Leidet Ihr Stromnetz unter einem Dreiphasenungleichgewicht?

Leidet Ihr Stromnetz unter Dreiphasiges Ungleichgewicht ?

In einem idealen dreiphasigen Wechselstromsystem sind die Spannungen und Ströme auf allen drei Phasen (L1, L2, L3) gleich groß und genau um 120 Grad voneinander entfernt. Dreiphasiges Ungleichgewicht tritt auf, wenn die Beträge dieser Spannungen oder Ströme erheblich voneinander abweichen. Dieses häufige Problem mit der Stromqualität kann mehrere Ursachen haben:

1. Ungleichmäßige einphasige Lastverteilung: Die Hauptursache ist die ungleichmäßige Anbindung einphasiger Verbraucher (wie Beleuchtung, Computer, Kleingeräte) an die drei Phasen. Dies kommt besonders häufig in Gewerbegebäuden und Wohnanlagen mit Dreiphasenversorgung vor.
2. Unsymmetrische große einphasige Lasten: Geräte wie große Öfen oder schwere Schweißmaschinen, die mit einer einzigen Phase betrieben werden, können das System stark aus dem Gleichgewicht bringen.
3. Fehler: Asymmetrische Fehler (z. B. Phase-Phase, Phase-Erde) verursachen ein sofortiges und schweres Ungleichgewicht.
4. Ungleiche Phasenimpedanz: Unterschiede in der Kabellänge, der Verbindungsqualität oder fehlerhafte Komponenten zwischen den Phasen erhöhen die Impedanzunsymmetrie und verschlimmern die Spannungsunsymmetrie unter Last.

Folgen eines Ungleichgewichts:

• Erhöhte Verluste und verringerte Effizienz: Ungleichgewichte verursachen Gegensystemströme. Diese Ströme erzeugen zusätzliche Wärme in Transformatoren, Kabeln und Motoren, ohne zur Nutzarbeit beizutragen. Dies führt zu Energieverschwendung und erhöhten Betriebskosten.
• Überhitzung des Motors und verkürzte Lebensdauer: Gegensystemströme in Motoren induzieren ein rotierendes Magnetfeld, das dem Hauptfeld entgegenwirkt. Dies führt zu übermäßiger Rotorerwärmung, Vibrationen, Drehmomentschwankungen, verringerter Effizienz und vorzeitigem Isolationsversagen.
• Leistungsminderung und Überhitzung des Transformators: Ähnlich wie Motoren erleiden Transformatoren aufgrund von Gegensystemkomponenten erhöhte Kern- und Wicklungsverluste, was sie dazu zwingt, unterhalb ihrer Nennleistung zu arbeiten, um eine Überhitzung zu vermeiden.
• Spannungsschwankungen: Ein Ungleichgewicht führt zu ungleichen Spannungsabfällen zwischen den Phasen, was zu niedriger Spannung auf stark belasteten Phasen und potenziell höherer Spannung auf schwach belasteten Phasen führt und so empfindliche Geräte beeinträchtigt.
• Überlastung des Neutralleiters: In Vierleitersystemen (Sternschaltungen) führt eine Phasenunsymmetrie zu einem Stromfluss im Neutralleiter. Eine starke Unsymmetrie kann den Neutralleiter überlasten, was ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt.
• Fehlauslösung der Schutzeinrichtung: Ein Ungleichgewicht kann zu Fehlfunktionen von Schutzrelais und Leistungsschaltern führen.
• Harmonische Interaktion: Eine Unsymmetrie kann die Auswirkungen von Oberschwingungen, insbesondere von Dreifachharmonischen (3., 9. usw.), verstärken und so den Neutralleiterstrom und die Verzerrung weiter erhöhen.

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