Oberschwingungen beherrschen

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TecSnack: Experten-Tipps von ABB

Frequenzumrichtern sparen Energie, generieren aber auch unerwünschte elektrische Netzrückwirkungen. Mit dem Ultra-Low Harmonic Drive hat ABB eine Lösung, um Oberwellen zu reduzieren.

Ultra Low Harmonic Drives

Oberschwingungen verursachen Unterbrechungen, Interferenzen und Stillstandszeiten

ABB Ultra-Low Harmonic Drives

  • reduzieren die Gesamtbetriebskosten
  • sorgen für ein sauberes Stromnetz
  • reduzieren das Störungsrisiko
  • verhindern Schäden an den Anlagen
  • verhindern Störungen von Kommunikationseinrichtungen
  • reduzieren den Platzbedarf bei der Montage

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Oberschwingungen verschmutzen das Stromnetz und verursachen ein unberechenbares Verhalten der angeschlossenen Einrichtungen.

Oberschwingungen können empfindliche elektronische Geräte beschädigen, Messeinrichtungen stören, sodass keine oder falsche Messwerte angezeigt werden, sowie Interferenzen bei den Kommunikationseinrichtungen verursachen. Oberschwingungen können Leistungsschalter und Sicherungen auslösen und Kondensatorausfälle verursachen. Weitere Folgen sind die Überhitzung von Transformatoren, Kabeln, Motoren, Generatoren und Kondensatoren. Um diese Effekte möglichst gering zu halten, werden Anlagen überdimensioniert. Dies ist allerdings mit höheren Investitionskosten und einer nicht voll genutzten Anlagen-Kapazität verbunden.

Die von Oberschwingungen verursachten Probleme führen zu erhöhten Verlusten, denn es wird aufgrund der Überhitzung mehr Energie verbraucht, die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Ausrüstung wird reduziert. Im schlimmsten Fall verursachen Oberschwingungen unnötige und unerwünschte Prozessunterbrechungen.

Die Lösung von ABB - Ultra-Low Harmonic Drives
Was sind Oberschwingungen

Symptomen vorbeugen, ist besser, als sie nachträglich zu beheben: ABB Ultra-Low Harmonic Drives

Anstatt Oberschwingungen durch häufig ineffektive Maßnahmen wie eine zusätzliche Kühlung oder Überdimensionierung der Einrichtung zu begegnen, ist es doch effektiver, Komponenten einzusetzen, die gar nicht erst Oberschwingungen verursachen.

Geringer Oberschwingungsgehalt

Unsere Ultra-Low Harmonic Drives erzeugen nur einen äußerst geringen Oberschwingungsgehalt und erfüllen die Anforderungen der strengen internationalen Norm IEEE 519 für einen geringen Oberschwingungsgehalt. Verglichen mit einem konventionellen Antrieb wird der Oberschwingungsgehalt um bis zu 97 % reduziert. Die Gesamtstromverzerrung beträgt typischerweise 3 %. Mit einem Passivfilter liegt die typische Gesamtverzerrung (THD) zwischen 5 und 10 %.

Einfache und kosteneffiziente Installation

Bei dem kompakten Ultra-Low Harmonic Drive ist die Oberschwingungsdämpfung in den Frequenzumrichter integriert. Diese umfasst eine aktive Einspeiseeinheit und einen Netzfilter für geringe Oberschwingungen. Durch diese Komplettausstattung entfällt die Notwendigkeit eines externen Filters, von Multi-Puls-Konfigurationen oder Spezialtransformatoren. Die einfache Installation ermöglicht erhebliche Einsparungen beim Platz, der Zeit und den Kosten.

Durch das reduzierte Überhitzungsrisiko aufgrund geringerer Oberschwingungsströme besteht keine Notwendigkeit einer Überdimensionierung der Komponenten wie Transformatoren und Kabeln.

Stabilisierung der Ausgangsspannung - sicherer Betrieb und optimierte Dimensionierung

Die in den Frequenzumrichter eingebaute aktive Einspeiseeinheit kann die Ausgangsspannung erhöhen, um auch dann die volle Motorspannung zu gewährleisten, wenn die Eingangsspannung unter dem Nennwert liegt. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb bei schwachem Netz.

Die Spannungserhöhung kann auch zur Überbrückung eines Spannungseinbruchs, der durch lange Einspeise- oder Motorkabel verursacht wird, verwendet werden. Somit besteht keine Notwendigkeit einer Überdimensionierung des Motors oder Einspeisetransformators aufgrund langer Kabel.

