Analysieren Sie THD (Total Harmonic Distortion) und Oberschwingungen in Ihrem Stromnetz. Grenzwertprüfung nach DIN EN 50160 und IEEE 519 mit Filterempfehlung.
Analysieren Sie THD (Total Harmonic Distortion) und Oberschwingungen in Ihrem Stromnetz. Grenzwertprüfung nach DIN EN 50160 und IEEE 519 mit Filterempfehlung.
Die Netzqualität beschreibt die Abweichung der tatsächlichen Spannungsform von der idealen Sinuskurve. Modern Elektronik (Frequenzumrichter, LED-Treiber, Schaltnetzteile) erzeugt Oberschwingungen, die das Netz belasten und empfindliche Geräte stören können.
Der THD (Gesamtoberschwingungsgehalt) quantifiziert die Verzerrung:
THD = √(U₃² + U₅² + U₇² + ... + Uₙ²) / U₁ × 100%
Klicken zum Kopieren| Harmonische | Ordnung | Max. Anteil |
|---|---|---|
| 3. | 150 Hz | 5,0% |
| 5. | 250 Hz | 6,0% |
| 7. | 350 Hz | 5,0% |
| 9. | 450 Hz | 1,5% |
| 11. | 550 Hz | 3,5% |
| 13. | 650 Hz | 3,0% |
| THD gesamt | – | ≤ 8,0% |
| Harmonische | Hauptverursacher |
|---|---|
| 3. | Einphasige Schaltnetzteile, LED-Treiber |
| 5. | 6-Puls-Gleichrichter, Frequenzumrichter |
| 7. | 6-Puls-Gleichrichter |
| 11./13. | 12-Puls-Gleichrichter |
Nach DIN EN 50160 darf der THD_U am Niederspannungsnetz (400 V) maximal 8% betragen. In der Praxis gelten Werte unter 5% als gut, unter 3% als sehr gut. In sensiblen Bereichen (Rechenzentren, Messlabore) wird oft < 3% gefordert.
Die 5. Harmonische (250 Hz) wird vor allem durch 6-Puls-Gleichrichter erzeugt, die in Frequenzumrichtern und unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) verwendet werden. Sie ist die dominante Harmonische in den meisten Industrienetzen.
Bei THD-Überschreitung können Schutzgeräte fehlauslösen, Transformatoren und Kabel überhitzen, Kondensatoren resonanzbedingt überlastet werden und empfindliche Elektronik gestört werden. Der Netzbetreiber kann im Extremfall die Versorgung einschränken.
Maßnahmen: Passive Saugkreisfilter (LC-Filter auf dominante Frequenz abgestimmt), aktive Filter (kompensieren dynamisch), 12-/18-/24-Puls-Gleichrichter statt 6-Puls, Eingangsfilter an Frequenzumrichtern (Drosseln), und symmetrische Lastverteilung zur Reduktion der 3. Harmonischen.
In einem symmetrischen Drehstromnetz heben sich die Grundschwingungen im Neutralleiter auf. Die 3. Harmonische (und alle Vielfachen von 3) addieren sich jedoch! Bei vielen einphasigen nichtlinearen Lasten kann der Neutralleiterstrom den Phasenstrom sogar überschreiten. Deshalb muss der Neutralleiter oft größer dimensioniert werden.
Für normkonforme Messungen benötigen Sie einen Netzanalysator der Klasse A nach IEC 61000-4-30, z.B. Fluke 435-II, Janitza UMG 512/604, oder Chauvin Arnoux CA 8336. Die Messung muss mindestens 7 Tage am Verknüpfungspunkt (PCC) erfolgen.