Netzsimulation bis 210 kVA für Labor und Leistungselektronik
Netzsimulationen bis 210 kVA bilden definierte AC-Netzbedingungen für Labor, Entwicklung, Validierung und Produktion nach. Ein programmierbarer AC-Netzsimulator variiert Spannung, Frequenz und – je nach Ausführung – Phasenlage, Spannungseinbrüche und Oberwellen. Damit prüfen Sie Netzteile, Ladegeräte, On-Board-Charger und andere elektrische Verbraucher unter reproduzierbaren Bedingungen. In der Auswahl stehen Chroma-AC-Quellen sowie regenerative Netzsimulatoren von ITECH Electronics.
Entscheidend sind die benötigte Scheinleistung, der Strom je Phase, Einschaltspitzen und der Energiefluss des Prüflings. Für einphasige und dreiphasige Prüfungen sind unterschiedliche Anschluss- und Leistungsgrenzen zu beachten. Gibt ein Wechselrichter, Speicher oder V2G-Ladegerät Energie zurück, muss die gewählte Quelle dafür ausdrücklich freigegeben sein. AC, DC und AC+DC sowie Netzfehlersimulation sind modellabhängige Funktionen. Die Auswahl reicht vom kompakten Laborgerät bis zu Ausführungen mit 210 kVA für die Leistungselektronikprüfung. Maßgeblich sind Nennleistung und Betriebsgrenzen des konkreten Modells; die Integration in einen vollständigen Prüfstand wird separat als System ausgelegt.
Netzsimulatoren bis 210 kVA auswählen
Welche Netzsimulation bis 210 kVA passt zu Ihrer Prüfaufgabe?
Beginnen Sie mit dem Betriebsfall Ihres Prüflings. Die folgende Zuordnung verbindet typische Anwendungen mit den dafür erforderlichen Eigenschaften.
| Ihre Prüfaufgabe | Passende Eigenschaften |
|---|---|
| Netzteile, Haushalts- und Industriegeräte | Nennspannung, Unter- und Überspannung sowie 50-/60-Hz-Betrieb reproduzieren. Einschaltstrom, Wirkungsgrad und Wiederanlauf nach einem Spannungseinbruch prüfen; die Quelle muss den benötigten Spitzenstrom liefern können. |
| Ladegeräte und On-Board-Charger (OBC) | Einphasige oder dreiphasige Versorgung, Leistungsfaktor, Strom je Phase und Ladeleistung gemeinsam betrachten. Phasenausfall und Unsymmetrie nur mit einer dafür geeigneten Phasensteuerung nachbilden. |
| Wechselrichter und bidirektionales Laden | Für Photovoltaik-Wechselrichter, Batteriespeicher und Vehicle-to-Grid (V2G) ist Energieaufnahme durch den Simulator erforderlich. Bidirektionale AC-Stromversorgungen bieten dafür einen eigenen Auswahlweg; eine normale AC-Quelle ist nicht automatisch rückspeisefähig. |
| Automatisierte Serienprüfung | Gespeicherte Prüfsequenzen, definierte Trigger, Messrückmeldungen und passende Schnittstellen auswählen. Für die Integration in vollständige Prüfstände und abgestimmten Systemausbau führt der Weg zu Netzsimulationssystemen. |
kVA, Phasenstrom und Spitzenstrom richtig dimensionieren
Die Kategoriegrenze von 210 kVA beschreibt Scheinleistung. Sie sagt allein weder aus, wie viel Wirkleistung der Prüfling umsetzt, noch wie viel Strom in jeder Phase verfügbar ist.
| Kriterium | Technischer Nutzen |
|---|---|
| Wirkleistung und Leistungsfaktor | Für den gesamten Leistungsfaktor gilt PF = P/S. Ein Prüfling mit 10 kW und PF = 0,8 benötigt rechnerisch 12,5 kVA. Bei nicht sinusförmigen Strömen genügt cos φ als Maß für den Leistungsfaktor nicht. |
| Einphasiger Ausgang | Bei Effektivwerten gilt S = U · I. 30 kVA bei 230 V entsprechen rechnerisch rund 130 A. Dies ist ein Auslegungsbeispiel und keine Zusage, dass ein dreiphasiges 30-kVA-Gerät seine gesamte Leistung einphasig bereitstellt. |
| Dreiphasiger Ausgang | Bei symmetrischer Belastung gilt S = √3 · ULL · I. 30 kVA bei 400 V zwischen den Außenleitern entsprechen rund 43,3 A je Phase; 210 kVA entsprechen unter denselben Bedingungen rund 303 A je Phase. Bei ungleicher Last sind zusätzlich die Einzelphasengrenzen maßgeblich. |
| Niedrige Prüfspannung und Einschaltstrom | Bei gleicher Leistung steigt der Strom, wenn die Prüfspannung sinkt. Der nutzbare Spannungs-/Strombereich, eine mögliche Bereichsumschaltung und die Strombegrenzung entscheiden. Peak-Strom, Crestfaktor, Pulsdauer und Wiederholrate gesondert mit dem Einschaltprofil vergleichen. |
Netzfehlersimulation: Spannung, Frequenz und Wellenform
Ein aussagekräftiger Versuch beschreibt nicht nur den Fehlerzustand, sondern auch den Übergang hinein und die Rückkehr zur normalen Versorgung.
