Mögliche Störungen bei induktiven Vorschaltgeräten

Wie erwähnt, bieten induktive Vorschaltgeräte eine ausgereifte, bewährte Technik mit geringem Störungs- und Schadensrisiko für die Netzspannung oder andere, gleichzeitig hieran betriebene Geräte. Eine mögliche Störquelle, die heute leichter als noch vor Jahren zu Schäden oder Fehlfunktionen empfindlicher moderner Geräte führen kann, ist der auf Grund der hohen Induktivität sehr große Selbst-Induktionsstoß beim Abschalten. Gewöhnlich wird dies keine Probleme verursachen, da solche Verbraucher kaum jemals gemeinsam mit Leuchtstofflampen an einem gemeinsamen Schalter betrieben werden, aber in einem Fall trat es doch auf. Dieser recht ungewöhnliche Schaden konnte nur wegen der exotischen Verschaltung auftreten (Bild 3.1), doch es bedarf auch der Erwähnung, dass es vielleicht etwas weniger exotisch ist, Leuchtstofflampen mit KVG parallel zu Halogenlampen mit elektronischen Transformatoren zu schalten. Es sind Fälle bekannt geworden, in denen Letztere wiederholt durch die Abschaltspitzen der Ersteren zerstört wurden, so dass ein spezielles Schutzgerät entwickelt wurde – ein Vorschaltgerät für das Vorschaltgerät so zu sagen. Dennoch hätte sich das Problem ebenso durch einen Kondensator parallel zur Leuchtstoffleuchte lösen lassen. Ein entsprechend bemessener Kompensations-Kondensator bildet mit dem Vorschaltgerät einen Resonanzkreis für Netzfrequenz, und der Strom schwingt beim Abschalten sanft aus. Mit einem kleineren Kondensator ist die Resonanz-Frequenz höher, und die Abschaltspitze wird »nur« erheblich gedämpft statt ganz zu verschwinden, doch die Höhe des Impulses ist für das Auftreten von Schäden nicht so entscheidend wie die Anstiegs-Steilheit, und die wird selbst durch eine sehr kleine Kapazität ganz erheblich flacher.

Stör-Aussendungen induktiver Vorschaltgeräte

Bild 3.1
Bild 3.1: Ungesunde Parallelschaltung elektronischer Last und stark induktiver Lasten an einem gemeinsamen Netzschalter

In einem anderen Fall hängte sich ein alter Commodore Computer ungefähr jedes zweite Mal auf, wenn die 18-W-Leuchtstofflampe im Bad eines Einfamilienhauses eingeschaltet wurde. Das Wohnhaus war nach dem TN-C-System verdrahtet, ohne separaten Schutzleiter, sondern mit »klassischer Nullung« in jeder Steckdose. Dies mag allein schon die Störung erklären oder zumindest dazu beigetragen haben, doch jedenfalls genügte ein Kondensator parallel zur Reihenschaltung aus Lampe und KVG, das Problem zu lösen.

Es bedarf noch der Erwähnung, dass beim Einschalten des Stroms in einer Induktivität keine Spannungs- oder Stromspitze auftritt. Die genannten Abstürze ereigneten sich auch nicht beim Druck auf den Lichtschalter, sondern wenn der Starter die Lampe zünden wollte, was im Prinzip den Ausschalt-Vorgang eines induktiven Stroms darstellt, durch den ein Spannungs-Impuls zum Zweck der Zündung bewusst herbei geführt wird (siehe Abschnitt »Startvorgang«).

Bild 3.2
Bild 3.2: Symmetrisches Vorschaltgerät

In einigen Fällen können empfindliche Geräte durch die auch bei Betrieb mit Netzfrequenz in der Röhre – als Gas-Entladungsstrecke – entstehende hochfrequente Strahlung gestört werden. Hier hilft manchmal einfaches Umpolen, so dass möglichst der Außenleiter am Vorschaltgerät und der Neutralleiter an der Lampe liegt (sonst hieße es »Nachschaltgerät«). Dies senkt die Wahrscheinlichkeit erwähnten Ärgers. Tritt er noch immer auf, so hilft manchmal ein so genanntes symmetrisches Vorschaltgerät mit in zwei Hälften aufgeteilter Induktivität, die an je ein Ende der Röhre gelegt werden (Bild 3.2). Darüber hinaus helfen nur noch die üblichen Funk-Entstörfilter, obwohl diese bei exzessivem Gebrauch wieder zu Problemen mit Ableitströmen führen können. Einschaltströme sind jedoch allgemein kein bei induktiven Vorschaltgeräten auftretendes Problem. Hierzu sind deren Einschaltströme nicht hoch genug. Eine Dämpfung lässt sich durch serielle Kompensation erreichen (Bild 2.10 unten), während bei Parallel-Kompensation der Einschaltstrom des Kondensators mit seinen sehr steilen Anstiegsflanken hinzu tritt, was sehr wohl zu Problemen führen kann.

