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SOLAR 300
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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.
Die vektorielle Summe der Ströme in einem gut symmetrierten Netz, das nicht lineare
Lasten versorgt, mag ziemlich klein sein. Jedoch zeigt die Summe aller Ströme kein
völliges Verschwinden der Harmonischen.
Die ungeraden Vielfachen der dritten Harmonischen (bezeichnet als „TRIPLE N’S”)
erscheinen als Summe im Neutralleiter und können ein Überhitzen des Neutralleiters
verursachen, gerade auch bei symmetrischer Last.
10.2.4. Konsequenz aus dem Vorhandensein von Harmonischen
Im Allgemeinen verursachen Harmonische geradzahliger Ordnung, also die zweite, vierte
etc. keine Probleme. „Tripel“-Harmonische, ungerade Vielfache von drei, addieren sich im
Neutralleiter (anstatt sich gegenseitig aufzuheben) und führen so zur Überhitzung des
Leiters, was eine extreme Gefahr bedeutet.
Planer sollten, um bei der Auslegung von Energie-Verteilanlagen die Oberschwingungs-
Ströme zu berücksichtigen, folgende drei Regeln beachten:
• Der Neutralleiter-Querschnitt muss hinreichend groß bemessen sein.
• Der Verteiltrafo muss über ein zusätzliches Kühlsystem verfügen, um mit seiner
Nennlast betrieben werden zu können, wenn er nicht für Oberschwingungs-
Belastungen ausgelegt ist. Dies ist notwendig, weil der Oberschwingungs-Strom im
Neutralleiter der Sekundärwicklung in der im Dreieck verschalteten Primärwicklung
einen Kreisstrom erzeugt. Dieser zirkulierende Oberschwingungs-Strom erwärmt den
Transformator zusätzlich.
• Harmonische Außenleiterströme können den Transformator nur begrenzt passieren.
Dies kann zur Verzerrung der Spannungs-Kurvenform führen, so dass diese ebenfalls
höhere Frequenzen enthält und leicht jeden Kompensations-Kondensator überlasten
kann.
Die fünfte und die elfte Harmonische haben gegenläufigen Umlaufsinn, erschweren den
Lauf von Motoren und verkürzen dadurch deren Lebensdauer.
Im Allgemeinen gilt: Je höher die Ordnungszahl der Harmonischen, desto kleiner ist ihre
Energie und deshalb die Einwirkung auf die Anlage (ausgenommen Transformatoren).