Spannungseinbrüche und Spannungsunterbrechungen

Abb.: Beispiel: Spannungseinbrüche durch Vogelkot
Abb.: Beispiel: Spannungseinbrüche durch Vogelkot

Spannungseinbrüche können zu großen Komplikationen führen, beispielsweise zum Ausfall von Produktionsprozessen und zu Qualitätsproblemen. Solche Einbrüche entstehen weitaus öfter als Unterbrechungen. Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Spannungseinbrüchen werden immer wieder stark unterschätzt.


Was ist ein Spannungseinbruch?

Gemäß der Europäischen Norm EN 50160 wird unter einem Spannungseinbruch ein plötzliches Absinken des Spannungseffektivwertes auf einen Wert zwischen 90 % und 1 % des festgelegten Wertes verstanden, gefolgt von einer direkten Wiederherstellung dieser Spannung. Die Dauer des Spannungseinbruchs liegt zwischen einer halben Periode (10 ms) und einer Minute.

Wenn der Effektivwert der Spannung nicht unter 90 % des festgesetzten Wertes sinkt, wird dies als normaler Betriebszustand betrachtet. Sinkt die Spannung unter 1 % des festgesetzten Wertes, ist dies eine Unterbrechung.

Ein Spannungseinbruch ist somit nicht mit einer Unterbrechung zu verwechseln. Eine Unterbrechung entsteht zum Beispiel nach Ansprechen einer Sicherung (typ. 300 ms). Der Netzausfall verteilt sich in Form eines Spannungseinbruchs über das restliche Verteilernetz fort.

Die Abbildung verdeutlicht den Unterschied zwischen einem Einbruch, einer kurzen Unterbrechung und einer Unterspannung.

Abb.: Kritischer Spannungseinbruch mit Fertigungsstillstand
Abb.: Kritischer Spannungseinbruch mit Fertigungsstillstand

Verursacht werden Spannungsschwankungen durch:

  • Kurzschlüsse
  • Ein- und Ausschaltvorgänge großer Lasten
  • Starten von Antrieben (größerer Last)
  • Laständerungen bei Antrieben
  • Gepulste Leistungen (Schwingungspaketsteuerungen, Thermostatsteuerungen)
  • Lichtbogenöfen
  • Schweißmaschinen
  • Einschalten von Kondensatoren

Spannungseinbrüche können zum Ausfall von Computersystemen, SPSAnlagen, Relais und Frequenzumrichtern führen. Bei kritischen Prozessen kann schon ein einzelner Spannungseinbruch hohe Kosten verursachen, insbesondere kontinuierliche Prozesse sind hiervon betroffen. Beispiele hierfür sind Spritzgieß-, Extrusions-, Druckprozesse oder die Verarbeitung von Lebensmitteln wie Milch, Bier oder Erfrischungsgetränken.

Abb.: Das Anlaufen von Motoren kann zu einem Spannungseinbruch führen
Abb.: Das Anlaufen von Motoren kann zu einem Spannungseinbruch führen

Die Kosten für einen Spannungseinbruch bestehen aus:

  • Entgangenen Gewinnen durch Produktionsstillstand
  • Kosten für das Nachholen von Produktionsausfällen
  • Kosten für eine verspätete Auslieferung von Produkten
  • Kosten für verloren gegangene Rohmaterialien
  • Kosten für Schäden an Maschinen, Geräten und Matrizen
  • Wartungs- und Personalkosten

Zuweilen laufen Prozesse in unbemannten Bereichen ab, in denen Spannungseinbrüche nicht sofort bemerkt werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine Spritzgießmaschine unbemerkt zum Stillstand kommen. Wird dies später entdeckt, ist bereits großer Schaden entstanden. Die Kunden erhalten die Produkte zu spät und der Kunststoff in der Maschine ist ausgehärtet.

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