursacht werden, diePhasenlage der Einbrüche ändert sich mit dem Zündwin-kel.

Abbildung 7.4 Oberschwingungsanteile bei verschiedenen Arten derEinspeisung. Die Werte können im Einzelfall stark schwanken.

Eine Gleichrichterbrücke aus selbstkommutierenden Kom-ponenten bringt zusätzliche Vorteile und Möglichkeitenverglichen mit phasenkommutierten Ausführungen. Wie beieinem phasenkommutierten Gleichrichter ermöglicht dieseHardware sowohl die Gleichrichtung als auch die Rücks-peisung. Die DC-Spannung und der Verschiebungsfaktorkönnen unabhängig von der Richtung des Leistungsfluss-es separat geregelt werden.


7.6Verwendungeiner IGBT-Brücke

Einspeisungs-typ



IGBT-Einspeise-

einheit

StromTDH (%)

30

10

4

10

6

8

SpannungTDH (%)

RSC=100

2

1,2

1,8

Kurvenformdes Netzstromes

Verzerrung in % des Effektivwerts


,

,

,

,

,

,

,

Generatoreinheit

3~

Generatoreinheit

Ordnungszahlen

InI1

Die wesentlichen Vorteile sind:- Sichere Funktion auch bei Netzabsenkungen und Unter-

brechungen.- Hohe Dynamik der Antriebsregelung auch im Feldschwä-

chungsbereich in allen 4 Quadranten.- Möglichkeit, die kapazitive Blindleistung zu erzeugen

und sogar die Oberschwingungsströme der parallelenLasten zu kompensieren.

- Ein nahezu sinusförmiger Strom bei geringem Ober-schwingungsanteil. Die Messergebnisse für einenAntrieb werden in Abbildung 7.5 dargestellt. ImVergleich zu Abbildung 7.3 wird ein deutlicherUnterschied erkennbar. Dieser IGBT-Gleichrichter hatbei niederfrequenten Harmonischen einen sehr gerin-gen Anteil.

- Möglichkeit der Spannungserhöhung. Bei einerniedrigen Einspeisespannung kann die Gleichspan-nung erhöht werden, um die Motorspannung über derEinspeisespannung zu halten.

Abbildung 7.5 Oberschwingungen im Netzstrom bei einer IGBT-Eingangsbrücke

Die Oberschwingungsanteile eines AC-Antriebs könnendurch den Einsatz einer ausreichend dimensionierten Dros-sel am AC-Eingang oder der DC-Sammelschiene erheblichreduziert werden. Die Tendenz geht zu einer Verringerungder Umrichtergröße bei gleichzeitiger Reduzierung derGröße der Drosselinduktivität, in manchen Fällen entfälltsie ganz. Die Wirkung wird in den in der Abbildung 7.6 darg-estellten Kurven sichtbar.


7.7Verwendungeiner größerenDC- oder AC-Drossel

Der Hauptnachteil sind die hohen Kosten, die sich aus derIGBT-Brücke und der zusätzlichen Filterung ergeben.


Abbildung 7.6 Einfluss der Drosselinduktivität

Das in Abbildung 7.7 dargestellte Diagramm zeigt die Aus-wirkung der Größe der DC-Drossel auf die Oberschwin-gungen. Bei den ersten 25 Harmonischen liegt der theore-tische Mindestwert der gesamten harmonischen Verzer-rung (THD) bei 29%. Dieser Wert wird praktisch erreicht,wenn die Induktivität 100 mH geteilt durch die Motorlei-stung oder 1 mH für einen 100 kW Motor (415 V, 50 Hz)beträgt. Praktisch sinnvoll ist ein Wert von 25 mH dividiertdurch die Motorleistung. Dies ergibt bei einer DC-Drosselvon 0,25 mH einen meist noch akzeptablen THD-Wert vonca. 45% bei vertretbaren Kosten.

