Oberwellen: Realität, oder Theorie

[BenAhrdt]

Hallo,
die heut zu Tage erzeugten Oberwellen von Bspw. Netzteilen sind ja anscheinen allgegenwertig.
Wenn man einen typischen Strompeak zum laden der Kondensatoren hat, so entstehen bspw. 3. Oberschwingungen, welche dann natürlich auch die Leiter belasten.

Meine Frage nun: Man hat ja nur einen Peak, wie können dann hier Schwingungen entstehen? Geschiet dies erst durch die periodisch auftretenden Peaks?
Nachgewiesenermaßen werden ja bspw. Neutralleiter durch diese Oberwellen belastet.

Meine Frage also: sind diese nur theoretisch durch die Fourier Analyse vorhanden, oder entstehen diese wirklich? Wenn ja, erst durch periodische Stromverlääufe, die dann quasi die wellen erzeugen (aufschaukalen).

 

[Pumukel]

Schaltnetzteile erzeugen grundsätzlich Oberwellen . Schau dir doch mal mit dem Oscar die Netzspannung an . Das ist mittlerweile alles andere nur kein reiner Sinus mehr !

 

[BenAhrdt]

Ja, das war ja gerade die Frage... kommen diese durch wieder kehrende Pulse?
Die Frage ist so zu deuten... wenn ich nur einen kurzen Puls habe, wo kommen dann die Wellen her? Wahrscheinlich durch immer wieder auftretende Pulse, oder?
Also ist es quasi die Wiederholung, die das Problem verursacht, oder?

 

[Pumukel]

Prinzipbedingt entstehen ja die Pulse dadurch , das die Versorgungsspannung geschaltet wird um die Spannung des Ausgangs konstant zu halten . So nun kannst du dir überlegen was passiert wenn die Versorgungsspannung mit zb 100 kHz geschaltet wird .

 

[BenAhrdt]

Ich meinte damit ja folgendes:

Bspw. wird ein Kondensator des Zwischenkreises geladen, sobald die Netzspannung oberhalb der Kondensatorspannung ist.
Dies verursacht einen impulsartigen strom auf der Netzseite.
Dieser Impuls ist ja nur im oberen Bereich der Sinuskurve anzutreffen.

Frage war nun, kommen nun die Oberwellen durch die wiederkehrende Ladung des Kondensators (Wiederkehrenden Impulsstrom)? Also werden durch die wiederkehrenden 50Hz Impulse die Schwingungen erzeugt, denn nur durch einen impuls kann es ja nicht sein.

Ps. Die Taktung im Netzteil hat mit dem Impuls nichts zu tun. Klar hat sie auch entsprechend gewisse Rückwirkungen, aber die 3. Oberschwingung ist bei 150Hz und nicht bei 10KHz.

 

[Pumukel]

Na dann mach dir mal klar wie Oberwellen entstehen . Und die 3 te ist deshalb so gefährlich weil sich die Amplituden der 50 Hz und die der 150 Hz Schwingung addieren. So und angeregt wird die Oberwelle eben durch die Schaltvorgänge der 50 Hz Schwingung. Schaltnetzteile schalten wie gesagt Teile der 50 Hz Schwingung und das je nach Belastung unterschiedlich und sogar mehrfach innerhalb einer Periode der 50 Hz. Die Folge dieser Schaltung ist ein Verzerren der Sinuskurve ! Und auf Grund dieser Verzerrung entstehen auch die Oberwellen. Du kannst auch sagen das Prinzipbedingt da laufend Peaks erzeugt werden und nicht nur ein Peak. Noch etwas du musst einem Schwingungsfähigem System nur im richtigem Zeitpunkt Energie zuführen um ungedämpfte Schwingungen zu erhalten ob das nun kontinuierlich oder Impulsförmig erfolgt spielt keine Rolle . Beispiel dafür ist eine Schaukel. solange die im richtigem Moment angestoßen wird mit der erforderlichen Energie schwingt die auch .

