Leistungsmesstechnik

Harmonics und Flicker in der Messtechnik – Theorie und Konformität

| Autor / Redakteur: Francois Epp und Stuart Chappell * / Hendrik Härter

Normkonforme und zukunftssichere Mess-Systeme: Die Präzisions-Leistungsmessgeräte-Serie PPA55x1 für Oberschwingungs- und Flicker-Tests.
Normkonforme und zukunftssichere Mess-Systeme: Die Präzisions-Leistungsmessgeräte-Serie PPA55x1 für Oberschwingungs- und Flicker-Tests. (Caltest)

Mit Wirkung zum 2. Januar 2014 wurde die IEC61000-4-15:2003 für die Leistungsmesstechnik verbindlich. Neben der Theorie wollen wir auf die neuesten Standards eingehen.

Die Analyse von Harmonics (Oberwellen) und Flicker gemäß IEC61000 ist ein Thema, welches für ausführliche und technische Diskussionen unter Ingenieuren jede Menge Stoff bietet. In der folgenden Geschichte werden einige Kernthemen der neuesten Norm angesprochen, um dem potenziellen Anwender Hilfestellung bei der Auswahl von normkonformen und zukunftssicheren Mess-Systemen zu geben. Neben der Theorie wird dabei auf die Einhaltung der neuesten Standards eingegangen.

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Obwohl Harmonics und Flicker oft in einem Atemzug genannt werden sind es doch zwei sehr verschiedene Messungen. IEC61000-3-2 beschreibt die Messung der harmonischen Verzerrungen der Strom-Wellenform, wogegen IEC61000-3-3 Grenzwerte für Spannungsänderungen, Fluktuation und Flicker festlegt, die der Prüfling im Netz verursachen darf. Newtons4th Ltd (N4L) bietet normkonforme Harmonics- und Flicker-Testlösungen an, einschließlich Impedanznetzwerk, Software und den Harmonics- und Flicker-Analysatoren .

Vielen Ingenieure sind die Änderungen der letzten Jahre hinsichtlich der Harmonischen geläufig, insbesondere die Änderungen bei der Gruppierung der Zwischenharmonischen in der Version von 2006. Weniger bekannt scheinen dagegen die Änderungen zu sein, die der Flicker-Standard (IEC61000-4-15) erfahren hat, einschließlich der spezifischen Pinst- und Pst-Tests zum Beweis der Konformität des Testsystems.

Wenngleich der Schwerpunkt im Text auf der Konformität des Analyzers liegt, sollte nicht unerwähnt bleiben, dass das komplette Testsystem die anspruchsvollen Genauigkeitsanforderungen der Norm erfüllen muss. Dazu gehören neben dem Power Analyzer auch eine geeignete AC-Quelle und das verwendete Impedanznetzwerk.

Für normkonforme Messungen muss der Power Analyzer die Bedingungen der neuen Standards erfüllen. In der Tabelle 1 sind die ersetzten Standards in rot dargestellt und die jetzt gültigen neuen Normbezeichnungen in schwarz.

Welche Änderungen der IEC61000-4-15 gibt es?

Im Jahr 2011 wurde eine neue Version der IEC61000-4-15 veröffentlicht, die die IEC61000-4-15:2003 ersetzt. Ab diesem Zeitpunkt hatten Anwender und Hersteller nun bis 2. Januar 2014 Zeit, um sich auf den neuen Standard einzustellen. Da dieser Zeitraum verstrichen ist, wird hier eine wichtige Änderung in Bezug auf den neuesten Standard näher erläutert. Pinst, bekannt als momentane Flickerempfindung (Instantaneous Flicker Sensation), beschreibt das Maximum im Lampe-Auge-Gehirn-Ansprechverhalten und ist jetzt ein vorgeschriebener Messwert des Flicker-Messgeräts, siehe Punkt 4.7.3 der IEC61000-4-15:2011. Der Hauptgrund für die Einführung dieses Parameters ist, dass damit die Konformität des Messgeräts nach dem neuen Standard nachgewiesen wird. Ohne diesen Nachweis darf sich ein Harmonics- und Flicker-Messgerät nicht mehr normkonform nennen.

Die Norm empfiehlt exemplarische Typprüfungsprotokolle und genau solche Protokolle werden von Newtons4th verwendet. Newtons4th ist beim UKAS (United Kingdom Accreditation Service, britisches Äquivalent zur Deutschen Akkreditierungsstelle DAkkS) nach ISO17025 zur Kalibrierung von Leistung und für Harmonics und Flicker nach IEC61000-3-2 sowie IEC61000-3-3 zertifiziert. Es wird eine umfassende Kalibrierung angeboten, deren Umfang und Genauigkeit auf der UKAS-Website eingesehen werden kann (Tabelle3). Caltest Instruments bietet neben dem Harmonics- und Flicker-(Power-) Analyzer auch geeignete AC-Quellen der Firma Pacific Power Source an.

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* Francois Epp ist Geschäftsführer bei der Caltest Instruments in Achern. Stuart Chappell ist Geschäftsführer Newtons4th in Loughborough, UK.

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