Stromqualität erklärt: Wie AHF und SVG Ihrem Unternehmen Geld sparen

Stromqualität erklärt: Wie AHF und SVG Ihrem Unternehmen Geld sparen

Sprechen wir über Ihren Strom. Nicht darüber, ob er da ist oder nicht, sondern über seine Qualität. Für moderne Unternehmen liegt der Unterschied zwischen „Strom haben“ und „sauberem, stabilem Strom“ im Unterschied zwischen Betrieb und optimalem Betrieb.

Betrachten Sie Ihr Stromnetz nicht als einfachen Ein-/Ausschalter, sondern als komplexes Straßennetz. Der Energieversorger stellt die Straße (Spannung) und die grundlegenden Regeln bereit. Ihre Geräte sind die Fahrzeuge. Probleme mit der Stromqualität wirken wie eine schlechte Straße und verursachen Staus, Unfälle und unnötigen Kraftstoffverbrauch.

Zwei der größten „Probleme“ in Ihrem Stromnetz sind Oberwellenverzerrung und ein niedriger Leistungsfaktor. Sie verschwenden Energie, beschädigen Ihre Geräte und verursachen versteckte Kosten. Die fortschrittlichen elektronischen Lösungen für diese Probleme sind die Aktiver Oberwellenfilter (AHF) und die Statischer Blindleistungsgenerator (SVG).

Teil 1: Harmonische Verzerrung – Die systemweite "Schwingung"

Was ist das? Der Strom Ihres Energieversorgers ist so ausgelegt, dass er eine perfekte, gleichmäßige Sinuswelle mit 50 oder 60 Hz ist.

Häufige Ursachen sind:

1. Frequenzumrichter (FU) zur Steuerung von Motoren.
2. Schaltnetzteile in Computern, Servern und LED-Lampen.
3. UPS
4. Industriegleichrichter und Ladegeräte.

Diese Geräte erzeugen Oberwellenströme, die so wirken, als würden der Grundwelle von 50 Hz hochfrequente Schwingungen hinzugefügt.

Die Folgen: Mehr als nur Lärm

Obertöne verzerren nicht nur die Wellenform; sie haben reale, schädliche Auswirkungen:

Überhitzung: Dies ist das Hauptproblem. Oberschwingungsströme verursachen zusätzliche magnetische und ohmsche Verluste in Transformatoren, Motoren und Kabeln. Diese Energie wird direkt in Wärme umgewandelt, was die Isolierung schädigt und die Lebensdauer der Geräte um Jahre verkürzt.

Neutralleiterüberlastung: In Drehstromsystemen addieren sich bestimmte Oberwellenströme im Neutralleiter, anstatt sich aufzuheben. Dies kann einen für geringe Ströme ausgelegten Neutralleiter überlasten und eine erhebliche Brandgefahr darstellen.

Fehlauslösungen: Empfindliche Leistungsschalter und Schutzrelais können Oberwellenströme fälschlicherweise für Fehlerströme halten und so unerklärliche Abschaltungen verursachen.

Daten- und Kommunikationsfehler: Harmonische Störungen können empfindliche digitale Geräte und Netzwerkkabel beeinträchtigen und zu Datenbeschädigung und Kommunikationsausfällen führen.

Die Lösung: Aktiver Oberwellenfilter (AHF)

Ein AHF ist ein intelligenter, leistungselektronischer „Wellenformkorrektor“.

Hier eine einfache Erklärung der Funktionsweise:

• Sensorik: Die Sensoren messen kontinuierlich die verzerrte Stromwellenform Ihrer nichtlinearen Lasten.
• Berechnung: Der digitale Signalprozessor (DSP) führt diese Berechnung durch und ermittelt die genaue Amplitude und Phase jeder harmonischen Frequenz.
• Injektion: Mithilfe der IGBT-Halbleitertechnologie wurde ein harmonischer Strom detektiert.

Kompensation: Dieser eingespeiste „Gegenharmonische“-Strom kompensiert den Oberwellenstrom der Last am Anschlusspunkt. Das Ergebnis? Die Quelle erhält nun einen sauberen, sinusförmigen Strom.

