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12.3.1. Grenzwerte für Oberschwingungsspannungen
Die Norm EN50160 legt die Grenzwerte für die Oberschwingungsspannungen fest, die
durch den Stromversorger in das Netz eingebracht werden können. Unter normalen Be-
dingungen sollen während jedes beliebigen Zeitraums einer Woche 95% aller 10-Minuten-
Mittelwerte der Echt-Effektivwerte jeder Oberschwingungsspannung niedriger als oder
gleich den Werten in der folgenden Tabelle sein. Der Gesamtverzerrungsgehalt (THD) der
Versorgungsspannung (einschließlich aller Oberschwingungen bis zur 40 Ordnung) muss
niedriger oder gleich 8% sein
OBERSCHWINGUNGEN UNGERADER ORDNUNG
Kein Vielfaches von 3
Relative Spannung %
Ordnung h
Max
5
7
11
3.5
13
17
19
1.5
23
1.5
25
1.5
Tabelle 1: Referenzwerte für Oberschwingungsspannungen in mit EN50160
Diese theoretisch nur für die Netzbetreiber anwendbaren Grenzwerte bieten zugleich eine
Reihe von Referenzwerten, innerhalb derer die vom Nutzer in das Netz eingespeisten
Oberschwingungen liegen müssen.
12.3.2. Herkunft der Oberschwingungen
Jedes elektrische Betriebsmittel, das Sinusschwingungen verändert oder nur einen Teil
einer solchen Schwingung aufnimmt, verursacht Verzerrungen der Sinusschwingung und
somit Oberschwingungen (Harmonische). Alle Signale sind in gewisser Weise ein
Gemisch von Oberschwingungen. Der am häufigsten auftretende Fall ist die
Oberschwingungs-Verzerrung durch nicht lineare Lasten, wie elektrische Haushaltsgeräte,
Computer oder drehzahlveränderliche Antriebe (Frequenz-Umrichter). Harmonische
Verzerrungen verursachen erhebliche Ströme, deren Frequenzen ungerade Vielfache der
Grundfrequenz sind. Harmonische Ströme beanspruchen den Neutralleiter in elektrischen
Netzen beträchtlich. In den meisten Ländern ist das Versorgungsnetz 3-phasig 50 oder
60Hz mit einem primär im Dreieck und sekundär im Stern verschalteten Transformator
aufgebaut. Die Sekundärwicklung erzeugt allgemein 230V AC von Außen- zu Neutralleiter
und 400V AC zwischen den Außenleitern. Die symmetrische Belastung der Außenleiter
bereitete bei der Auslegung elektrischer Netze schon immer Kopfzerbrechen. Bis vor
einigen Jahrzehnten war die vektorielle Summe aller Ströme in einem gut symmetrierten
Netz gleich Null oder ganz klein (bestimmt durch die Schwierigkeit, eine perfekte
Symmetrierung der Lasten zu erreichen). Die Lasten waren Glühlampen, kleine Motoren
und andere lineare Lasten. Das Ergebnis war ein nahezu sinusförmiger Strom in jedem
Außenleiter und ein niedriger Neutralleiterstrom bei einer Frequenz von 50 bzw. 60Hz.
„Moderne" Geräte, wie Fernseher, Leuchtstofflampen, Video-Geräte und Mikrowellenherde
verbrauchen normalerweise immer nur für einen Bruchteil einer Periode Strom und verur-
sachen so nicht lineare Lasten und folglich nicht lineare Ströme. All dies erzeugt ungerade
Harmonische der 50 / 60Hz Netz-Frequenz. Aus diesem Grund enthalten die Ströme der
Verteiltransformatoren nicht nur eine 50Hz (bzw. 60Hz) Komponente, sondern auch eine
150Hz (bzw. 180Hz) Komponente, eine 250Hz (bzw. 300Hz) Komponente und andere
erhebliche harmonische Komponenten hoch bis zu 750Hz (bzw. 900Hz) und höher.
Ordnung
h
6
3
5
9
15
3
21
2
Vielfaches von 3
Relative Spannung % Max
5
1,5
0.5
0.5
DE - 41
OBERSCHW. GERADER ORDNUNG
Ordnung h
Relative Spannung %Max
2
4
6..24
0.5
VEGA74
2
1
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