Anders als ihr schlechter Ruf es vermuten lässt, sind nicht alle Oberwellenstörungen ungewollt. Beispielsweise handelt es sich bei den charakteristischen Geräuschen der Marshall-Verstärker, die bei den meisten Konzerten im Bereich Rock und Metal verwendet werden, eigentlich um ein Oberwellenstörungsgeräusch. Wenn es jedoch um die Stromqualität in drehzahlgeregelten Antrieben (Variable Speed Drives oder VSD) geht,

führen Oberwellenstörungen zu geringeren Betriebswirkungsgraden und zu höheren Energiekosten. Steve Hughes, Managing Director des Spezialisten für Oberwellenfilter REO UK gibt Einblicke, wie die Ingenieure der REO AG Oberwellenprobleme in drehzahlgeregelten Antrieben steuern können.

Generell handelt es sich bei Oberwellen um Strom- oder Spannungswellenformen in einem Stromnetz, die eine andere Frequenz als die Netzfrequenz aufweisen. Es entsteht überschüssige Energie, die von angeschlossenen Geräten nicht verwendet werden kann. Diese Oberwellen verschmutzen Stromnetzwerke und erhöhen den Energieverbrauch. Dies führt zu einer Verringerung der Gesamtleistungseffizienz und erhöht folglich die Stromrechnung. Gerade letzteres stellt in Zeiten von immer knapper und teurer werdender Energie ein Problem dar.

Oberwellenprobleme in drehzahlgeregelten Antrieben
Drehzahlgeregelte Antriebe erzeugen harmonische Stromwellenformen mit Hilfe der Umwandlung eingehender 50-Hz-Wechselstromwellenformen in eine Gleichstromquelle für die Ausgangsstufe. Dadurch werden pulsbreitenmodulierte Impulse erzeugt, die einen Wechselmotor steuern. Das Umschalten von Wechselstrom auf Gleichstrom und zurück erzeugt Stromwellenformen, die ein Vielfaches der Netzfrequenz von 50 Hz darstellen. Die Auswirkung dieser Frequenzen kann mit passiven Oberwellenfiltern kontrolliert werden. Bei diesen handelt es sich im Grunde um Induktoren, die verhindern, dass keine Frequenzen über den gewünschten 50 Hz in das Netzwerk eindringen können. Dies bedeutet, dass die gesamte Energie im Netzwerk vom Gerät verbraucht werden kann und die Gesamtbetriebseffizienz nicht durch die Oberwellen beeinträchtigt wird. Wenn die Frequenzen der Oberwellen zunehmen, stellt die Induktivität eine höhere Impedanz dar, um den Stromkreis weiter zu schützen.

Die REO AG liefert Oberwellenfilter, die die gesamte harmonische Verzerrung (Total Harmonic Distortion, THD) in einem Netzwerk mit Induktoren reduziert. In den meisten Fällen kann die gesamte harmonische Verzerrung mithilfe dieser Technologie auf unter 5 % reduziert werden. Dies schafft ein Potenzial für erhebliche Energiekosteneinsparungen: Durch den Einsatz der Filter wird die Betriebseffizienz erhöht, da fast der gesamte Strom im Netzwerk von angeschlossenen Geräten verbraucht werden kann. Gleichzeitig erhöht sich die Lebensdauer der elektrischen Anlage, Ausfallzeiten werden minimiert sowie die damit verbundene Wartungskosten reduziert.

Hinsichtlich der Anwendungen eignen sich Oberwellenfilter am besten für den Einsatz in Systemen mit konstanter Last oder einer Last über 50 % der Nennlast. Dies sind beispielsweise Systeme wie Heizungs- oder Lüftungsanlagen, bei denen keine Lastschwankungen vorliegen.

Da die weltweite Bemühung zur Reduzierung der CO₂-Emissionen zu einer umfangreichen Elektrifizierung industrieller Systeme führt, werden Oberwellenstörungen in Stromnetzwerken künftig immer häufiger auftreten. Deshalb ist es wichtiger denn je, dass die Industrie mit dem Einsatz von Oberwellenfilter Maßnahmen zur Kontrolle ergreift. Dies reduziert die Stromkosten, verlängert die Lebensdauer und beugt Schäden am Stromnetz vor.

Weitere Informationen zum Sortiment an Oberwellenfiltern von REO finden Sie unter https://www.reo.de/produkte/auswahl-filter/harmonic-filter/