Leistungselektronische Geräte werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter in Systemen für erneuerbare Energien, Elektrofahrzeugen, Motorantrieben und Stromversorgungssystemen. Während leistungselektronische Geräte Flexibilität und Kontrolle bieten, können sie auch zu Problemen mit der Stromqualität führen. Einige der häufigsten Probleme mit der Stromqualität, die durch leistungselektronische Geräte verursacht werden, sind:
Harmonische Verzerrung : Leistungselektronische Geräte wie Wechselrichter können harmonische Ströme und Spannungen in das Stromnetz einbringen. Diese harmonischen Komponenten können die Wellenform der Spannung oder des Stroms verzerren, was zu erhöhten Verlusten, verringerter Effizienz und Störungen anderer empfindlicher elektronischer Geräte führt.
Spannungsschwankungen : Schnelle Änderungen des Lastbedarfs oder Schaltvorgänge leistungselektronischer Geräte können zu Spannungseinbrüchen, -spitzen oder -flackern führen. Diese Schwankungen können die Leistung und Zuverlässigkeit empfindlicher Geräte beeinträchtigen, die an das Stromnetz angeschlossen sind.
Elektromagnetische Interferenz (EMI) : Leistungselektronische Geräte können aufgrund ihrer Schaltvorgänge hochfrequente elektromagnetische Interferenzen erzeugen. EMI kann den Betrieb von in der Nähe befindlichen elektronischen Geräten stören und zu Fehlfunktionen oder Kommunikationsfehlern führen.
Schlechter Leistungsfaktor : Leistungselektronische Geräte können eine nichtlineare Eingangscharakteristik aufweisen, was zu einem schlechten Leistungsfaktor führt. Ein niedriger Leistungsfaktor kann zu erhöhten Leitungsverlusten, einer verringerten Kapazität des Stromversorgungssystems und Strafen seitens der Energieversorger führen.
Transiente Störungen : Schaltvorgänge in leistungselektronischen Geräten können Spannungstransienten oder Überspannungen erzeugen, die angeschlossene Geräte beschädigen oder Fehlfunktionen verursachen können.
Gesamte harmonische Verzerrung (THD) : Das Vorhandensein von Oberwellen im Stromnetz, die durch leistungselektronische Geräte verursacht werden, erhöht die gesamte harmonische Verzerrung der Strom- oder Spannungswellenformen. Ein hoher THD kann zu einer Überhitzung der Geräte, vorzeitiger Alterung und erhöhten Energieverlusten führen.
Die Bewältigung dieser Probleme mit der Stromqualität ist von entscheidender Bedeutung, um den zuverlässigen und effizienten Betrieb leistungselektronikbasierter Systeme sicherzustellen. Zu den Abhilfemaßnahmen können der Einsatz von Oberschwingungsfiltern, eine aktive Leistungsfaktorkorrektur, Spannungsregelungstechniken, geeignete Erdungspläne, Maßnahmen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) sowie die ordnungsgemäße Gestaltung und Integration leistungselektronischer Geräte in das Stromnetz gehören.
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