Oberschwingungen beeinflussen die Netzqualität

Soll die elektrische Energie effizient genutzt werden, muss die Spannung bestimmte Qualitätskriterien erfüllen. Hier sind die Frequenz, konstante Amplituden der Spannungen, ein sinusförmiger Kurvenverlauf und die Symmetrie der Dreileiter-Spannungen entscheidende Größen. Gleichzeitig gewinnt der Anteil der Oberschwingungen zunehmende Bedeutung. Als harmonische Oberschwingungen wird die Überlagerung der Grundschwingung – beispielsweise 50 Hz – mit Schwingungen bezeichnet, die dem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz der Grundschwingung entsprechen. Die dritte harmonische Oberschwingung in einem 50-Hz-Netz hat demnach eine Frequenz von 150 Hz. Oberschwingungen gehen auf nichtlineare elektrische Komponenten wie Gleichrichterdioden oder Thyristoren zurück, die in Gleichstromversorgungen, elektronischen Vorschaltgeräten sowie Frequenz- oder Wechselrichtern verbaut sind.

Oberschwingungsströme belasten ebenso wie Blindleistungsströme das elektrische Netz und führen zu einer Erhöhung des Gesamtstroms. So addieren sich die Amplituden der dritten Oberschwingungen der Einzelströme im Neutralleiter, sodass sie den dreifachen Wert der Einzelamplitude annehmen können. Wird sein Querschnitt nicht größer dimensioniert, ist der Neutralleiter überlastet. Oberschwingungen wirken sich zudem negativ auf den Wirkungsgrad von Maschinen aus, beeinflussen die Laufruhe von Motoren und können mit ihren magnetischen Feldern empfindliche Betriebsmittel stören. Die Netzqualitätskriterien sind in der EN 50160 festgelegt.