| Kriterium | Technischer Nutzen |
|---|---|
| Spannungseinbrüche und Unterbrechungen | Restspannung, Dauer, Startphasenwinkel, Übergangszeit und Wiederholabstand festlegen. Beobachten Sie Reset, Abschaltung, Datenverlust und Wiederanlauf des Prüflings. Eine langsame Sollwertänderung ist nicht automatisch ein normgerechter Spannungseinbruch. |
| Frequenzänderung und Phasenlage | Unter- und Überfrequenz sowie – soweit unterstützt – Frequenzrampen und Phasensprünge testen. Für dreiphasige Netzsimulation prüfen, ob Spannung und Winkel je Phase unabhängig programmierbar sind. |
| Harmonische und Interharmonische | Oberschwingungen sind ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz; Interharmonische liegen dazwischen. Frequenzbereich, Anzahl der Komponenten und maximale Wellenformamplitude bestimmen, welche Netzverzerrung sich tatsächlich erzeugen lässt. |
| Arbitrary Waveform und AC+DC | Eine Arbitrary-Waveform-Funktion kann definierte Kurvenformen bereitstellen. AC+DC beschreibt einen Wechselanteil mit Gleichspannungsanteil. Bandbreite, Amplitudenbegrenzung und Freigabe des Prüflings prüfen; die Funktion ist kein Nachweis für Rückspeisung. |
| Ausgangsimpedanz und Harmonischenanalyse | Eine variable Ausgangsimpedanz verändert das Verhalten der Quelle bei Belastung, soweit das Modell diese Funktion unterstützt. Harmonischenanalyse misst vorhandene Spektralanteile; sie ist von der aktiven Erzeugung von Harmonischen zu unterscheiden. Für gezielte Prüfungen müssen beide Funktionen getrennt spezifiziert werden. |
So wird aus einem Netzprofil ein belastbarer Prüfnachweis
Die Quelle erzeugt die Prüfbedingungen. Erst der dokumentierte Ablauf mit geeigneter Messung zeigt, wie sich der Prüfling unter diesen Bedingungen verhält.
| Kriterium | Technischer Nutzen |
|---|---|
| Vor dem Versuch | Prüflingskonfiguration, Versorgung, Lastzustand und Akzeptanzkriterien festlegen. Spannungen als L–N oder L–L kennzeichnen und die Referenzmessung am Prüflingsanschluss planen. |
| Während der Prüfung | Ausgangsspannung, Strom, Leistung und Ereigniszeitpunkte synchron erfassen. Leistungsmessgeräte helfen bei Wirkungsgrad und Netzaufnahme; für schnelle Übergänge ist eine geeignete zeitaufgelöste Messung erforderlich. |
| Wiederholbarkeit | Testsequenz, Firmware-/Softwarestand, Messbereich, Verkabelung und Prüflingstemperatur dokumentieren. Unterschiede zwischen Sollwert, tatsächlichem Ausgang und Prüflingsreaktion getrennt auswerten. |
| Automatisierung | SCPI oder andere dokumentierte Befehle, Trigger und Fehlerabfragen passend zur Prüfsoftware wählen. LAN, USB, GPIB und RS232 sind ausführungsspezifisch. Eine vorhandene Schnittstelle garantiert weder ein bestimmtes Timing noch einen fertigen Testablauf. |
| Remote Sense und Messstelle | Remote Sense kann bei unterstützten Geräten Spannungsabfälle zwischen Quelle und Prüfling ausgleichen. Zulässige Kompensation, Anschlussvorgaben und Verhalten bei unterbrochenen Sense-Leitungen prüfen. Die geregelte Spannung am Prüfling bleibt von einer unabhängigen Referenzmessung zu unterscheiden. |
Welche Normen sind für Netzstörfestigkeit relevant?
Die anzuwendende Produktnorm und der vereinbarte Prüfplan bestimmen die Prüfung. Die 210-kVA-Grenze ersetzt weder die Auswahl der Norm noch die Bewertung des Prüfaufbaus.
