Netzoberschwingungen sind die Nebenprodukte elektronischer Geräte, die auftreten, wenn bestimmte Typen an Netze angeschlossen werden. Geräte wie unterbrechungsfreie Stromversorgungen, PCs und Frequenzumrichter erzeugen Oberschwingungen des Netzes, wenn sie Strom in kurzen Impulsen statt auf sanfte Weise aufnehmen. Die Auswirkungen dieser Oberwellen führen zu verzerrten Spannungen und Problemen, die sich negativ auf die Leistung von Systemen auswirken.
Elektrische Versorgungsquellen haben das Ziel, durchgängig sinusförmige Spannungen zu liefern. Wenn nichtlineare Lasten oder andere Geräte, die Halbleiter-Netzteile verwenden, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, an eine Stromquelle angeschlossen werden, führt dies zu Netzoberschwingungen. Eine lineare Last hat eine kontinuierliche Strombeziehung, bei der die Leistung proportional zur Spannung ist, wobei beide Wellen die gleiche Form haben. Glühlampen, Motoren und Heizungen sind einige Beispiele für lineare Lasten.
Die harmonischen Strom erzeugenden Lasten sind nichtlinear, wobei sich die Strom- und Spannungswellenformen in ihrer Form unterscheiden. Wenn eine solche Last Strom zieht, werden Oberwellenspannungen durch die Impedanz innerhalb des Systems erzeugt. Ferromagnetische Vorrichtungen, Entladungsbeleuchtungseinheiten und Lichtbogenvorrichtungen sind einige Beispiele für nichtlineare Lasten. Die Auswirkungen von Netzoberschwingungen können je nach Größe der Spannungsverzerrung ziemlich schwerwiegend sein.
In vielerlei Hinsicht ist seine Wirkung vergleichbar mit der negativen Auswirkung von Stress auf den menschlichen Körper. Hohe harmonische Verzerrungen können zu sporadischem Gerätebetrieb, Ineffizienzen des Stromversorgungssystems und sogar zu Abschaltungen führen. Das gesamte Stromverteilungssystem und alle angeschlossenen Geräte können auf verschiedenen Ebenen auf verschiedene Weise beeinflusst werden. Zum Beispiel können Oberschwingungen des Stromnetzes die Lebensdauer von Kondensatoren verkürzen oder dazu führen, dass sie ausfallen oder brechen. Komponenten können ohne erkennbaren Grund stolpern, explodieren oder beschädigt werden.
Harmonische Spannungsverzerrungen führen dazu, dass Generatoren instabil arbeiten und Wicklungen in Transformatoren überhitzen. Geräte wie Telefone und Computer können zeitweise ausfallen oder Störungen aufweisen. Benutzer können zu hohe Stromrechnungen bekommen, weil die Stromzähler die Strommessungen falsch aufzeichnen.
Techniker verwenden viele Methoden, um Oberschwingungen des Netzes zu reduzieren, von effizienteren Designs bis hin zur Verwendung von Isolations- und Delta-Delta-Transformatoren. Bei besserer Auslegung können die Oberwellen gesenkt werden, indem die nichtlinearen Lasten auf einen bestimmten Prozentsatz der Transformatorkapazität begrenzt werden. Delta-Delta-Transformatoren verschieben Phasenbeziehungen unter Verwendung verschiedener Techniken, die ebenfalls von Vorteil sind. Trenntransformatoren versuchen, das Problem zu lösen, indem sie die Systemspannung entsprechend hoch- und herunterfahren.