Schaltnetzteile und Nulleiter Strom

    Nach dem umstellen unsres kompletten beleuchtungs-Systemes auf LED-Technik und einem komplett neuen Amping traten bei nachfolgenden Veranstalungen immer wieder Probleme auf, dass CEE Steckdosen schmolzen, Isoliereungen von Kabeln den Geist aufgaben und komischerweise der Nulleiter (dank wärmebild kammera erkannt) immer das Problem war.


    Nach nunmehr einigen messungen wurde folgendes Klar:
    Die in jedem LED-Scheinwerfer verbauten Schaltnetzteile verursachen eine nicht sinusförmige belastung sondern nutzen nur die Peak-Spannung (ca. 1/4 der halbwelle) der Sinunswelle zur Versorgung. Genauso ist es auch bei den Endstufen.
    Der normal gewollte Effekt im 3-Phasen Netz, das der Nulleiter keinen Strom führt sondern sich die Leistungen der drei einzelphasen Phasen im sternpunkt treffen und somit gegenseitig aufheben tritt also nicht ein. Stattdessen führt der Nulleiter nun den 3-Fachen Strom und das bei einer Ham. Freq. Von 150Hz. Diese Erhöhte Frequenz verringert die Erhitzung des Nulleiters etwas durch den Skin effekt (stom an der Oberfläche des Leiters) Was zumindest bei flexiblen leitungen eine Wirkung zeigt. Jedoch litt meißt die "hauseigene Versorgung" darunter da festinstallation nunmal mit Starrdrat gemacht wird und dieser effekt dort nur stark vermindert auftritt.


    Daraufhin haben wir etwas herum experimentiert um die 120° phasenverschiebung so zu verschieben das zumindest zwei Phasen sich gegenseitig aufheben, bedeutet L1 zu L2 um 180° verschoben. !!!Vorsicht!!! hierbei kann es zu ungewollten Spannungsüberhöhungen kommen und man muss das Netz bzw. die zwei Phasen absolut symetrisch belasten!!!!
    L3 Fließt dann zu 100% über N ab.
    Das brachte Abhilfe, allerdings nur im kleinen und ist extrem aufwändig!


    Darum meine Frage ans Plenum:
    Gibt es da im großen und Ganzen eine einfache Lösung auf die wir nicht gekommen sind?


    Auf eine größer dimensionierte Einspeisung sind wir auch schon gekommen, allerdings muss diese folgilich 3x so groß sein, darum ist das keine dauerhafte lösung ;)


    Wer Belastungsdiagramme und Oszi-Messungen haben will bitte einfach eine kurze PN schicken.

    Membranfläche ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch noch mehr Membranfläche

    Größenordnungs technisch bewegt sich das ganze zwischen 1x63A und 3x 63A, also eher im kleinen/gewöhnlichen Rahmen
    Im Insel/generatorbetrieb verhällt sich das Ganze sowieso etwas anders durch den Ri vom Gen und dem daraus resultierenden "Flacherern Stromspitzen"


    Leistungstechnisch sinds 10 Amps mit ner gesamt-RMS-last von 46Kw
    40 LED-Pars leistungsklasse 150w/stk
    8 575w MH's mit elektronischem Ballast
    (Das ist das was neu dazu gekommen ist)
    Und diversem kleinzeug sowie 2 32A Dimmern

    Membranfläche ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch noch mehr Membranfläche

    Hallo,


    das ist bekannt, seit es PCs in Massen gibt. Deswegen sind schon Neutralleiter in den Hauptverteilungen von großen Bürogebäuden abgebrannt. Dazu schrieb ich schon sehr richtig hier: Stromverkettung im Neutralleiter zu Null klappt nur mit sinusförmiger Stromaufnahme.


    Abhilfe: Geräte mit PFC. Die benehmen sich dann wie eine hauptsächlich ohmsche Last.



    MfG
    DirkB

    Einmal editiert, zuletzt von tufkadib ()

    Richtig, wenn ich ein 3-Phasen System mit gleichmäßiger SINUSFÖRMIGER-Last belaste resultiert daraus kein Nulleiter Strom.


    Allerdings wenn ich ein Netzteil mit Gleichrichtung und Glättung dahinter verwende passiert folgendes:
    Das Netzteil zieht nur den Strom den es benötigt um die "glättung wieder zu füllen" bedeutet es wird nur mit der oberen Apnituden-Spannung und dem daraus resultierenden Strom gearbeitet was eine NICHT sinusförmige Last zur folge hat, welche zeitlich so versetzt auftritt, dass keinerlei ausgleich bzw. reduzierung des N-Leiter stromes auftreten kann. Im Gegenteil, die Ströme addieren sich sowie deren Frequenzen woraus folgendes entsteht:


    http://www.img-host.de/bild.ph…tromverschiebungCOU9P.jpg


    Rot, grün und blau stehen für L1 L2 und L3, die Zahlen an X geben die Verschiebung zueinander an.
    Das ist die dazu angestellte rechnung. die Realität unterscheidet sich nur minimal davon.


    Danke DirkB
    Allerdings geht es mir jetzt um eine Akute Gegenmaßname die ich ergreifen kann in diesem Zusammnehnag.

    Membranfläche ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch noch mehr Membranfläche

    PFC ist in der Tat eine gute Lösung.


    Da es allerdings genügend Geräte ohne (oder mit geringer PFC) gibt, sind in der Tat Oberwellen auf dem Neutralleiter (man sagt mir, "Null" soll ich nicht mehr sagen...).


    Die Oberwellen 3., 6., 9. etc. Ordnung addieren sich auf dem Neutralleiter. Relevant ist nur die 3. Ordnung (150Hz), die erhebliche Stromflüsse auslösen kann.


