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Netzrückwirkungen
Netzrückwirkungen

Grundsätzlich muss das speisende Netz als 3-phasige Quelle mit Innenimpedanzen angesehen werden. Jeder angeschlossene Verbraucher wird daher auf die Spannungshöhe einen messbaren Einfluss haben. Ein einfaches Beispiel zeigt das nächste Bild.
 

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Dargestellt sind Netzspannung (grün) und Netzstrom (blau), die eine simple Einweggleichrichterschaltung verursacht. Die Stromaufnahme der Schaltung ist, wie deutlich zu erkennen, nicht sinusförmig und die Spannung des Netzes weicht im Bereich der positiven Maximalwerte ebenfalls von der Sinusform ab. Hervorgerufen wird dies durch Spannungsfälle an der Innenimpedanz der Quelle. Das Bild zeigt die Wirkung auf die Eingangsspannung eines Verbrauchers in einem Drehstromnetz, in dem eine 3phasige Gleichrichterschaltung betrieben wird.
 

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Bild: Netzrückwirkung in einem Drehstromsystem. Alle Verbraucher, die bei Betrieb an sinusförmiger Spannung eine Stromaufnahme haben, die nicht sinusförmig ist, werden als nichtlineare Verbraucher bezeichnet.
 
Für die Betrachtung der Netzrückwirkungen des Gleichrichters wird der Wechselrichter (SR2) mit dem angeschlossenen Motor als einfacher ohmscher Verbraucher R modelliert, der den Zwischenkreiskondensator kontinuierlich entlädt. Die beim Betrieb des Motors anfallende Blindleistung wird vernachlässigt. Sie ruft im realen Betrieb zusätzlich eine überlagerte Wechselstromkomponente hervor, die den Kondensator periodisch lädt und entlädt. Die Netzleitung vom Netztrafo bis zum Gleichrichter wird mit einer Impedanz ZL modelliert. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Reihenschaltung von einem ohmschen Widerstand und einer Induktivität. Der Netztrafo wird als ideale Spannungsquelle angenommen.
 

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Der Netzstrom wird vom Ladezustand des Zwischenkreiskondensators C bestimmt. Ist der Betrag der größten Leiter-Leiter-Spannung größer als die Zwischenkreisspannung UZK, fließt über die im Augenblick aktiven Dioden ein Ladestrom ILZK in den Zwischenkreis. (Der Laststrom über den Widerstand R sei vernachlässigt.) Folglich steigt die Zwischenkreisspannung UZK an. Erreicht sie den Betrag der größten Leiter-Leiter-Spannung, kommt der Stromfluss aus dem Netz zum Erliegen. In der Folge wird der Zwischenkreiskondensator über den Lastwiderstand R entladen und die Zwischenkreisspannung UZK sinkt wieder. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch mit der 6-fachen Netzfrequenz.
 

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Die Folge ist eine Rückwirkung durch Spannungsfälle auf das speisende Netz.
 
Ähnlich gelagert ist der Fall bei Einsatz von mehreren B2-Gleichrichtern am Netz.
 

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Für jede einzelne Gleichrichterschaltung gelten die im Bild gezeigten Gesetzmäßigkeiten, wenn sie an sinusförmiger Spannung betrieben werden.
 

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Strom- und Spannungsverlauf in einer Gleichrichterschaltung (Die gemessenen Daten gelten für folgende Schaltungssituation: Netzspannung: 230V; Netzfrequenz: 50Hz; Netzwiderstand: 500mO; Netz-Längsinduktivität: 904µH; Netz-Impedanz: 575mO; Gleichstromlast: 180mA; Glättungskapazität: 220µF).
 
Viele dieser Verbraucher (Moderne Beleuchtungsanlagen) oder einzelne große Verbraucher (Frequenzumrichter) können den Netzspannungsverlauf wie im folgenden Bild dargestellt beeinflussen: 
 

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