Nichtlineare Lasten wie Leistungselektronik basierte Geräte und Elektroöfen sind Quellen von harmonischen Oberschwingungsströmen, die zur harmonischen Verzerrungen führen. Diese Ströme sind einer der wichtigsten Parameter für die Festlegung der Netzqualität. Im privaten Bereich sind es überwiegend die PC's, Kopiergeräte, Netzteile und Leuchtstofflampen sowie im industriellen Bereich die AC- und DC-Motorantriebe die im Netz, mit dem sie verbunden sind, Oberschwingungsströme verursachen.
Die harmonischen Verzerrungen im Netz führen zu:
- Überhitzung der Geräte
- Isolationsfehler aufgrund Überhitzung und Hochspannung
- Funktionsfehler der Geräte (Geräte erkennen einen falschen "Nulldurchgangserkennung")
- Kommunikationsfehler
- Fehlfunktion der Sicherung und Abschaltgeräte
Die passiven Filterdrosseln bzw. Reaktoren sind die am häufigsten verwendeten Drosseln um die Oberschwingungsströme im Netz zu reduzieren. Diese Reaktoren werden aus passiven RLC-Komponenten, d.h. aus Widerständen, Induktivitäten und Kondensatoren gebaut.
Bei der Niederspannung werden üblicherweise diese Reaktoren als Filterinduktoren eingesetzt. Auch wiederum bei der Mittelspannung kann man diese Reaktoren als Filterinduktoren verwenden.
Diese Reaktoren liefern mit den Kondensatoren im Oberschwingungsfilter einen Resonanzpfad . Durch richtiges Einstellen der Resonanzfrequenz des harmonischen Filters wird verhindert, dass die harmonischen Ströme, aufgrund nichtlinearer Lasten, in das elektrische Netzwerk gelangen.
In der Entwurfsphase ist es wichtig die Serienresonanz und die Parallelresonanz zu berechnen. Am häufigsten werden hier die Filter genommen die aus Kondensatoren und Reaktoren bestehen und in einer Serie miteinander verbunden sind. In dieser Konfiguration wird die Serienresonanzfrequenz wie folgt berechnet:
L ist der Induktivitätswert des Reaktors und C ist der äquivalente Kapazitätswert für den Kondensatorbank. Auf der anderen Seite ist die Grundfrequenz des Reaktors die Reaktanz. Als Faktor P wird das Verhältnis der Reaktanz bezeichnet.
fr = 134 Hz für p = 14%
fr = 189 Hz für p = 7%
fr = 210 Hz für p = 5.64%
Die oben genannten Werte für die Filter mit 50 Hz Netz sind Standard - Industriewerte. Die serielle Resonanzfrequenz wird nur in den Fällen angewendet, wenn die Grundfrequenz nicht Interharmonisch ist. Dies wird als aktiv abgestimmter Filter bezeichnet und liefert nur eine Blindleistungskompensation um eine harmonische Filterung zu vermeiden und erzielt somit eine interharmonische Reaktorkraftkompensation. Dabei verhindert er auch eine Parallelresonanz mit jeglichen im Gitter vorhandenen harmonischen oder interharmonischen Frequenzen und reduziert somit den Einschaltstrom des Oberschwingungsfilters Um jedoch eine Serienresonanzfrequenz auf die 5. Harmonische zu setzen und für ein 50 Hz-Netzwerk abzustimmen, müssen die Reaktoren und Kondensatoren, die miteinander verbunden sind, die Spannung am Kondensator über die Netzspannung anheben.
Es ist offensichtlich, dass die Reaktoren und Kondensatoren, die miteinander verbunden sind, die Spannung am Kondensator über der Netzspannung anheben. Die Beziehung dieser Zunahme zum p-Faktor ist wie folgt:
Urt Netzspannung ist auch gleich Uc Kondensatorspannung. Bei der Auswahl der Spannungswerte der Kondensatorbank muss die Erhöhung der Spannung berücksichtigt werden. Denn im Gegensatz zu einzelnen aktiv abgestimmten Filtern können Oberschwingungsfilter bzw. Reaktoren als Zweit- und C-Typ-Filter entsprechend ihrer Funktionen eingesetzt werden.
Bei mittleren Spannungspegeln sind harmonische Filter in Reihe mit flexiblen Wechselstromübertragungssysteme (FACTS) werden mit dem statischen VAr-Kompensatoren (STATCOM) verbunden, damit die Anzahl der Oberschwingungen von diesen Systemen auf das Stromnetz reduziert werden.
Industriekunden sind gezwungen, Oberwellenstrom- und Oberwellenspannungsgrenzen, wie die im Bezug auf den Spannungspegel und in Bezug auf das Verhältnis von Kurzschlussleistung die im IEEE519,92 definiert sind zu befolgen. Daher ist eine sorgfältige Gestaltung der Abstimmfrequenz und der Bewertung der Reaktoren unter der Berücksichtigung eines breiten Frequenzbandes, einschließlich der Oberwellen und der Interharmonik, wichtig.
Alle Hilkar-Eisenkern-Oberwellenfilterreaktoren werden im Bezug auf unterschiedliche Anwendungen unter Berücksichtigung der Spannung, des Stroms, der Induktivität, der Art der Anwendung (oder des Filtertyps), der Oberschwingungen, der Interharmonik, der Größe, der transienten Ereignisse wie der Umschaltungen und der Verlustcharakteristiken, die erforderlich sind, getestet. Die Hilkar Produkte bieten das effizienteste Design zu den günstigsten Preisen. Alle Routineprüfungen werden nach EN 60289 oder anderen gängigen Normen, je nach Kundenwunsch, durchgeführt. Testberichte für einzelne Produkte sind auf Anfrage erhältlich. Alle Prüfberichte werden auf Wunsch dem Kunden vorgelegt. Die grundlegende Tests sind wie folgt:
- Routine-Tests wie: Induktivität, Widerstand, 1 Minute Wechselstrom-Isolationsspannung, Widerstands-Test und Impulsspannung, Widerstands-Test
- Kurzschlussfestigkeitsprüfung
- Temperaturanstiegstest
- Schallpegel-Test
- Seismischer Test
