Frage: Für welche Leistung ist ein Trenntransformator (Trenntrafo) oder ein Generator auszulegen, an dem ein oder mehrere Umrichter betrieben werden sollen?
Antwort:
Die Scheinleistung des Trenntrafos bzw. Generators muss erfahrungsgemäß mindestens das Dreifache der Eingangsleistung der angeschlossenen Umrichter betragen.
Maßgebliche Eingangsleistung eines Umrichters:
S = U · I · 1,73 || U, I : Eingangsspannung des Umrichters und Nennnetzstrom bei Betrieb mit Netzdrossel
Gesamt-Scheinleistung des Trafos bei ein oder mehreren Umrichtern:
(S ges) = 3x (S1 + S2 + ... + Sn)
Es ist nicht ausreichend für die Auslegung des Trafos nur die Summe der Bemessungsleistungen der angeschlossenen Motoren und die Eigenverbrauchsleistungen der Antriebsregler heranzuziehen!
Die bei Brückengleichrichtern auftretende Oberschwingungs-Blindleistung bliebe dabei unberücksichtigt. Der Netzstrom ist bei Brückengleichrichtern, wie sie in Umrichtern mit Gleichspannungszwischenkreis eingesetzt werden, nicht rein Sinus-förmig. Es treten Oberschwingungen (Harmonische) auf, die nicht zur Wirkleistung des Antriebes beitragen. Diese höherfrequenten Stromanteile müssen aber trotzdem vom Trafo übertragen werden (Oberschwingungs-Blindleistung).
Ein zu knapp ausgelegter Trafo oder Generator kann durch die Oberschwingungen überhitzt werden. Ggf. können Spannungseinbrüche und Schwingneigung des Versorgungsnetztes auftreten.
Tipp:
Der angegebene Netzstrom für den Betrieb ohne Netzdrossel (falls zulässig) liegt bei Antriebsreglern immer höher als mit Netzdrossel. Das liegt daran, dass für die Übertragung der gleichen Wirkleistung ein höherer Anteil an Oberschwingungs-Blindleistung auftritt (hohe Nachladestromspitzen).
Auslegung eines Spartrafos: siehe Dok-ID 202300042
Harmonic-Netzfilter:
Im Falle einer zu knappen Auslegung eines Trafos kann zur Abhilfe ein Harmonic-Netzfilter zur Reduzierung der Oberschwingungen eingesetzt werden, z. B.: Harmonic Filter Module HFM-A von Fa. Block.
Vorteile des Harmonic-Netzfilters:
Die insbesondere bei größeren Leistungen im Netzeingang des Umrichters vorgeschriebene Netzdrossel kann entfallen.
Die Zwischenkreisspannung des Umrichters liegt bei Nennlast um bis zu 5 % höher.
Je nach Konstellation kann ggf. auf Funkentstörfilter verzichtet werden. Wichtig bei Generatorbetrieb:
An den Ausgangsklemmen des Generators ist ein Netzschütz vorzusehen, welches die Verbraucher erst zuschaltet, wenn der Generator auf Nenndrehzahl hochgefahren ist.
