Herzlich willkommen zu unserem heutigen Thema: Oberschwingungen in elektrischen Anlagen! Du wirst erstaunt sein, was sich hinter diesem unscheinbaren Begriff verbirgt und wie es sich auf deine Umgebung auswirken kann. Also lass uns gemeinsam eintauchen!
Der unerwünschte Brummer im Großraumbüro
Stell dir vor, du bist in einem Großraumbüro, konzentriert bei der Arbeit, als plötzlich ein unangenehmes Brummen durch den Raum schallt. Es ist so störend, dass die gesamte Belegschaft ihre Arbeit niederlegt. Was ist passiert? Die Ursache liegt in den Oberschwingungsströmen, die durch die Aufzugsanlage erzeugt werden und sich auf die Leuchtstofflampen auswirken. Die Vorschaltgeräte der Lampen beginnen zu schwingen und erzeugen das lästige Geräusch. Ein Fall, der zeigt, wie Oberschwingungen an einer Stelle entstehen und sich an einer ganz anderen Stelle bemerkbar machen können.
Oberschwingungen und ihre Auswirkungen
Oberschwingungen können auf vielfältige Weise Auswirkungen haben. Sie können beispielsweise Brände verursachen, wenn Betriebsmittel, die für die übliche Netzfrequenz ausgelegt sind, von höherfrequenten Strömen überlastet werden. Besonders problematisch wird es, wenn nichtlineare Verbraucher in elektrischen Anlagen zum Einsatz kommen. Diese Verbraucher nehmen bei sinusförmiger Spannung einen nicht-sinusförmigen Strom auf und erzeugen so Oberschwingungen. In den letzten Jahren ist dieses Problem vor allem im gewerblichen Bereich immer häufiger aufgetreten, da nichtlineare Verbraucher vermehrt Verwendung finden.
Hinter den Kulissen: Die Theorie der Oberschwingungen
Um Oberschwingungen besser zu verstehen, werfen wir einen Blick auf die Theorie dahinter. Jede periodische Kurvenform kann mithilfe der Fourieranalyse in harmonische Schwingungen zerlegt werden. Das bedeutet, dass eine nichtsinusförmige Kurvenform in Sinuskurven unterschiedlicher Frequenz zerlegt werden kann. Dabei gibt es eine Grundschwingung mit der Periodendauer der ursprünglichen Kurvenform und weitere Oberschwingungen mit kürzeren Periodendauern. Diese Oberschwingungen können unter anderem die 3. harmonische Oberschwingung sein, die im Falle einer symmetrischen Belastung zu einer Überlastung des Neutralleiters führt. Moderne Netzteile sind häufig Verursacher dieser 150 Hz-Ströme, die für Neutralleiterüberlastungen verantwortlich sind.
Schutz vor den Folgen der Oberschwingungen
Was kann man tun, um sich vor den negativen Auswirkungen von Oberschwingungen zu schützen? Zunächst sollte der Auftraggeber bei der Errichtung einer elektrischen Anlage bereit sein, für fachlich korrekte und zeitgemäße Lösungen einen angemessenen Preis zu bezahlen. Ein Umdenken bei Betreibern, Planern und Errichtern ist notwendig, um den heutigen Anforderungen gerecht zu werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um das Problem anzugehen:
- Belastung reduzieren: Die Leistung kann so weit reduziert werden, bis der Neutralleiterstrom tolerierbar ist. In der Praxis ist dies jedoch oft nicht möglich.
- Leiterquerschnitt erhöhen: Der Querschnitt der Zuleitung kann erhöht werden, um die Belastbarkeit des Neutralleiters zu verbessern. Dies bedeutet jedoch eine Überdimensionierung der Zuleitung.
- Schutzmaßnahmen ergreifen: Der Neutralleiter muss vor Überlastung geschützt werden. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Leistungsschaltern, die auch den Neutralleiter überwachen und abschalten können. Es ist auch sinnvoll, eine Meldeeinrichtung einzusetzen, um eine Überlastung des Neutralleiters anzuzeigen.
- Entlastungsfilter verwenden: Ein Reihenresonanzfilter kann in Serie zu oberschwingungserzeugenden Geräten installiert werden. Dieses Filter lässt die Grundschwingung passieren, stellt jedoch für alle anderen Frequenzen, einschließlich der Oberschwingungen, eine hohe Impedanz dar. Eine zentrale Lösung mit einem Netzfilter ist in vielen Fällen kostengünstiger.
Ein Umdenken ist erforderlich
Um die Probleme mit Oberschwingungen in den Griff zu bekommen, ist ein Umdenken erforderlich. Die Elektroinstallation kann nicht auf dem Stand von vor 50 Jahren bleiben, während hochtechnisierte Geräte und Systeme betrieben werden. Betreiber, Planer und Errichter müssen sich der Herausforderung stellen und sich auf dem Gebiet der EMV-gerechten Elektroinstallation fortbilden. Nur so kann eine Sensibilisierung für das Thema EMV stattfinden und die nötigen Fachkenntnisse erworben werden, um die Probleme erfolgreich zu bewältigen.
Lasst uns gemeinsam daran arbeiten, die unsichtbaren Gefahren der Oberschwingungen zu verstehen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Denn nur so können wir einen reibungslosen und sicheren Betrieb unserer elektrischen Anlagen gewährleisten.