Strom bei üblichenDrosseln

Strom bei Drosselnhoher Induktivität


Rel

ativ

er O

ber

schw

ing

ung

sstr

om I

n /I1

Abbildung 7.7 Oberwellenstrom in Abhängigkeit der DC-Induktivität

Die Spannungsverzerrung bei einer bestimmten Strom-verzerrung hängt von dem Kurzschlussverhältnis Rsc derEinspeisung ab. Je höher das Verhältnis ist, desto gering-er ist die Spannungsverzerrung. Dieser Zusammenhangwird in Abbildung 7.8 dargestellt.

415 V, 50 Hz

5.

7.

11.

13.

17.

19.

23.

25.

THD

DC-Induktivität multipliziert mit der Motorleistung (mH x kW)



Netzstrom 60 A, Transformatorleistung 50-315 kVA,Netzkurzschlußleistung 150 MVA

TH

D-W

ert

der

Sp

annu

ng (

%)

Kurzschlussverhältnis

Keine Drossel 6-Puls

Kleine Drossel,6-Puls

Große Drossel,6-Puls

Große Drossel,12-Puls

Abbildung 7.8 THD-Wert der Spannung verglichen mit dem Typ desAC-Antriebs und dem Kurzschlussverhältnis

Abbildung 7.9 stellt ein einfaches Nomogramm zurSchätzung der Oberschwingungsspannungen dar. WählenSie auf der Kurve unten rechts zuerst die Motorleistung,dann die kVA des Transformators und fahren Sie dannhorizontal zu der Diagonalen, auf der Sie dann aufwärtsgehen können und so die Kurve finden, die für IhreApplikation zutrifft. Gehen Sie dann nach links zur y-Achseund lesen Sie die harmonische Gesamtverzerrung ab.

Abbildung 7.9 Nomogramm für die gesamte harmonische Verzerrung

Beispiel: Ein 45 kW Motor wird an einen ” 200 kVATransformator angeschlossen. ”THD = ca. 3% beieinem “Antrieb mit großer Drossel” und ca. 11%bei einem “Antrieb ohne Drossel”

Ges

amtv

erze

rrun

g d

erO

ber

schw

ing

ung

ssp

annu

ng

Berechnungsdaten:Nennmotor für AntriebKonstantmoment-LastSpannung 415 VWirk.grad Antrieb = 97%Netzimpedanz = 10%der Transformator-

impedanzEinspeise-

transformator(kVA)

STOP LINKS

START

LINKS

OBEN

Motor kW

Ohne DC-Indukt.spule, 6-Puls

Kleine DC-Indukt.spule, 6-Puls

Große DC-Indukt.spule, 6-Puls

Große DC-Indukt.spule, 12-Puls


A = große DC-InduktivitätB, C = kleine DC-InduktivitätD, E = ohne DC-Induktivität


Abbildung 7.10. Oberschwingungsstrom bei unterschiedlichenDC-Induktivitäten

Die Ergebnisse aus Laborprüfungen mit Antrieben ver-schiedener Hersteller sind in Abbildung 7.10 dargestellt.Antrieb A mit einer großen DC-Drossel weist die geringsteharmonische Verzerrung des Stroms auf, Antriebe ohneDrossel haben die größte Verzerrung.


Verstimmt - einzelne AbstimmfrequenzOberhalb der abgestimmten Frequenz-OberschwingungenabsorbiertUnterhalb der abgestimmten Frequenz könnensich die Oberschwingungen verstärkenReduzierung der Oberschwingungen durch möglicheÜberkompensation bei Netzfrequenz und das Netzselbst begrenzt.

8.1AbgestimmterPassivfilter miteinem Zweig

8.2AbgestimmterPassivfilter mitmehrerenZweigen

Kapitel 8 - Andere Verfahren zur Reduzierungder Oberschwingungsanteile

Abbildung 8.1 Abgestimmter Passivfilter mit einem Zweig

Dieser Filtertyp besteht aus einer Induktionsspule, die miteinem Kondensator in Reihe geschaltet ist. Der beste Platzfür einen Passivfilter ist nahe an der Oberschwingungs-quelle.

Das Funktionsprinzip dieses Filters ist in Abbildung 8.2dargestellt. Dieser Filter besitzt mehrere Zweige, die aufmindestens zwei Oberschwingungen abgestimmt sind, diedie niedrigsten signifikanten Frequenzen im Netz sein müs-sen. Der Mehrfachfilter besitzt eine bessere Oberschwin-gungssperre als das System mit einem Zweig.

