Bei der Projektvorbereitung und der Umsetzung von Elektroinstallationen ist die Auswahl von Leitern mit dem richtigen Querschnitt und der richtigen Länge entscheidend. Bei der Planung nichtlinearer Stromkreise ist der Neutralleiter eines der wichtigsten Elemente der Installation. Er sollte beispielsweise in Dreiphasenstromkreisen elektrisch null Ladung aufweisen. Möchten Sie wissen, welchen Querschnitt der Neutralleiter bei Installationen mit nichtlinearem Stromkreis haben sollte? Erfahren Sie mehr und führen Sie Installationsarbeiten gemäß den geltenden Normen durch.
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Der Einfluss des Stroms der dritten Harmonischen auf die tatsächliche Strombelastbarkeit des Leiters
Das Vorhandensein der dritten Harmonischen in Stromkreisen beeinflusst die tatsächliche Belastbarkeit von Leitern, insbesondere des Neutralleiters, erheblich. Die dritte Harmonische, eine der häufigsten Oberwellen, verschwindet nicht im Neutralleiter, sondern addiert sich zu den Oberwellen anderer Phasen.
In einem Dreiphasensystem kann dies zu einem übermäßigen Stromfluss im Neutralleiter führen, was zu Überlastung und Überhitzung führt. Daher kann es notwendig sein, den Querschnitt des Neutralleiters zu erhöhen, um die gefährlichen Auswirkungen einer Überhitzung zu vermeiden.
Welcher Querschnitt eines natürlichen Leiters in nichtlinearen Schaltkreisen ist optimal?
Die Norm PN-HD 60364-5-52 schreibt vor, dass der Querschnitt des Neutralleiters (N) gleich oder größer als der des Phasenleiters sein muss. Dabei spielen der Grad der harmonischen Verzerrung des Stroms und die tatsächliche Belastbarkeit der Leiter eine entscheidende Rolle.
In der Praxis unterscheidet man zwischen zwei Situationen, in denen Kabel und elektrische Leitungen unterschiedlichen Querschnitts zum Einsatz kommen:
- Der Querschnitt des Naturleiters entspricht dem Querschnitt des Phasenleiters – diese Methode der Leiterauswahl wird in Stromkreisen verwendet, in denen der Harmonischenanteil dritter Ordnung im Durchschnitt bis zu 33 % beträgt. Dann sollte der Durchmesser des N-Leiters mindestens dem des Phasenleiters entsprechen, z. B. 16 mm² für Kupfer und 25 mm² für Aluminium.
- Der Querschnitt des Naturleiters ist größer als der Querschnitt des Phasenleiters . Solche Installationsleiter werden verwendet, wenn Oberschwingungen dritter Ordnung den Klirrfaktor von 33 % überschreiten. Durch die Verwendung eines dickeren N-Leiters vermeiden wir Überlastungen im Netz.
Als Installateur müssen Sie wissen, welche Stromkabel die optimale Lösung für Ihre Elektroinstallation darstellen. Bei einem natürlichen Leiter mit höheren harmonischen Abweichungen ist ein größerer Querschnitt erforderlich.
Der Unterschied zwischen der dritten Harmonischen in Neonbeleuchtung und elektronischer Stromversorgung
Der Querschnitt des Neutralleiters ist besonders bei nichtlinearen Empfängern äußerst wichtig. Bei den Querschnitten von Drähten in Neonbeleuchtungen und elektronischen Netzteilen gibt es folgende Unterschiede:
- Neonbeleuchtung – Hier entsteht die dritte Harmonische durch einen nichtlinearen Stromfluss durch die Kabel der Lampe. Die Nichtlinearität führt dazu, dass die dritte Harmonische Störungen im System erzeugt und die Effizienz des Stromflusses im Stromkreis verringert.
- Ein gutes Beispiel für elektronische Stromversorgungen sind Schaltnetzteile, bei denen die dritte Harmonische durch die Stromumwandlung entsteht. Das Gerät zieht den Strom nicht sinusförmig, was die Ströme in natürlichen Leitern erhöht. Das bedeutet, dass gemäß den geltenden Normen ein größerer Querschnitt in N-Leitern vorhanden sein sollte.
Daher sind Oberschwingungen Ströme oder Spannungen mit Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz der Stromversorgung sind.