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Netzdrossel zur Reduzierung hochfrequenter Ströme

Als Netzdrosseln werden elektromagnetische Filterspulen bezeichnet, deren Aufgabe es ist, Störimpulse im Stromnetz zu reduzieren, also zu drosseln. Diese treten insbesondere in elektrischen Schalt- und Regelungsanlagen zum Betrieb von Motoren und anderen Antrieben auf.

Netzdrosseln werden daher als passives Dämpfungsglied in die Stromzuleitung von Frequenzumrichtern, Stromrichtern und Sanftanlaufsteuerungen eingefügt. In diesen Anlagen erzeugen Schaltvorgänge und Frequenzwandlungen in Verbindung mit hohem Leistungsbedarf Störimpulse mit steilem Stromanstieg und Oberwellen. Weitere am gleichen Netz betriebene Anlagen und Geräte können durch die hochfrequenten Störungen in ihrer Funktion beeinträchtigt werden – die Drosseln wirken dem entgegen. Neben dem direkten Störeinfluss der Oberwellen über das Stromnetz wird durch die hohe Stromänderungsgeschwindigkeit der Störimpulse auch ein magnetisches Feld aufgebaut, dass wiederum in beeinflussten Stromkreisen eine Störspannung induziert. Es ist notwendig, die unvermeidbaren Störimpulse bereits an der Quelle so zu reduzieren, dass unerwünschte Netzrückwirkungen vermieden werden. Neben der Filterwirkung kann eine Netzdrossel auch zur Senkung der Betriebskosten beitragen. Die Dämpfung der Steilheit des Stromanstiegs durch den induktiven Widerstand der Netzdrossel führt zu einem geringeren Effektivstromverbrauch der Anlage und einer längeren Lebensdauer von elektrischen Bauteilen. In Verbindung mit weiteren Filterelementen werden kleine Netzdrosseln auch in EMV-Filter zum Schutz von elektronischen Geräten vor Störimpulsen aus der Netzstromversorgung eingesetzt.

Material und Bauarten

Als Spulendraht wird Kupfer mit einem Leiterquerschnitt verwendet, der abhängig vom Leistungsbedarf des Verbrauchers ist, denn der gesamte Verbraucherstrom fließt durch die Netzdrossel. Als Kernmaterial werden Ferrite und Weicheisenkerne verwendet. Durch Kompensationsschaltungen wird bei maximaler Induktivität der ohmsche Widerstand und damit der Spannungs- und Leistungsverlust über die Netzdrossel minimiert. Je nach Stromnetz kommen Einphasen-Netzdrosseln oder Dreiphasen-Netzdrosseln zum Einsatz. 

Wesentliche Kennwerte

Induktivität

Die Induktivität der Netzdrossel ist die wesentliche Wirkgrösse und wird in Henry angegeben. Gebräuchliche Werte bewegen sich im Bereich von Mikro-Henry (µH) und Milli-Henry (mH). Welche Induktivität konkret benötigt wird, hängt vom Anwendungsfall ab. Bei Anlagen, die selbst als Störquellen in Betracht kommen, sind die auftretenden Störimpulse und Oberwellen Bemessungsgrundlage. Störfrequenzen durch Gleichrichtung betragen Vielfache der Netzfrequenz von 50 Hz. Relevante Einflüsse daraus beschränken sich auf Frequenzen unterhalb 1000 Hz. Bei der Wechselrichtung werden dagegen Frequenzen bis 100.000 Hz erzeugt, deren Rückwirkung in das Versorgungsnetz zu verhindern ist. Beim Einsatz als Filter zum Schutz von elektronischen Geräten vor äußeren Einflüssen sind wiederum die Umgebungsbedingungen und die Störempfindlichkeit der Schaltung die bestimmenden Faktoren.      

Nennspannung / Nennstrom

Mit der Nennspannung wird die Betriebsspannung angegeben, bis zu der ein sicherer Dauerbetrieb der Netzdrossel gewährleistet ist. Der Nennstrom ist der mögliche effektive Laststrom des Verbrauchers, für den die Netzdrossel ausgelegt ist. 

Bemessungsspannung / Bemessungsstrom

Schaltimpulse und Oberwellen lassen Spannung und Strom zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert um die Nennwerte schwanken. Der jeweilige Maximalwert, für den die Netzdrossel geeignet ist, wird durch die Bemessungsspannung und den Bemessungsstrom angegeben. Die Maximalwerte hängen wesentlich vom verwendeten Querschnitt des Spulendrahts und dem Isolierstoff ab. Weiterhin sind Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Belüftung zu berücksichtigen. Die Maximalwerte dürfen nicht überschritten werden oder dauerhaft auftreten.

Hinweise zur Auswahl

Eine grobe Vorauswahl der für Ihren Bedarf geeigneten Netzdrossel können Sie anhand der Daten zum Stromnetz (Betriebsspannung und Phasenzahl) und dem Leistungsbedarf des Verbrauchers treffen. Für die Feinauswahl sollten Sie die Anwendungshinweise der Hersteller berücksichtigen. Anlagenhersteller und Hersteller von Netzdrosseln stellen Datenblätter und Nutzungshinweise zur Verfügung, die die Bestimmung der geeigneten Netzdrossel ermöglichen.