Singende Leistungsschalter in der metallverarbeitenden Industrie

Problem

Häufig fallen Risiken für elektrische Betriebsmittel in Anlagen erst durch aufmerksames Zuhören auf.

So auch in diesem Fall, welcher in der metallverarbeitenden Industrie allerdings kein seltener ist. Ursache für die oben dargestellten extremen Spannungsverzerrungen in einem breiten Frequenzspektrum bis etwas über 20 kHz sind leistungsstarke Umrichter in den Pressen. Ein häufiges Störungsbild sind beunruhigend laute Pfeiftöne in offenen Leistungsschaltern, über die der größte Anteil der verursachenden Taktfrequenzströme fließen muss. Zu Recht machen sich die Verantwortlichen Elektrofachkräfte dann Sorgen über die Lebensdauer der Anlage und einen negativen Einfluss auf das Auslöseverhalten der Leistungsschalter. Spätestens aber dann auch um alle anderen Verbraucher im Netz, wenn derartige Rückwirkungen anhand einer qualifizierten Netzanalyse nachgewiesen wurden. Dann muss mit vorzeitiger Alterung dieser Anlagen und Geräte gerechnet werden.

Ursachenforschung

Als Nachweis von Ursache und Wirkung reicht es insbesondere bei hochfrequenten Störungen nicht aus, eine Netzanalyse nach EN 61000-4-30 mit den Grenzwerten der EN 50160 oder EN 61000-2-2 bzw. EN 61000-2-4 durchzuführen. Hier sind Messgeräte erforderlich, deren Möglichkeiten weit über die Normen geforderte Maß hinaus gehen. Und weiterhin ist viel Erfahrung und Anlagenkenntnis für die Auswahl der richtigen Messorte und für die Geräteparametrierung erforderlich.

Und bei der Interpretation der Messergebnisse kann man sich z.B. leider auch nicht auf die neueste Norm verlassen. So wären nämlich die im Diagramm zu sehenden Rückwirkungen im zweistelligen Kilohertzbereich nach der neuesten EN 61000-2-2 aus dem Jahr 2019 sogar zulässig. Und in der für Industrienetze seit 2003 noch unverändert gültigen EN 61000-2-4 gibt es hierfür noch nicht einmal Grenzwertempfehlungen.

Möglicher Lösungsansatz

Idealerweise sollten die verursachenden Umrichter gar nicht erst entsprechend hohe und hochfrequente Ströme emittieren. Das wäre auch mit etwas Zusatzaufwand in den Umrichtern zu erreichen, liegt aber anscheinend nicht im Interesse der Hersteller. Aus diesem Grunde sind bei derartigen Problemen meist passive Filter (Saugkreise oder Breitbandfilter) hilfreich.