Wo kommen die Oberwellen her ?

[Michael (Gast)]

Hi Leute,

In einem Versorgungssystem sind die Ströme ziemlich versaut. Dabei sind 
ungerade harmonische anwesend. im direkten Versorgungsweg ist eine 
dynamische USV vorhaden. Die USV hat zwei Pfade: einmal ein 
Thyristorschalter  über dem ein Motor angetrieben wird und über dem 
anderen Pfad werden die Batterien über ein 12 puls gleichrichter 
aufgeladen. Kann es sein , dass der Gleichrichter der Übeltäter ist und 
die versorgungsspannung und strom verzerrt?

[Gästchen (Gast)]

Michael schrieb:
> In einem Versorgungssystem sind die Ströme ziemlich versaut. Dabei sind
> ungerade harmonische anwesend. im direkten Versorgungsweg ist eine
> dynamische USV vorhaden. Die USV hat zwei Pfade: einmal ein
> Thyristorschalter  über dem ein Motor angetrieben wird und über dem
> anderen Pfad werden die Batterien über ein 12 puls gleichrichter
> aufgeladen. Kann es sein , dass der Gleichrichter der Übeltäter ist und
> die versorgungsspannung und strom verzerrt?

Yupp. Der Gleichrichter nippt immer an der Versorgung, wenn die Spannung 
maximal ist.
Damit ist der Strom nicht sinusförmig. Daher die Oberwellen. Ob 6-Puls 
oder 4-Puls macht da keinen allzu großen Unterschied.

Siehe auch:
http://prof-gossner.eu/pdf/06-Netzgleichrichter.pdf
S89.

Eine PFC würde das verhindern.

[Peter R. (pnu)]

Eine Quelle im 50-Hz Netz für die dritte Harmonische ist das Eisen von 
Transformatoren und Motoren.
 Wenn man den Strom von normal dimensionierten Trafos per Scope 
anschaut, hat er meist Dreieck- anstatt Sinusform. Schließlich muss man 
das Eisen ja voll ausnutzen und da geht man schon an die Grenze zur 
Sättigung.

Selbstverständlich sind auch die Gleichrichter eine Quelle für 
Oberwellen.
 Schließlich setzt da der Strom im oberen Bereich des Sinus erst ein, 
wenn die Spannung des Ladekondensators erreicht ist.

Also: beides, Gleichrichter und Eisen können Ursache sein. Wenn der 
Thyrischalter nur schaltet und nicht Phase anschneidet, dürfte der nur 
wenig Oberwellen erzeugen.

[Michael (Gast)]

Danke für eure schnellen Antworten!

Im Anhang habe ich den Aufbau der USV gezeichnet. Ich bin mit den 
Gedanken bei der Motor Generator Kombination der USV.  Das ist ja so, 
dass der Gleichrichter am Ausgang Oberwellen erzeugt (Durch die 
Restwelligkeit) und mit diesem die Batterie versorgt. Wie wirkt sich das 
genau auf den Strom am Eingang aus ? ich habe im Netzparallelbetrieb 
(zuschaltung eines Dieselaggregats) den Strom und die Spannung am 
Ausgang des Generators gemessen. Der Strom ist wie gesagt richtig 
versaut (nur Ungerade harmonischen vorhanden, vorallem die 3.) Und die 
Spannung ist SEHR gut dem Sinus angenährt (nur 3. Harmonische und 7. 
Vorhaden).  Warum ist in der Spannung nur die 3. und 7. anwesend und im 
Strom alle ungeraden bis zur 15. ?

[michael (Gast)]

Ich korrigiere: Der obere Pfad vom Thyristorschalter muss auf die Motor 
Generator Kombination nicht auf den Wechselrichter.

[Gästchen (Gast)]

Michael schrieb:
> Vorhaden).  Warum ist in der Spannung nur die 3. und 7. anwesend und im
> Strom alle ungeraden bis zur 15. ?

Das allererste Bild erklärt das ziemlich gut:
http://www.energie.ch/harmonische-oberschwingungen-netzqualitaet

Einfach die Höcker zählen ;-)

Ich musste das im Studium händisch nachrechnen, das war relativ 
kompliziert.

Bei der Fourier-Transformation kam genau das heraus, was man immer am 
Osi bei der FFT so sieht - immer die ungeradzahligen sind recht stark.

Mit LT-spice kann man das übrigens hervorragend nachstellen (Anhang):
50Hz ist die Grundwelle,
Dann kommen 150 (3.), 250 (5.), 350(7.) und so weiter.