Filtern ist eine Methode zur Verringerung der Oberschwin-gungsanteile in Industrieanlagen bei einem langsamenAnstieg der harmonischen Verzerrung oder als Ge-samtlösung in einer neuen Anlage. Grundsätzlich gibt eszwei Methoden: passive und aktive Filter.

Das Prinzip eines abgestimmten Passivfilters mit einemZweig wird in Abbildung 8.1 dargestellt. Ein abgestimmterPassivfilter mit einem Zweig sollte bei einer einzelnen Ober-schwingung mit der niedrigsten Ordnungszahl verwendetwerden, wenn im System ein deutlicher Oberschwin-gungsstrom erzeugt wird. Bei Systemen, die hauptsäch-lich eine industrielle Last versorgen, wäre dies wahrschein-lich die fünfte Harmonische. Oberhalb der abgestimmtenFrequenz werden die Oberschwingungen absorbiert, un-terhalb dieser Frequenz jedoch werden sie verstärkt.


Kapazitive Last unterhalb der abgestimmten Frequenz/induktiveLast darüberBessere Absorption der OberschwingungenÜberlegungen bei Verstärkung der Oberschwingungen durchFilterBegrenzt durch Grundschwingungsblindleistung und das Netz

Abbildung 8.2 Abgestimmter Passivfilter mit mehreren Zweigen

8.3 ExternerAktivfilter

nur Grundwelle iVerzerrung

iKompensation

Last

Aktiv-filter

Kurven der Ströme

Eins-peisung

Abbildung 8.3 Prinzipdarstellung eines externen Aktivfilters

Der Aktivfilter kompensiert die von nichtlinearen Lastenerzeugten Oberschwingungen, indem er die gleichenOberschwingungen in der entgegengesetzten Phaselageerzeugt (siehe Abbildung 8.4). Externe Aktivfilter sind ambesten beim Einsatz mehrerer Antriebe geeignet. Sie sindverglichen mit anderen Verfahren relativ teuer.

Andere Verfahren zur Reduzierung der Oberschwingungsanteile

Passivfilter mit mehreren Zweigen werden häufig bei großenDC-Antriebssystemen verwendet, bei denen ein Transform-ator die gesamte Anlage versorgt.

Ein abgestimmter Passivfilter führt zu neuen Resonanzen,die zusätzliche Oberschwingungsprobleme verursachenkönnen. Neue Technologien in der Leistungselektronikführen zu Produkten, die die nichtlineare Verzerrung durchaktive Regelung kontrollieren können. Diese Aktivfilter(siehe Abbildung 8.3) kompensieren die Oberschwingungenim Versorgungsnetz auf der Grundlage der zu einembeliebigen Zeitpunkt erzeugten Oberschwingungen.


Andere Verfahren zur Reduzierung der Oberschwingungsanteile

Abbildung 8.4 Kurvenformen und Oberschwingungen externerAktivfilter

SaubererEingangs-

strom

Last-strom

Aktivfilter-strom

Ob

erw

elle

nW

elle

nfor

men


9.5 24-Puls-Gleichrichtermit 2Dreiwicklungs-transformatoren

9.4 12-Puls-GleichrichtermitDreiwicklungs-transformator

9.3 12-Puls-Gleichrichtermit Polycon-Transformator

9.2 6-Puls-Gleichrichtermit Drossel

9.1 6-Puls-Gleichrichterohne Drossel

Kapitel 9 - Zusammenfassung derBedämpfung von Netzoberschwingungen

Für die Bedämpfung der Oberschwingungen gibt es inner-halb und außerhalb des Antriebs viele Möglichkeiten. Allehaben Vor- und Nachteile und alle wirken sich auf die Ko-sten aus. Die beste Lösung hängt von der Gesamtbelas-tung, der Einspeisung und der bestehenden Verzerrung ab.

