Application Note. ECOsine active BEST OF

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1 Application Note ECOsine active BEST OF 1

2 Verbesserte Netzqualität in Fernsehstudios Um einen reibungslosen Ablauf der Livesendungen garantieren zu können, muss in einem Fernsehstudio die Technik absolut zuverlässig arbeiten. Damit dies für alle elektrischen Komponenten gewährleistet werden kann, muss eine gewisse Spannungsqualität des Versorgungsnetzes eingehalten werden. Einfaches Fernsehstudio In einem Fernsehstudio werden vor allem Dimmer für die Beleuchtung, LED-Vorschaltgeräte und frequenzgesteuerte Motoren eingesetzt. Alle diese Geräte haben eines gemeinsam, sie belasten das Stromnetz mit nicht sinusförmigen Strömen. Hinzu kommt noch, dass durch die wechselnde Ausleuchtung des Studios die Belastung des Stromnetzes nicht auf allen 3 Phasen gleich ist, sondern sehr stark von der aktuellen Situation im Studio abhängig ist. Alle diese Faktoren führen zu einer schlechten Spannungsqualität im Versorgungsnetz, was wiederum die Ton- und Videotechnik negativ beeinflussen kann. Damit keine Beeinträchtigung der Audio- und Videotechnik eintritt, werden folgende Massnahmen zur Verbesserung der Spannungsqualität eingeleitet: Verringerung der nicht sinusförmigen Ströme im Versorgungsnetz Gleichmässige Verteilung der Last auf alle 3 Phasen Verringerung des Neutralleiterstromes Um diese Massnahmen umzusetzen, wurde ein ECOsine active der Firma Schaffner eingesetzt, welches alle 3 Funktionen in einem Gerät vereint. Da die Beleuchtungstechnik der grösste Verursacher von Störungen ist, wurde das ECOsine active in der Unterverteilung der Beleuchtungstechnik eingebaut. Hierbei werden die Störungen nahezu eliminiert, bevor diese sich negativ auf andere elektronische Geräte auswirken können. Die Wahl fiel auf ein 60-A-Filter der Baureihe FN3430, welches durch die 4-Leiter-Technologie einphasige Lasten kompensieren kann und genügend Reserven besitzt, um alle möglichen Lastsituationen zu meistern. 2

3 Lastsymmetrierung und Kompensation der Phasenanschnittsteuerungen 1 I1 [A] I2 [A] I3 [A] Bild 1: Stromverlauf ohne Kompensation durch ECOsine active 1 I1 [A] I2 [A] I3 [A] Bild 2: Stromverlauf mit Kompensation durch ECOsine active Im Bild 1 ist die unterschiedliche Belastung der 3 Phasen deutlich zu erkennen. Ebenfalls sind an den Stromverläufen die typischen Effekte der Phasenanschnittsteuerung durch Dimmer zu erkennen. Im Bild 2 werden diese durch das ECOsine active eliminiert. Wie zu sehen ist, sind alle 3 Phasen gleich stark belastet, dadurch wurde die Spitzenbelastung der Phase 2 erheblich verringert. Die Phasenanschnitte sind nahezu verschwunden, dies bedeutet eine erhebliche Verringerung der vorhandenen Oberschwingungen. Die Amplituden der einzelnen Oberschwingungen sind in den folgenden Bildern dargestellt. 3

4 Strom in A Ordnungszahl Bild 3: Spektrum der Netzströme ohne ECOsine active Strom in A Ordnungszahl Bild 4: Spektrum der Netzströme mit ECOsine active Im Bild 3 ist zu erkennen, dass die 3. und 5. Harmonische Oberschwingung deutlich vertreten sind. Die Amplituden nehmen mit steigender Ordnungszahl sehr schnell ab und sind bei höheren Frequenzen kaum noch messbar. Aus diesem Grund werden mit dem ECOsine active hier nur die Oberschwingungen bis zur 19. Harmonischen kompensiert. Im Bild 4 ist das Spektrum des kompensierten Stromes dargestellt, hier sind die Oberschwingungen alle nahezu verschwunden. Dies wird auch schon aus Bild 2 ersichtlich, da hier der Stromverlauf annähernd sinusförmig ist. Die Ströme der 3. Harmonischen Oberschwingung (1 Hz) und der 5. Harmonischen Oberschwingung ( Hz) werden, da sie im hörbaren Bereich liegen und mit nennenswerter Amplitude auftreten, häufig als Brummgeräusch wahrgenommen. 4

5 Kompensation von Neutralleiterströmen 1 I N [A] Bild 5: Neutralleiterstrom ohne ECOsine active, mit einem hohen 1-Hz-Anteil und einer Amplitude von fast 1 A 1 I N [A] Bild 6: Neutralleiterstrom mit ECOsine active, mit nur noch geringer Amplitude. Die in den Aussenleitern fliessenden Oberschwingungsströme 3-ter Ordnung (1 Hz) addieren sich aufgrund ihrer Phasenlage im Neutralleiter arithmetisch. Dies gilt auch für alle anderen durch 3 teilbaren Oberschwingungen. Dadurch kommt es zu einer übermässigen Belastung des Neutralleiters (Bild 5). Durch die symmetrische Belastung des Netzes nach der Filterung durch das ECOsine active fliesst im Neutralleiter nur noch ein geringer Strom. Der Neutralleiterstrom ist um den Faktor 8 10 kleiner als der ursprüngliche Neutralleiterstrom ohne Aktivfilter (Bild 6). 5

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