Die Möglichkeit zur Stabilisierung der Ausgangsspannung eines Ultra-Low Harmonic Drive ist ein Vorteil verglichen mit den Passivfilter-Lösungen. Bei Nennlast entsteht durch einen Passivfilter üblicherweise ein Spannungsabfall von 5 %. Bei Teillast hingegen kann die Spannung über dem Passivfilter um bis zu 10 % ansteigen, wodurch es zu einer Überspannungsstörung kommen kann.

Effiziente Energienutzung

Die Ultra-Low Harmonic Drives erreichen Leistungsfaktor Eins. Dieser hohe Leistungsfaktor zeigt, dass die elektrische Energie in vollem Umfang genutzt wird.

Der Frequenzumrichter ist auch in der Lage Blindleistungen, welche von Fremdgeräten ausgehen zu kompensieren und bietet somit die Möglichkeit einer Leistungsfaktorkorrektur des Netzes. Dadurch entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Einrichtungen für die Leistungsfaktorkorrektur wie Filter und große Kondensatorbänke. Außerdem kann er zum Vermeiden von Strafzahlungen an die Elektrizitätswerke wegen eines schlechten Leistungsfaktors beitragen.

Durch die Reduzierung der Oberschwingungsströme sinkt der Energieverbrauch und die Energieeffizienz verbessert sich erheblich.

Oberschwingungen

Im Idealfall weist der Netzstrom eine reine Sinuskurve auf und enthält keine Oberschwingungen. 

In der Realität allerdings weicht der Strom von dieser reinen Sinuskurve ab und enthält Oberschwingungen.

Was verursacht Oberschwingungen

Oberschwingungen werden durch nichtlineare Lasten in das Netz eingebracht wie

  • Spannungsversorgung der PCs, SPSen, Fernsehgeräte usw.
  • Kopiergeräte, Haushaltsgeräte
  • Dioden- und Thyristorbrücken
  • Unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme
  • Motorstarter
  • Schaltnetzteile
  • drehzahlgeregelte Antriebe

    Der Gesamtoberschwingungsgehalt wird als THD%-Wert (= THD, Oberschwingungsgehalt) ausgedrückt.

    Downloads und Links

    Konstruktionspraxis - Podcast
    Neue Frequenzumrichter vermeiden Oberschwingungen

    In der Podcast-Reihe „Neu am Markt“ stellt konstruktionspraxis, das Fachmagazin zum Hören, regelmäßig neue Produkte und Lösungen vor. In dieser Folge spricht Florian Groß, Produktmanager für Antriebs- und Steuerungstechnik bei ABB, über die Ultra-Low Harmonic Drives des Unternehmens.

    Podcast von Florian Groß
    Onepager
    Oberschwingungen reduzieren
    Infografik
    Für ein sauberes Netz
    Video
    Oberschwingungen steuern und kontrollieren
    Flyer
    ACS880 Ultra-Low Harmonic Drives
    Technical Guide [EN]
    Oberschwingungen
    Application
    Berechnen Sie Oberschwingungen mit DriveSize

    Unser Angebot

    Für alle Industrien und Applikationen

    Unsere ACS880-31/37 Ultra-Low Harmonic Drives sind präzise an die Anforderungen der meisten Branchen wie Öl und Gas, Energie, Papier und Zellstoff, Schiffbau/Offshore, Nahrungs- und Genussmittel, Metall und Bergbau angepasst.

    Der ACH580-31 Ultra-Low Harmonic Drive ist speziell auf HLK-Anwendungen (Heizung und Belüftung) als auch auf Anwendungen in der Wasser- und Abwasserwirtschaft ausgelegt. Er verfügt über integrierte Funktionen für HLK-Branche und die Wasser- und Abwasserwirtschaft.

    ACS880-31
    Ultra-Low Harmonic Single Drive-Frequenzumrichter für die Wandmontage
    ACS880-37
    Low Harmonic Single Drive-Frequenzumrichter-Schrankgeräte
    ACS880-34
    Ultra Low Harmonic Single Drive Modul [EN]
    ACS880-34 Paket
    Ultra Low Harmonic Single Drive Modulpaket
    ACH580-31 und ACh580-34
    Ultra Low Harmonic Drives für HLK-Anwendungen
    ACQ580-31 und ACQ580-34
    Ultra Low Harmonic Drives für Wasser- und Abwasseranwendungen
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