In den folgenden Tabellen werden die verschiedenen in-ternen Maßnahmen mit einem System ohne Drossel ver-glichen. Die Oberschwingungen werden bei 100% Lastangegeben. Die Kosten beziehen sich auf Kleinantriebe.Die 12-Puls-Lösung ist bei einem Mehrfachantrieb erhe-blich günstiger.

Herstellungskosten 100%Typische Oberschwingungen des Stroms.

Grundwelle 5. 7. 11. 13. 17. 19.

100% 63% 54% 10% 6,1% 6,7% 4,8%

Herstellungskosten 120%. mit AC- oder DC-DrosselspuleTypische Oberschwingungen des Stroms.

Grundwelle 5. 7. 11. 13. 17. 19.

100% 30% 12% 8,9% 5,6% 4,4% 4,1%


Grundwelle 5. 7. 11. 13. 17. 19.

100% 11% 5,8% 6,2% 4,7% 1,7% 1,4%


Grundwelle 5. 7. 11. 13. 17. 19.

100% 3,6% 2,6% 7,5% 5,2% 1,2% 1,3%


Grundwelle 5. 7. 11. 13. 17. 19.

100% 4,0% 2,7% 1,0% 0,7% 1,4% 1,4%


9.6 AktiverIGBT-Gleichrichter

Zusammenfassung der Bedämpfung von Netzoberschwingungen

Herstellungskosten 250%. Bedeutungslos, wenn sowiesoeine elektrische Bremsung benötigt wird.Typische Oberschwingungen des Stroms.

Grundwelle 5. 7. 11. 13. 17. 19.

100% 2,6% 3,4% 3,0% 0,1% 2,1% 2,2%


wobei I1 der Effektivwert des Grundschwingungsstromesist. Der THD in der Spannung kann auf ähnliche Weiseberechnet werden. Es folgt ein Beispiel für die 25niedrigsten Oberschwingungen mit ihren theoretischenWerten:

Inn=2

Kapitel 10 - Definitionen

S: Scheinleistung

P: Wirkleistung

Q: Blindleistung

Rsc: Kurzschlussverhältnis definiert als Kurzschluss-leistung der Einspeisung am Verknüpfungspunktzur Nenn-Scheinleistung der betreffenden Einrich-tung.Rsc = Ss / Sn.

ω1: Kreisfrequenz der Grundschwingungω1 = 2*π*f1, wobei f1 die Grundfrequenz ist(z.B. 50Hz oder 60Hz).

n: Ordnungszahl n = 2, 3, ... ∞. Harmonische Frequenzenwerden definiert als fn = n*f1.

In: Effektivwert der n-ten Harmonischen des Netz-stroms.

Zn: Impedanz bei Frequenz n*f1.

%Un: Oberschwingung der Spannung in Prozent derGrundschwingungspannung (des Netzes).

THD: Die gesamte harmonische Verzerrung im Eingangs-strom wird definiert als:


Inn

Definitionen

PWHD: Die teilweise gewichtete harmonische Verzerrungwird definiert als:

PCC: Der Verknüpfungspunkt wird in diesem Kontextdefiniert als Einspeisepunkt, der für die betref-fende Einrichtung und andere Einrichtungengemeinsam sein kann. In den Normen gibt es ver-schiedene Definitionen für den Verknüpfungspunktund noch weitaus mehr Interpretationen dieserDefinitionen in der Literatur. Die hier gewählte Defi-nition wird als die aus technischer Sicht bestebetrachtet.

PF: Leistungsfaktor definiert als PF = P/S (Leistung/Volt-Ampere) = I1 / Is * DPF (bei sinusförmigemStrom entspricht der Leistungsfaktor PF dem WertDPF).

DPF: Grundschwingungs-Verschiebungsfaktor definiertals cosφ, wobei φ der Phasenwinkel zwischendem von der Einrichtung verbrauchten Grund-frequenzstrom und der Grundfrequenz-komponente der Einspeisespannung ist.


