Weitnauer Messtechnik

Begriffe zur Stromnetzqualität (Power Quality)

Oberwellen

Oberschwingungen sind periodische Verzerrungen des Sinussignals (Spannung, Strom oder Leistung). Oberschwingungen werden ebenfalls über Transformatoren in andere Spannungsebenen übertragen. Die Störwirkung des magnetischen Feldes von oberschwingungsbehafteten Betriebsmitteln ist wegen der höheren Frequenzen grösser.


THD

(Total Harmonic Distortion = Verzerrungs- oder Gesamtklirrfaktor) Verhältnis des Gesamteffektivwertes aller Oberschwingungen zum Effektivwert der Grundschwingung

 

CF (Crest-Faktor)

Der Crest-Faktor oder Scheitelfaktor beschreibt das Verhältnis zwischen Spitzenwert (Scheitelwert) und Effektivwert einer elektrischen Wechselgrösse.

 

Spannungsschwankung

Als Spannungsschwankungen bezeichnet man allgemein Amplitudenänderungen für einen Zeitraum, der länger als die Periodendauer ist. Dabei werden Spannungseinbrüche (Absinken [Dip] des Effektivwertes auf 90 % der Nennspannung), Spannungsüberhöhungen (Anstieg [Swell] des Effektivwertes auf über 110 % der Nennspannung), Spannungsunterbrechungen (Einbruch [Interruption] auf unter 1 % der Nennspannung) und Flicker unterschieden.

 

Flicker

Kurzzeitflicker Pst

Langzeitflicker Plt

Flicker quantifiziert Helligkeitsschwankungen oder Lichtflimmern von Leuchten, die durch Spannungsschwankungen mit einer Frequenz von etwa 0,005 bis 35 Hz verursacht werden. Die Messung erfolgt nach einem in der EN 61000-4-15 festgelegten Rechenverfahren.

Flicker, Helligkeitsschwankung, Transiente, Power Quality, PQ

Wahrnehmbarkeit von Spannungsschwankungen pro Minute.

Als Grundlage für die Flickermessung dient eine 230V/60W Referenz-Glühlampe, deren Helligkeitsschwankungen für Menschen gerade erkennbar sind. Der Mensch reagiert unterschiedlich auf die Frequenz der Helligkeitsschwankungen, am empfindlichsten bei etwa 8Hz. Die Flickermessung basiert also auf einem psycho-physiologischen Modell, das im Messgerät mit Filterbänken nachgebildet wird.

Der Unterschied zwischen dem Kurzzeitflicker Pst und dem Langzeitflicker Plt ist der Betrachtungszeitraum. Pst wird während 10 Minuten ermittelt. 12 aufeinanderfolgende Pst-Werte ergeben über eine spezielle Mittelungsvorschrift (kubischer Mittelwert) den Plt-Wert. Somit ist Plt ein 2-Stunden-Mittelwert.

 

Transienten

Transienten sind schnelle Spitzen im Spannungs- bzw. Stromsignal. Sie können über so hohe Energie verfügen, dass empfindliche Geräte gestört oder sogar beschädigt werden.

 

P (Wirkarbeit)

Die Wirkarbeit ist die effektiv im Verbraucher umgesetzte Nutzarbeit. Sie pulsiert mit der doppelten Netzfrequenz. Bei einem rein resistiven Verbraucher ist sie stets positiv.

 

Q (Blindarbeit)

Die Blindarbeit pendelt mit der doppelten Netz-Frequenz zwischen Quelle und Verbraucher hin- und her. Sie bewirkt keinen Nutzen, sondern führt zur Mehrbelastung der Stromleiter und dadurch zu einer Zunahme der Stromwärmeverluste.

 

S (Scheinarbeit)

Die Scheinarbeit ist das Produkt aus dem Effektivwert der Spannung und dem Effektivwert des Stroms. Bei einem rein resistiven Verbraucher sind Wirkarbeit und Scheinarbeit identisch. Enthält der Verbraucher jedoch Speicherelemente, wie Induktivität oder Kapazität, ist die Scheinarbeit stets grösser als die Wirkarbeit.

 

Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen Wirkarbeit und Scheinarbeit. Dabei werden der Grundwellen-Leistungsfaktor cos φ und der Gesamtleistungsfaktor λ unterschieden. Mit steigendem Oberschwingungs-Verzerrungsblindleistungsanteil werden die Eisenverluste in Trafos und Motoren sowie die Neutralleiterbelastung in die Höhe getrieben.

 

Gleichstrombelastung

Netze mit nichtlinearen Lasten enthalten oft auch einen Gleichstromanteil. Dieser kann zur Arbeitspunktverschiebung und sogar Sättigung von magnetischen Kreisen (Transformatoren, Stromwandlern) führen.

 

Netzasymmetrien

Spannungsasymmetrien verursachen z.B. in Statorwicklungen von Motoren extrem asymmetrische Ströme.
An Asynchronmaschinen können bei Spannungsasymmetrien von 2% bereits Schäden auftreten.

 

Mitsystem

Oberschwingungen mit rechtem Drehfeld ([1.], 4., 7., 10., ...) - auch als Mitsystem bezeichnet - sind „normale“ Komponenten und in jedem symmetrischen Drehstromsystem vorhanden. Sie verursachen in Motoren einen schnelleren Anlauf als die Grundschwingung und erhöhtes Drehmoment.

 

Gegensystem

Oberschwingungen mit linkem Drehfeld (2., 5., 8., 11., ...) - auch Gegensystem genannt - verursachen in Motoren einen langsameren Anlauf als die Grundschwingung, ein verringertes Drehmoment (Bremseffekt) und Hitzeentwicklung.

 

Nullsystem

Oberschwingungen mit Null-Sequenz (3., 6., 9., 12., ...) - auch Nullsystem genannt – erzeugen kein Drehfeld und können bei asymmetrischer Last in einem 4-Leiter-System auftreten. Die Ströme addieren sich im Neutralleiter, was zu dessen Überlastung führen kann.