Technoalpin aus dem italienischen Bozen entwickelt und fertig Schneekanonen. Dabei handelt es sich um äußerst komplexe Maschinen, die über eine aufwändige Steuerung verfügen und deren Antriebe für Pumpen und Gebläse über Umrichter geregelt werden. Technoalpin beauftragte die Entwicklungsabteilung für EMV-Filter von TDK Electronics für die Schneekanonen des Typs TR08 einen kombinierten EMV- und Oberschwingungsfilter zu entwickeln und zu fertigen (Bild 1). Die anschließende Messung des kompletten Systems im Stand-Alone-Betrieb an einem Referenznetz im TDK-eigenen EMV-Labor ergab einen THD-Wert (Total Harmonic Distortion) des Stroms von rund 5 Prozent.

EMV-Messung in 2000 Meter Höhe

Oberschwingungsfilter

Bild 1: Kombinierte EPCOS EMV- und Oberschwingungsfilter für die Schneekanonen des Typs TR08 von Technoalpin. TDK Electronics

Um den Funktionsnachweis der Schneekanonen unter Realbedingungen zu erbringen, war es erforderlich, eine EMV-Messung am Einsatzort im Ski-Gebiet Pfelders auf 2000 Metern Höhe durchzuführen. Folglich musste das gesamte Mess-Equipment – teils sogar per Ski – in diese Höhe transportiert werden. Ziel der Messungen war eine Prüfung nach EN6100-3-12, die die Grenzwerte für Oberschwingungen des Stroms festlegt.

Oberschwingungsmessungen (OSM) im Feld sind nicht mit normativen Abnahmemessungen im Labor zu vergleichen. Die normgerechte Messung führt das Projektteam an synthetischen Stromversorgungsnetzen durch, was im Feld nicht möglich ist, da hier andere Versorger und Lasten mit am gleichen Einspeisestrang hängen. Daher muss das Team von TDK vor der Messung mit dem zu prüfenden Objekt, in einer separaten Messung die Qualität des vorhandenen Netzes beurteilen. Im konkreten Fallbeispiel war das Netz mit den Antrieben der Lifte beaufschlagt, die über einen thyristorgesteuerten Sanft-Anlauf-Starter betrieben werden und einen typischen Kommutierungseinbruch bei einem 60°-Phasenwinkel erzeugen. Allein in dieser Betriebsart lag der ermittelte THD (Total Harmonic Distortion) des Stroms bereits bei 7,3 Prozent. Die zur Messung verwendete PQ-Box (Power Quality) erkennt die Netzqualität und wertet dieses bei erkennbar schlechtem Netz nicht normativ aus. Somit war eine Diagnose durch die PQ-Box nur eingeschränkt möglich.

In den Messungen mit den eingeschalteten Schneekanonen ging es schließlich um die Erfassung der Differenz der Oberschwingungsanteile bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Außerdem musste das Projektteam prüfen, ob bestimmte Betriebszustände die Oberschwingungsfilter der Schneekanonen in Resonanz versetzen. Im Skigebiet unter allen geprüften Betriebsbedingungen und unter Teil- und Volllast wurde ein Wert von 8,1 Prozent THD nicht überschritten; die Streuung der unterschiedlichen Betriebszustände lag bei 0,5 Prozent (Bild 2). Damit konnte das Team einen stabilen Betrieb nachweisen und belegen, dass der maßgebliche THD-Anteil nicht von den Schneekanonen stammt.

Spannungsverläufe der Schneekanonen

Bild 2: Screenshot der Spannungs- und Stromverläufe bei allen zugeschalteten Verbrauchern bei Volllast. Dabei wurde ein maximaler THD des Stroms von 8,1 Prozent nicht überschritten. TDK Electronics

Eine normative Auswertung ließ sich unter den gegebenen Umständen zwar nicht durchführen, aber auf Basis der Messergebnisse konnte eine Einschätzung in Anlehnung an die Norm EN 61000-3-12 gegeben werden. Maßgeblich zur Auswahl der einzelnen Oberschwingungsstromanteile (I5, I7, I11, I13) ist die Festlegung des Rsce, dem Kurzschlussleistungsverhältnis. Dieses wurde mit einem Wert von 150 festgelegt. Sowohl alle daraus resultierenden Grenzwerte wurden eingehalten als auch die dazugehörigen zulässigen Kennwerte des Oberschwingungsstroms. Fazit: Die TDK EMV-Filter erfüllen die Anforderungen des im Feld geprüften Systems.