Kapitel 11 - Index

5. Harmonische 76-Puls-Gleichrichter 7, 10, 18,19, 206-Puls-Gleichrichter, dreiphasig712-Puls-Gleichrichter 10, 18,19, 2024-Puls-Gleichrichter 18, 19

AABB 5Abgestimmter Passivfilter 25AC-Drossel 21Aktivfilter 5, 25American National Standard 15Anlage 9, 12, 14, 15, 19, 25Anschluss 12antiparallel 20Antriebssysteme 12

BBerechnung 5, 9, 10, 11, 12, 15,16, 23Bewertung derOberschwingungsanteile 16Blindleistung 21, 28

CCE-Kennzeichnung 12Computer 8

DDämpfung 26DC-Kondensator 18Drehzahlgeregelte Antriebe 8Dreiwicklungstransformator19, 28

EEinspeisekabel 9, 18Einspeisetransformator 9, 18Elektromagnetische Verträglich-keit (EMV) 22Elektronisches Gerät 8Elektronische Anzeige 8Elektronische Beleuchtung 8EMV-Produktstandard 12

Europäischer Wirtschaftsraum12Externe Filterung 17

FFilterung 17, 18, 21, 24Frequenz 9, 12, 13, 14, 19, 24,28, 29

GGemeinsame DC-Sammelschiene 19Gesamte harmonischeVerzerrung 10, 15, 23, 28Gesamte Spannungsverzerrung11Gleichrichter 5, 6, 7, 10, 17, 18,19, 20, 26, 27Gleichrichtermodus 20Gleichstrom 18Grundfrequenz 7, 28, 29Grundschwingungs-Verschiebungsfaktor 20, 29

HHarmonische Last 6, 8, 15, 16Harmonische Verzerrung 6, 8,9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 19, 23,25, 28Herstellungskosten 26, 27

IIGBT-Brücke 20, 21Induktanz 17, 18, 22, 23Induktionsspule 5, 18, 21, 22, 23,24, 26Industrieanlage 12

KKommutierungseinbruch 20Kompatibilitätsgrenze 12, 13Korrekturkoeffizient 10Kundenanlage 14Kurzschlussimpedanz 9Kurzschlussleistung 9, 14, 16,17, 28Kurzschlussverhältnis 22, 28


Index

LLaborprüfung 23Leistungsfaktor 16, 20, 29Leistungsschalter 8Leistungsverteilung 6

MMessung 8

NNetzstrom 6, 18, 21Netztransformator 6

OOberschwingung 7, 19, 22, 24,25, 28Oberschwingungsgrenzwert12, 13, 14, 15, 16Oberschwingungsreduzierung17, 24, 25Oberschwingungsspannung10, 23, 28Oberschwingungsströme 6, 7,9, 10, 11, 12, 13, 15, 20, 21, 22,23, 26, 27Öffentliches Stromnetz 12

PPassivfilter 25Passivfilter, mehrere Zweige 5,24, 25PHD 12PWHD 14, 28

QQuelle 6, 8, 9, 21Quellimpedanz 4, 9

RRechteckstrom 7Rückspeisemodus 20

SSanftanlasser 8Scheinleistung 28Spannung 6, 9, 10, 11, 12, 13,14, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23Spannungserhöhung 21Standard 12, 13, 14, 15, 18, 20,29Stromverzerrung, gesamt 11Strukturelle Änderung 17, 18,19, 20, 21, 22, 23

TTDD 15THD 12, 14, 22, 23, 28Theoretische Oberschwingung10Thyristor 17, 19, 20Tiefpass-Filter 18

UÜberhitzung 8Umrichter 6, 9, 10, 12, 18, 20, 21Umrichterlast 6Unterbrechungsfreie Strom-versorgung 8

VVerknüpfungspunkt 15, 29Versorgungseinrichtung 14Versorgungsspannung 6, 21, 29Verzerrung, Berechnung 5, 6Verzerrung, Nomogramm 23

WWirkleistung 14, 28Wirkung 5, 6, 8, 17, 18, 21, 22Wirkung der Kommutierung 10

ZZweiwicklungstransformator 19



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06.0

6.20

01

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Technische Anleitung Nr. 6 - library.e.abb.com · Technische Anleitung Nr. 6 - Netzoberschwingungen bei AC-Antrieben 5 Allgemeines Kapitel 1 - Einleitung Mit dieser Anleitung setzt