Basis-Wissen zum Thema Ventilatoren

Aktive Gleichrichtung minimiert Netzrückwirkungen

24. Januar 2019, 9:06 Uhr | von Martin Bürkert, ebm-papst

Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Teil 4: Drosseln helfen nur bedingt

Netz- und Zwischenkreisdrossel helfen nur bedingt

Dieser Wert, der allerdings den Bedürfnissen heutiger Rechenzentren keineswegs genügt, lässt sich relativ einfach erreichen, zum Beispiel durch Vorschalten einer Netzdrossel. Die Drossel benötigt allerdings Platz, außerdem eine zusätzliche Verkabelung. Für das oben genannte Beispiel mit zwei Ventilatoren mit je ca. 3 kW Aufnahmeleistung lassen sich mit einer 2%-igen Netzdrossel für den Leistungsfaktor ca. 0,9 und die gesamtharmonische Verzerrung des Aufnahmestroms THD(I)-Werte von ca. 45 % erreichen.

Integriert man eine Zwischenkreisdrossel in der Leistungselektronik – dies ist bei ebm-papst für dreiphasig versorgte EC-Ventilatoren mit hochkapazitivem Zwischenkreis der Standard –, lassen sich sogar etwas bessere Werte erreichen: Mit einem Leistungsfaktor von ca. 0,94 und einem THD(I)-Wert von 34 % sind die Forderungen der Norm EN61000-3-12 eingehalten, zumindest die Grenzwerte für „harte“, also niederimpedante Industrienetze (Bild 4).

Wenn allerdings geringste Netzspannungsverzerrungen problematisch sind und/oder die Netzimpedanzen hoch sind, müssen die Oberschwingungsanteile im Strom auf ein Minimum reduziert werden. Und so ist heute in vielen Datacenter-Anwendungen oft die Rede von Zielwerten für den Leistungsfaktor von über 0,95 bei einem THD(I)-Wert von unter 5 %.

Eine prinzipielle Möglichkeit, sich diesen Werten anzunähern, sind Vorschaltlösungen in Form von Oberschwingungsfiltern, die oft auch als Harmonics-Filter bezeichnet werden. Diese Filter sind je nach Eigenschaft und Güte bezüglich des erforderlichen Materialeinsatzes recht imposant, was sich nicht zuletzt im Preis niederschlägt. Die erreichbaren Werte sind jedoch schon sehr nahe am Zielwert.

Allerdings haben solche Filter den Nachteil, dass sie nur auf einen einzigen Betriebspunkt optimal ausgelegt sind, in aller Regel auf die Nennleistung. Im Teillastbereich liegen die THD(I)-Werte oftmals fast doppelt so hoch. Auch der Leistungsfaktor wird bei kleinen Leistungen schlechter. Im Teillastbereich werden dadurch die Blindströme sehr hoch. Außerdem gibt es einen deutlichen Spannungsabfall über das Filter; die Nenndrehzahlen und Leistungswerte der Ventilatoren werden dadurch unter Umständen nicht erreicht.

 


  1. Aktive Gleichrichtung minimiert Netzrückwirkungen
  2. Teil 2: Verzerrungsblindleistung belastet das Netz
  3. Teil 3: Welche Normen sind einzuhalten?
  4. Teil 4: Drosseln helfen nur bedingt
  5. Teil 5: Vorteile der aktiven Gleichrichtung

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