 

[BenAhrdt]

Ja, danke für die Antwort.
Dass man aufgrund der Fourier Analyse eine beliebige Kurve in seine einzelnen Schwingungsanteile zerlegen kann, ist mir schon klar.
Hatte nur gerätselt, wo diese her kommen... also ist dies nur der Fall, wenn es wiederkehrende Schwingungen sind, die entsprechend die Oberschwingungen anregen. OK, dann habe ich es verstanden.

 

[Pumukel]

dazu kannst du dir ja mal auch diesen Link zu Gemüte führen . Und es gibt auch eine Forderung das Mittlerweile alle Schaltnetzteile mit Leistungen über 70 Watt mit PFC ausgerüstet sein müssen eben um das Entstehen von Oberwellen zu verhindern . Leistungsfaktorkorrekturfilter – Wikipedia

 

[Octavian1977]

Die Oberwellen kommen nicht durch irgendwelche einmaligen Peaks.
Die elektronischen Bauteile haben keinen gleichmäßigen Stromverbrauch innerhalb einer Periode.
Somit ist die Stromkurve nicht mehr Sinusförmig sondern erhält Buckel.
MIt Fourier kann man dann aus dieser Buckelkurve eben diverse Sinusspannungen herausfinden was dann die Oberwellen ergibt.

Da die Spannung bei Belastung absinkt erhält diese auch diese Buckel und somit auch entsprechende Oberwellen.

Ganz extrem kommen Oberwellen von Frequenzumrichtern.

 

[BenAhrdt]

Die Strom“Buckel“ habe ich ja schon gesehen.
Konnte mir nur nicht erklären, warum das dann mehrere zerlegte Schwingungen sein sollen... aber wenn es periodisch ist, dann ergibt es einen Sinn. So wie eine Feder, die man Periodisch stark anschubst... die schwingt ja dann auch nicht nur mit der Anschubs-Frequenz...

 

[Octavian1977]

Das funktioniert etwas anders.
Nehmen wir mal an du willst Eine Gleichspannung erzeugen und glätten.
Ein Strom kann nur fließen, wenn die Spannung höher ist als die im Kondensator.
Somit fließt in der Sinuskurve in Jeder Periode nur dann ein Strom in die Schaltung z.B in dem oberen Teil der Kurve in jeder Periode.
Es ergibt sich also ein Strom der jeweils um den Buckel herum fließt und im Restlichen Teil 0 ist.

Dieses ist dann ein nicht Sinusförmiger Strom auch wenn ein Teil wie ein Sinus aussieht.
zerlegt man diesen Strom nach Fourier ergeben sich verschiedene Sinusförmige Ströme diverser Frequenzen ungleich 50Hz.

Gleiches passiert wenn hier z.B. durch Pulsweitenmodulation geregelt wird Hier schaltet der STrom zwischen 0A und x mehrmals innerhalb einer Periode hin und her.
auch dies ergibt einen nicht sinusförmigen Strom der sich nach Fourier zerlegen lässt.

Das alles ergibt dann die sogenannten Oberwellen Ströme.

 

[BenAhrdt]

Ok, dann habe ich es nicht ganz verständlich geschrieben, denn genau so meinte ich es ;-).

wie gesagt, geht um die Periodische Wiederholung, die es auch ausmachen.

denn auch laut Fourier kann man die Zerlegung nur mit sich periodisch wiederholenden Funktionen machen.

 

[Octavian1977]

Ja klar.
Einschaltmomente sind ein anderes Thema. Die hier auftretenden Spitzen können zu Spannungseinbrüchen führen, was auch Schäden und Probleme verursacht wenn diese zu hoch sind.
Auch das ist zu vermeiden.

 

[Uwe Mettmann]

wie gesagt, geht um die Periodische Wiederholung, die es auch ausmachen.

denn auch laut Fourier kann man die Zerlegung nur mit sich periodisch wiederholenden Funktionen machen.