    Die einzige praktische Lösung, die ich im Moment habe: Möglichst großzügige Überdimensionierung. Mit etwas Glück hat der Neutralleiter im Hausanschluß den gleichem Querschnitt wie die Phasen, dann kann man damit den "heißen" Bereich vermeiden.

    Ok, schön wenn da in allen Punkten einigkeit herrscht, dachte wir haben was übersehen was man da machen kann. ;)


    Bei kleingeräten gerade LED-Pars bis 200w ist PFC eher selten leider... und bei Massenanwendung passiert dann halt schnell mal was.


    Danke für die ganzen Antworten, falls wem noch was einfallen sollte: immer her damit!

    Membranfläche ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch noch mehr Membranfläche

    Ist ein bekanntes Problem, was auch bei größerer Menge an Schaltnetzteil Endstufen auftritt.


    Da wird noch Einiges an geänderten Anforderungen auf die Energiebereitsteller zukommen ( Auch an Aggregate )

    Amp und Boxen Brett _ Die Vuvuzela des Forums


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    Zitat von "klauston"

    Ist ein bekanntes Problem, was auch bei größerer Menge an Schaltnetzteil Endstufen auftritt.


    Da wird noch Einiges an geänderten Anforderungen auf die Energiebereitsteller zukommen ( Auch an Aggregate )


    Als Energieversorger würde ich sagen "geh mir weg mit dem Dreck" (also den Harmonischen) und PFC zur Pflicht machen.


    Wenigstens bei Endstufen und bei LED-Pars sollte es ja nun am Preis nicht scheitern, die sind billig genug (oder schon zu billig?). (und etwas branchenfremd bei PCs auch nicht).


    Oder heute schon: Geräte mit PFC kaufen.

    Diese Filter könnte man probieren. 135kg schwer für 160kW, das ist doch gar nicht so schlimm.
    Möglicherweise hat man bei Schaffner auch fähige Leute, die sich die ganze Sache mal im Betrieb ansehen, messen und was Passendes heraussuchen können.



    MfG
    DirkB

    Ja, kenne diese firma noch aus früheren zeiten als ich noch im Schaltschrankbau gearbeitet habe (letztes jahr xD)
    Wieso ich da nicht selbst drauf gekommen bin wundert mich... genau wie Fuss-Emv
    Werd mich mal informieren allerdings könnte das einige Kosten nach sich ziehen, mal gucken was im endeffekt günstiger ist, danke für die idee!

    Membranfläche ist durch nichts zu ersetzen. Außer durch noch mehr Membranfläche

    Zitat von "Floodwave"


    Werd mich mal informieren allerdings könnte das einige Kosten nach sich ziehen, mal gucken was im endeffekt günstiger ist, danke für die idee!


    Allerdings haben die passiven Filter einen großen Nachteil:
    Bei geringer Last (weit unter Nennlast), haben die Filter einen sehr schlechten cos-phi.
    Dazu gibt es auch einige Infos im Datenblatt.

    Wieso ist eigentlich mittelfristig eine Überdimensionierung nicht machbar? Das ist doch immer noch deutlich weniger Anschlußwert, verglichen mit älteren Geräten (vor Allem im Lichtbereich)? Vielleicht sollten wir einfach einen Faktor 3 vor die Anschlußwerte von derlei Geräten setzen und gut ist. (Ich mache das wenig wissenschaftlich schon jetzt intuitiv so, mit Faktor 2-3)

    Mal noch ganz am Rande: Das hier -



    Zitat von "Floodwave"

    Stattdessen führt der Nulleiter nun den 3-Fachen Strom und das bei einer Ham. Freq. Von 150Hz. Diese Erhöhte Frequenz verringert die Erhitzung des Nulleiters etwas durch den Skin effekt (stom an der Oberfläche des Leiters) Was zumindest bei flexiblen leitungen eine Wirkung zeigt. Jedoch litt meißt die "hauseigene Versorgung" darunter da festinstallation nunmal mit Starrdrat gemacht wird und dieser effekt dort nur stark vermindert auftritt.


    - stimmt so leider überhaupt nicht. Abgesehen, dass die Dicke der "Skin-Schicht" bei diesen Frequenzen so dick ist, dass man den Skin-Effekt erst ab wesentlich höheren Frequenzen beachten muss (wir haben ja keine m² im Leiter, bloss mm². Und wir übertragen keine kA, sondern ein paar zehn Ampere...) wird die Oberfläche eines feindrähtigen Leiters erst dann größer, wenn die einzelnen Drähte gegeneinander isoliert sind. Ein flexibles H07RN-F mit 10mm² hat ziemlich exakt die gleiche Oberfläche wie ein NYM Starrdraht mit 10mm².

    Gruß,
    Christoph Holdinghausen

    Hallo zusammen!


    Ich habe genau diese Problematik einmal simuliert da diese einen nicht unberechtigten Einfluss auf eines unserer Forschungsprojekte hat. Meine Simulationen haben ergeben, das nicht ein Faktor von 2-3 dafür verwendet werden muss, sondern bei der ungesteuerten Gleichrichtung (Gerät ohne PFC) exakt der Faktor 3 angenommen werden muss. Heißt: Wenn ich günstige Beleuchtungseinrichtungen verwende die keine PFC haben darf ich den Anschlusswert nur zu !einem Drittel! ausnutzen!


    Basta, Ende, keine Diskussion über den Faktor! (Bitte für alle oben Festpinnen, das ist ja sehr wichtig)


    Inwiefern das Gerät der Klasse C (Belechtungseinrichtung) damit aber den gängingen Normen entspricht habe ich noch nicht überprüft. Könntest du bitte einmal den Cos Phi der Geräte angeben?
    Dann kann man das zusammen mit den Messwerten abschätzen.

    Ing. M.Sc. Urs Obernolte