[Ingenieur (Gast)]

Du hast nicht zufällig eine Messung für uns?

[Michael (Gast)]

Hatte leider nur die Auswertungen auf Papier  :/

[Oberlehrer (Gast)]

Michael schrieb:
> Hatte leider nur die Auswertungen auf Papier  :/

Ja klar.

USV:
Beitrag "Funktion einer USV Anlage"

Messwerte & Aufbau:
Beitrag "Verschiebung in der 3.Oberschwingung"
Beitrag "Messung an einem Synchrongenerator zeigt Neutralleiterstrom obwohl nur 3 Kabeln ?"
Beitrag "Oberwellenanalyse eines Synchrongenerators"
Beitrag "Spannungsqualität am Stromnetz ermitteln"
Beitrag "Verschiebungswinkel zeigt kapazitiv und Graph zeigt induktiv"

Kann mich natürlich auch irren ;)

[Peter R. (pnu)]

Gästchen schrieb:
> Bei der Fourier-Transformation kam genau das heraus, was man immer am
> Osi bei der FFT so sieht - immer die ungeradzahligen sind recht stark.

Es ist ja ein Charakteristikum bei symmetrischen Signalen und 
Gegentaktschaltungen: die geradzahligen Harmonischen entfallen

Beim Spannungsverlauf spielt auch die Form des Magnetfeldes in der 
Maschine eine Rolle, die durch die Bewicklung und den Luftspalt in der 
Maschine bestimmt wird. Der mitlaufende Motor verändert dann die 
Spannungsform des Netzes, so wie hier, vom Sinus zum annähernden 
Dreieck.

Beim Stromverlauf gibts ganz schlimme Überlagerung verschiedenener 
Ursachen:
der (angeblich?) 12 pulsige Gleichrichter ist entweder so nicht 
vorhanden oder extrem unsymmetrisch, evtl dadurch, dass eine 
Diodengruppe garnicht leitet.
die vom Motor erzeugte 3.Oberwelle mischt dann mit und macht den 
Stromverlauf noch komplizierter.
Da sollte man wirklich erst einmal die Ströme von Gleichrichter und 
M/G-Kombination voneinander trennen und messen.
Schon lange gibt es das Prinzip: divide et impera. Auch hier wird man 
die Quelle der Komplikationen nur durch Trennung der Teileinheiten 
aufspüren können.

[eProfi (Gast)]

Beim der 12-Puls-Schaltung kann man auch viel falsch machen:
 - Die Außenleiterspannungen der Stern- und der Dreickwicklung müssen 
gleich sein. Wegen der unterschiedlichen Impedanz stellt sich die Frage: 
bei welcher Last?

 - Die beiden gleichgerichteten Spannung einfach parallelschalten ist 
suboptimal: entweder in Reihe schalten oder mit einer Saugdrossel 
verbinden --> erhöht den Stromflusswinkel (gut)

Unbedingt mit einer Current-Probe schauen, ob die 12 Pulse gleich groß 
sind.

Ein gutgemeinter Tipp: hol dir jemand zu Hilfe, der wirklich Ahnung und 
Erfahrung hat.

[Michael (Gast)]

Wie wäre das denn bei einer statischen USV Anlage also ohne M/G ? Z.b 
eine direkte aufladung der Batterie über dem Gleichrichter und 
anschließender Wechselrichter der den Ausgang speist ?

[Michael (Gast)]

Ich habe da eine Frage zur einer kompensationsanlage. in dem Netz (siehe 
Anhang) Hängt eine kompensationsanlage. Gleichzeitig speist im 
netzparallelbetrieb ein Generator ins Netz. Am einspeisepunkt zeigt das 
messgerät ein kapazitiven leistungsfaktor an. Was hat das genau zu 
bedeuten ? Liegt das an der kompensationsanlage ? Und was bedeutet diese 
Darstellung der k.anlage genau ? was hat dieser Pfeil über der anlage 
genau zu bedeuten ?

[Michael (Gast)]

Hallo Zusammen,

In dem gleichen Versorgungssystem, ist ein Synchrongenerator 
(Dieselstromaggregat) angeschloßen. Kann es sein, dass die 3. 
Oberschwingung von dem Generator kommt? Wodurch könnte sie entstehen ? 
Ich habe mich mal informiert und gelesen, dass eine 2/3 Wicklungsschema 
die 3. Oberschwingung vermindern würde.