Ich verstehe das Ganze nicht. Du hast doch selbst geschrieben, dass sich immer nur ein Stromfluss im Scheitelwert des Sinusverlaufs ergibt. Damit ist es doch logischerweise periodisch, alle 10 ms, also einmal positiv und einmal negativ.


Gruß

Uwe

 

[Pumukel]

Nein das Problem liegt darin begründet das eben nicht nur ein Teil der Sinuswelle geschaltet wird sondern da mehrere Häppchen und das führt innerhalb der 50 Hz Sinuskurve zu einer extremen Verformung . Die Spannung der Sinuskurve bricht da mehrmals ein und kann auch Peaks nach oben erhalten und genau das führt zu der Entstehung der Oberwellen . In diesem Beitrag sieht man sehr schön wie sich der Strom verhält und diese Stromschwankungen wirken sich auch auf die Spannung aus . Oberschwingungen - Ursachen und Auswirkungen

 

[Uwe Mettmann]

Wenn man sich den Spannungsverlauf der Sinuskurve anschaut, so ist in der Regel nur die Spitze der Sinuskurve abgeflacht. Dies kommt eben von der Gleichrichtung der konventionellen und auch der Schaltnetzteile, denn es fließt nur um die Sinusspitze ein erheblicher Strom. So sieht es in der Regel bei Hausnetzen aus. Diese Abflachungen habe in verschiedenen Wohnungen an einer Steckdose auch so gemessen.

Im Falle von Industrienetzen kann das natürlich etwas anders aussehen.


Gruß

Uwe

 

[Www]

Mal eine Frage. Wären auch Unterwellen, also Wellen mit ½, ¼ und ⅛ usw. Frequenz möglich?
Wenn ich z.B. eine Elektronik habe, die nur auf einer Halbwelle arbeitet, müsste es gedanklich ja so sein.

 

[Uwe Mettmann]

Mal eine Frage. Wären auch Unterwellen, also Wellen mit ½, ¼ und ⅛ usw. Frequenz möglich?
Wenn ich z.B. eine Elektronik habe, die nur auf einer Halbwelle arbeitet, müsste es gedanklich ja so sein.

Nein, es werden nur Oberwellen von der Grundfrequenz erzeugt, also in unserem Fall Vielfache von 50 Hz.


Gruß

Uwe

 

[Www]

Nein, es werden nur Oberwellen von der Grundfrequenz erzeugt, also in unserem Fall Vielfache von 50 Hz.


Gruß

Uwe

Sicher?
Wenn du eine Vollwellenregelleistungselektonik hast, die jetzt jede 5te Vollwelle abgreift, dann überlagerst du das Stromsignal mit 10Hz.
Genauso, wenn ein unsauberer nicht 100% gepufferter FU dahinterhängt, wird dessen Ausgangssignal über dem Strombezug vom Eingangssignal (hier 50Hz) auf dessen überlagert.
Wen z.B der FU 16,7 Hz abgibt, dessen Ausgangsleistung nur zu 50% aus dem Gleichrichtungsspeicher, wird der Rest neben dem Auffüllen der Speicher aus dem Pimärnetz bezogen und somit überlagert!

 

[Uwe Mettmann]

@Www

Zuvor hast du von der Belastung nur einer Halbwelle geredet und nur für diesen Fall gefragt und ich habe zuvor die Einschränkung Steckdose im Haushalt getroffen.

Für beide Fälle gibt es keine Unterwellen.

Wenn du jetzt von Verbrauchern redest, die nur jede x-te Periode belasten, da gibt es natürlich auch Frequenzkomponenten unter der Netzfrequenz, denn die Grundfrequenz des Stromflusses ist natürlich unterhalb von 50 Hz. Die Grundfrequenz des Stromflusses beträgt dann 50 Hz / x. Das wusstest du aber schon vorher.


Gruß

Uwe