Vom Sägezahn zur Resonanz
Selbstgeführte Gleich- und Wechselrichter belasten die Netze nicht selten mit den für sie typischen Taktfrequenzrückwirkungen. Wie im Bild "Zoom UL1", kann man dann in der Spannung oft den bekannten Sägezahn erkennen. Abgesehen davon, dass diese Rückwirkungen abhängig von der verwendeten Technologie recht vielfältig ausfallen können, muss schon allein hierdurch von einer zusätzlichen Belastung parallel oder in Serie betriebener elektrischer Betriebsmittel bis hin zu thermischen Überlastungen von Bauteilen und direkten Störungen anderer Verbraucher ausgegangen werden. Im Bild treten schon am Anfang Mehrfachnulldurchgänge der Spannung auf, welche nicht selten zu Störungen von USV-Anlagen, benachbarten Frequenzumrichtern und anderen automatisierten Prozessen führen. Erfahrungsgemäß ist schon dieser Zustand allein unvertretbar und erfordert Filtermaßnahmen.
Es geht aber noch schlimmer.
Im oben dargestellten Fall "findet" ein Frequenzumrichter mit getaktetem Eingangskreis - oft auch AFE oder IGBT Umrichter genannt - die Parallelresonanzstelle des Niederspannungsnetzes und beginnt diese anzuregen. Der Aufschwingprozess ist in den zunehmenden und extrem werdenden Spannungsverzerrungen zu erkennen. Ab einem gewissen Punkt schaltet der verursachende Umrichter ab und die Rückwirkung verschwindet schlagartig. Diese Abschaltung erfolgt aber nicht aufgrund einer Regelschleife, die den Extremzustand erkennt. Nein, der Umrichter schaltet mit einer unklaren Fehlermeldung mit Bezug zur Spannung ab.
Erst durch eine Netz- und Störungsanalyse durch PQ Professionals konnte die tatsächliche Ursache ermittelt werden.
In der Zusammenfassung belasten die IGBT Umrichter im vorliegenden Fall das Netz nicht nur mit hohen Taktfrequenzrückwirkungen sondern regen auch immer wieder resonanzartige Schwingungen mit einer extremen Belastung aller benachbarten Verbraucher an. Vorzeitige Alterung und unerwartete Störungen des Anlagenbetriebs müssen erwartet werden.