Bei der Planung und Umsetzung von Elektroinstallationen kommt es darauf an, Kabel mit passendem Querschnitt und Länge auszuwählen. Bei der Vorbereitung nichtlinearer Stromkreise ist eines der wichtigsten Elemente der Installation ein natürlicher Draht, der z. B. in dreiphasigen Stromkreisen eine elektrische Ladung von Null haben sollte. Möchten Sie wissen, wie groß der Querschnitt des Neutralleiters für eine Installation mit nichtlinearem Stromkreis sein sollte? Erfahren Sie mehr und führen Sie Installationsarbeiten gemäß den geltenden Normen durch.
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Der Einfluss des dritten Harmonischenstroms auf die tatsächliche Belastbarkeit des Kabels
Das Vorhandensein des dritten Harmonischenstroms in Stromkreisen beeinflusst die tatsächliche Belastbarkeit der Leiter, insbesondere des Neutralleiters, erheblich. Die dritte Harmonische, eine der häufigsten Harmonischen, verschwindet nicht im Neutralleiter, sondern addiert sich mit den Harmonischen anderer Phasen.
In einem dreiphasigen Stromnetz kann dies zu einem übermäßigen Strom im Neutralleiter führen, was zu Überlastung und Überhitzung führt. Daher kann es erforderlich sein, den Querschnitt des Neutralleiters zu vergrößern, um gefährliche Auswirkungen einer Überhitzung zu vermeiden.
Welcher Querschnitt des Naturdrahtes ist in nichtlinearen Schaltkreisen optimal?
Die Normen PN-HD 60364-5-52 geben an, dass der Querschnitt des Neutralleiters (N) gleich oder größer als der Phasenleiter sein sollte. Dabei sind der Grad der harmonischen Stromverzerrung und die tatsächliche Belastbarkeit der Kabel von entscheidender Bedeutung.
In der Praxis unterscheiden wir zwei Situationen, in denen Kabel und elektrische Leitungen unterschiedlichen Querschnitts verwendet werden:
- Der Querschnitt des natürlichen Leiters entspricht dem Querschnitt des Phasenleiters – diese Methode der Leiterauswahl wird in Stromkreisen verwendet, in denen der Oberwellenpegel 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 natürlichen Leiters ist größer als der Querschnitt des Phasenleiters – solche Installationskabel werden verwendet, wenn Oberschwingungskreise dritter Ordnung den Klirrfaktor von 33 % überschreiten. Durch die Verwendung eines dickeren N-Kabels vermeiden wir Netzwerküberlastungen.
Als Installateur müssen Sie wissen, welche Stromkabel die optimale Lösung für Elektroinstallationen sind. Für einen natürlichen Leiter mit höheren harmonischen Abweichungen ist ein größerer Querschnitt erforderlich.
Unterschied zwischen der dritten Harmonischen bei Neonbeleuchtung und elektronischer Stromversorgung
Der Querschnitt des Neutralleiters ist besonders bei nichtlinearen Empfängern äußerst wichtig. Bei den Leitungsquerschnitten in Neonbeleuchtung und elektronischen Netzteilen können wir von folgenden Unterschieden sprechen:
- Neonbeleuchtung – hier entsteht die dritte Harmonische durch den nichtlinearen Stromfluss durch die Kabel in der Lampe. Nichtlinearität führt dazu, dass dritte Harmonische Störungen im System erzeugen und die Effizienz des Stromflusses im Stromkreis verringern.
- Ein gutes Beispiel für elektronische Stromversorgungen sind SMPS-Schaltnetzteile, bei denen die dritte Harmonische das Ergebnis des Stromumwandlungsprozesses ist. Das Gerät zieht Strom nicht sinusförmig, was die Ströme in natürlichen Drähten erhöht. Das bedeutet, dass die N-Kabel gemäß den geltenden Normen einen größeren Querschnitt haben sollten.
Oberschwingungen sind daher Ströme oder Spannungen mit Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz der Netzspannung sind.
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