| Kriterium | Technischer Nutzen |
|---|---|
| IEC 61000-4-11 | Behandelt Spannungseinbrüche, Kurzzeitunterbrechungen und Spannungsschwankungen an 50-/60-Hz-Wechselspannungsnetzen für Geräte mit einem Bemessungseingangsstrom bis einschließlich 16 A je Phase. Die geforderte Generatorleistung und Dynamik sind gesondert zu prüfen. |
| IEC 61000-4-34 | Behandelt entsprechende Prüfungen bei mehr als 16 A je Phase. Entscheidend ist der Bemessungseingangsstrom des Prüflings, nicht allein die kVA-Nennleistung des Simulators. |
| IEC 61000-4-13 | Behandelt Störfestigkeit gegenüber Harmonischen und Interharmonischen einschließlich Netzsignalen am AC-Netzanschluss für Geräte bis einschließlich 16 A je Phase. Benötigte Frequenzen, Signalformen und Pegel anhand der anzuwendenden Ausgabe abgleichen. |
| Simulation und Konformitätsprüfung | Ein Datenblattverweis auf eine Norm bedeutet nicht, dass jede Konfiguration alle Prüfungen automatisch erfüllt. Zubehör, Generatorverhalten, Messunsicherheit und vollständiger Prüfablauf gehören zum Nachweis. Netzstörfestigkeit und die Messung ausgesendeter Netzrückwirkungen sind unterschiedliche Aufgaben. |
Chroma und ITECH: Funktionsumfang nach Serie auswählen
Ein AC-Netzsimulator, auch Grid Simulator genannt, muss zu Energiefluss und Testprofil passen. Die folgende Einordnung beschreibt die in der Kategorie vorhandenen Familien; Lieferumfang und Leistungsgrenzen sind modellbezogen zu prüfen.
| Serie / Merkmal | Einordnung für die Auswahl |
|---|---|
| Chroma 61500 | Programmierbare AC-Quellen mit Funktionen zur Netzstörungssimulation. Die vorhandenen Ausführungen 61501–61505 und 61507–61509 unterscheiden sich in Leistung, Spannung und Frequenzbereich. Wellenformgenerator, Harmonischenfunktionen und Ausgangsimpedanz anhand des konkreten Modells auswählen; AC/DC ist kein Beleg für Regeneration. |
| ITECH IT7900 / IT7900P | Regenerative Quelle-Senke-Konzepte für einspeisende Prüflinge. Die P-Ausführungen ergänzen definierte AC/DC-Lastbetriebsarten. Phasenzahl, Lastmodi und Schnittstellen nicht pauschal von einer Ausführung auf die andere übertragen. |
| ITECH IT7900EP | Die gelisteten E- und EP-Ausführungen umfassen Leistungen von 21 bis 210 kVA. Die Nennleistung des vollständigen Bestelltyps und seine zulässigen Betriebsarten entscheiden über die Auswahl. Geräteausführung, Energiefluss und Integration in den Prüfstand sind getrennt zu spezifizieren; ein hoher kVA-Wert allein beschreibt noch kein vollständiges Netzsimulationssystem. |
Typische Fragen
Ist jeder AC-Netzsimulator ein regenerativer Netzsimulator?
Nein. Spannung programmieren und vom Prüfling zurückgelieferte Energie aufnehmen sind unterschiedliche Fähigkeiten. Für Rückspeisung müssen Senkenbetrieb, zulässige Leistung und Betriebsbedingungen ausdrücklich dokumentiert sein.
Sind 210 kVA gleich 210 kW?
Nur bei einem Leistungsfaktor von 1 entsprechen sich die Zahlenwerte. Für andere Lasten gilt P = S · PF. Zusätzlich können Stromgrenzen, Temperatur und Betriebsart die nutzbare Leistung begrenzen.
Welche Angaben brauche ich für einen dreiphasigen Netzsimulator?
Spannung zwischen Außenleiter und Neutralleiter sowie zwischen zwei Außenleitern, Strom je Phase, Phasenwinkel, Neutralleiterbedarf und mögliche Unsymmetrie angeben. Gesamtleistung allein reicht nicht.
Kann ein normales Netzteil einen Spannungseinbruch simulieren?
Eine programmierbare AC-Quelle kann entsprechende Funktionsversuche unterstützen. Für einen normbezogenen Test müssen Übergangszeit, Restspannung, Startwinkel und Quellenverhalten den Anforderungen entsprechen.
Eignet sich die Kategorie für eine Wechselrichterprüfung?
Wenn der Prüfling Energie in den AC-Ausgang einspeist, benötigen Sie eine freigegebene Senkenfunktion. Ein geeigneter regenerativer Simulator kann Teil des Prüfaufbaus sein; Prüfsoftware, Schutz und weitere Komponenten richten sich nach der Aufgabe.
Was muss ich für ein Angebot angeben?
Spannung und Frequenz, ein- oder dreiphasigen Betrieb, kW und Leistungsfaktor, Dauer- und Spitzenströme sowie Energiefluss nennen. Ergänzen Sie Fehlerprofile, Prüfstandschnittstellen, vorhandenen Netzanschluss und den gewünschten Prüfplan.
Netzsimulation bis 210 kVA passend auslegen
CME unterstützt die Auswahl anhand Ihres Lastprofils und Prüfplans. Mit Spannungsbereich, Strom je Phase, benötigter Scheinleistung, Einschaltprofil und den gewünschten Netzfehlern lässt sich die geeignete Geräteausführung bestimmen. Geben Sie ausdrücklich an, wenn der Prüfling Energie zurückspeist.
Prüfaufgabe mit CME besprechenWeitere programmierbare AC-Spannungsquellen finden Sie in der übergeordneten Kategorie. Für Systemintegration und Leistungsverbund siehe Netzsimulationssysteme, für Quelle-Senke-Betrieb bidirektionale AC-Stromversorgungen. Ergänzende Messung: Leistungsmessgeräte.