So bleibt das Netz sauber

Weil Gleichrichter und Schaltnetzteile keine sinusförmigen Ströme aufnehmen, können sie die Netzspannung verzerren. Strenge Normen für die Geräteentwicklung sollen solche Netzrückwirkungen vermeiden und sind nur mit Filtermaßnahmen zu erfüllen. Doch welche Topologien führen zum Erfolg und sind zugleich wirtschaftlich sinnvoll?

Weil Gleichrichter und Schaltnetzteile keine sinusförmigen Ströme aufnehmen, können sie die Netzspannung verzerren. Strenge Normen für die Geräteentwicklung sollen solche Netzrückwirkungen vermeiden und sind nur mit Filtermaßnahmen zu erfüllen. Doch welche Topologien führen zum Erfolg und sind zugleich wirtschaftlich sinnvoll?

Negative Beeinflussungen nichtlinearer Verbraucher auf die Qualität der elektrischen Energieversorgung werden als Netzrückwirkungen bezeichnet. Hierzu zählen Oberschwingungen, Flicker, transiente Störungen, Asymmetrien und Spannungsausfälle.

Geräte mit gesteuertem oder ungesteuertem Gleichrichter und Zwischenkreiskondensator, wie sie in jedem Schaltnetzteil oder Frequenzumrichter vorkommen, nehmen eine nach Bild 1 von der Sinusform abweichende, stark verzerrte Stromkurve auf.

Immer mehr Geräte, sowohl im Haushalt als auch in der Industrie, sind mit einem Gleichrichter ausgestattet. Dadurch wächst zugleich der Anteil des stark verzerrten Stromes, der im Netz fließt. Das verzerrte Stromsignal kann mittels Fourieranalyse in seine einzelnen Frequenzanteile gemäß Gleichung 1 zerlegt werden:

Dabei sind i0 der Gleichanteil (hier Null) und i1 die Stromgrundschwingung, während in mit n = 2 bis 40 die Stromoberschwingungen darstellt (statt n wird auch h oder υ geschrieben).

Ein nicht sinusförmiger Stromverlauf verursacht an der Netzimpedanz einen ebenfalls nicht sinusförmigen Spannungsabfall und führt somit zu einer verzerrten, also oberschwingungsbehafteten Netzspannung. Weitere an dieser Sammelschiene angeschlossene Geräte können durch diese verzerrte Spannung in ihrer Funktionsweise gestört bzw. sogar zerstört werden. Die Oberschwingungsströme bilden eine Verzerrungsblindleistung und führen damit zu einer erhöhten Blindleistung beziehungsweise Scheinleistung. Der dadurch erhöhte Netzstrom führt seinerseits zu erhöhten Verlusten.