Teil 2: Blindleistung und niedriger Leistungsfaktor – Die versteckte Steuer

Was ist das? Um das zu verstehen, müssen wir zwischen zwei Arten von Macht unterscheiden:

Wirkleistung (kW): Dies ist die "nutzbare" Leistung, die die eigentliche Arbeit verrichtet - Motoren antreibt, Wärme erzeugt, Lampen zum Leuchten bringt.

Blindleistung (kVAr): Sie dient zur Erzeugung der Magnetfelder in induktiven Lasten wie Motoren, Transformatoren und Spulen. Sie oszilliert zwischen Quelle und Last hin und her, verrichtet dabei keine tatsächliche Arbeit, ist aber für den Betrieb unerlässlich.

Der Leistungsfaktor (PF) ist das Verhältnis von Wirkleistung (kW) zu Scheinleistung (kVA). Ein niedriger Leistungsfaktor bedeutet, dass Ihr System viel zusätzlichen Strom benötigt, um die Magnetfelder aufrechtzuerhalten.

Die Folgen eines niedrigen Leistungsfaktors:

• Vertragsstrafen der Energieversorger: Die meisten Industrieverträge mit Energieversorgern enthalten eine Klausel, die Kunden bei einem niedrigen Leistungsfaktor bestraft.
• Spannungsinstabilität: Beim Anlauf eines großen Motors mit hohem Blindstrombedarf kommt es zu einem kurzzeitigen Spannungseinbruch. Dies kann dazu führen, dass andere empfindliche Geräte an derselben Leitung zurückgesetzt werden, abgeschaltet werden oder Fehlfunktionen aufweisen.
• Reduzierte Systemkapazität: Der zusätzliche Strombedarf zur Bereitstellung von Blindleistung. Dies kann die Installation neuer Geräte ohne kostspielige Infrastrukturmodernisierungen verhindern.

Die Lösung: Statischer Variablengenerator (SVG)

Ein SVG ist ein dynamischer, elektronischer „Blindleistungsmanager“. Man kann ihn sich als lokalen, ultraschnellen Blindleistungsspeicher vorstellen, der direkt in Ihrer Anlage installiert ist.

Wo befindet sich ein SVG Critical?

Anlagen mit großen, schwankenden Lasten: Metallstanzpressen, Brecher im Bergbau, Kunststoffspritzgießmaschinen.

Anwendungsbereiche, die anfällig für Spannungseinbrüche sind: Zum Schutz kontinuierlicher Prozesslinien in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der chemischen Industrie oder der Produktion.

AHF vs. SVG: Wie wählt man? (Eine einfache Entscheidungsmatrix)

Oftmals leiden Anlagen unter beiden Problemen. Der erste Schritt ist stets eine Netzqualitätsprüfung zur Datenerhebung. Die Diagnose kann jedoch auch anhand der Symptome begonnen werden:

Fazit: Eine Investition, keine Kosten

Die Betrachtung von AHF- und SVG-Technologie als bloße „Geräteanschaffungen“ greift zu kurz. Es handelt sich um Investitionen auf Systemebene mit klarem ROI:

Kostenvermeidung: Vermeiden Sie Strafzahlungen der Energieversorger und verhindern Sie Ausfallzeiten durch Spannungseinbrüche und Fehlauslösungen.

Anlagenschutz: Verlängern Sie die Lebensdauer teurer Motoren, Transformatoren und Schaltanlagen durch Reduzierung der thermischen Belastung.

Effizienzgewinn: Reduzierung der Systemverluste (I²R-Verluste) durch Bereinigung der Stromwellenformen und Minimierung des Gesamtstromflusses.

Kapazitätsfreisetzung: Schaffen Sie nutzbare Kapazität in Ihrer bestehenden elektrischen Infrastruktur.

Für moderne Unternehmen ist die Sicherstellung der Stromqualität kein optionales Feature mehr. Sie ist eine grundlegende Voraussetzung für Zuverlässigkeit, Effizienz und Kostenkontrolle.

Bereit für die Diagnose Ihrer elektrischen „Leitungsnetze“? Kontaktieren Sie uns: sales@yt-electric.com für einen klaren Fahrplan hin zu einem saubereren, stabileren und effizienteren Stromsystem.