In der Diskussion über die Strom-Oberschwingungen der EVG wird oftmals behauptet, auch KVG verursachten Strom-Oberschwingungen, was nicht ganz stimmt. Das KVG selbst, erst recht das VVG, stellt bei richtiger Auslegung ein lineares Bauteil dar, sofern es nicht im Bereich der magnetischen Sättigung des Eisens betrieben wird, was der EMV ebenso wie dem Wirkungsgrad gar nicht gut täte. Vielmehr verursacht das nicht lineare Verhalten der Lampe eine starke Verzerrung der Spannung an der Lampe (Bild 2.19, Bild 2.20), was jedoch wegen der hohen Induktivität des Vorschaltgeräts wenig Einfluss auf den Strom hat. Somit tritt an den Klemmen der kompletten Leuchte keine nennenswerte Störung auf. Die Neutralleiter-Belastung beträgt bei gleichmäßiger Verteilung von 58-W-Lampen auf die drei Außenleiter etwa 35% des Außenleiterstroms (Bild 3.3).

Bild 3.3
Bild 3.3: Betrieb dreier 58-W-Leuchtstofflampen mit induktiven Vorschaltgeräten an drei Außenleitern, Summe der drei Außenleiterströme als Neutralleiterstrom

Manchmal werden Geräusche als von induktiven Vorschaltgeräten ausgehende Störung genannt, doch dies ist, sofern es eintritt, auf mangelhafte Konstruktion oder Fertigung der Leuchte zurück zu führen. Ein fehlerfreies Vorschaltgerät verursacht für sich allein keine Geräusche, doch die Befestigung auf blechernem Untergrund muss sachgerecht ausgeführt werden: Stramm, aber mit Unterlegscheiben aus Gummi oder Kunststoff. Anderenfalls kann Netzbrummen auftreten.

Als weitere Störung wird oftmals das unvermeidbare Flackern mit doppelter Netzfrequenz angeführt. In einigen Fertigungsstätten, wo an schnell laufenden Maschinen gearbeitet wird, kann dies durch den so genannten Stroboskop-Effekt zu gefährlichen Situationen führen, weil diese Maschinen still zu stehen oder gar anders herum zu laufen scheinen. Dies lässt sich jedoch leicht durch Aufteilung der Lampen auf die drei Außenleiter oder einfach durch Anwendung der Duo-Schaltung (Abschnitt »Kompensation«) vermeiden. Ansonsten gilt die 100-Hz-Technik bei Fernsehgeräten als fortschrittlich und flimmerfrei und kann daher kaum als Argument gegen induktive Vorschaltgeräte gesehen werden.

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Empfindlichkeit induktiver Vorschaltgeräte gegen Störungen

Bild 3.4
Bild 3.4: Prüfschaltung zur Erzeugung eines Spannungs-Einbruchs

Dies ist ein kurzer Abschnitt. Leuchtstofflampen mit induktiven Vorschaltgeräten sind gegen übliche Netzstörungen nahezu unbegrenzt beständig. Die hohe, mit der Lampe in Reihe liegende Induktivität unterdrückt Spitzen, Transienten, Oberschwingungen und dergleichen. Das heißt, sind diese in der Netzspannung vorhanden, werden sie nur einen weit unterproportionalen Teil entsprechenden Stroms durch die Lampe zum Fließen kommen lassen.

Bild 3.5
Bild 3.5: Durch unsymmetrischen Spannungs-Einbruch verursachte Stromspitze

Was Ärger verursachen kann – nicht gerade Schäden, aber Flackern des Lichts – sind Spannungs-Einbrüche. Insbesondere wenn diese sich mehr oder weniger über eine Halbschwingung hinziehen, fällt der Strom während dieser Halbschwingung überproportional stark: Da der Strom während des Einbruchs fällt, steigt die Spannung an der Lampe (Bild 1.1) und beschleunigt und verstärkt das Fallen des Stroms noch. Folglich erreicht die Flussdichte im Eisenkern bei weitem nicht ihren regulären Scheitelwert, wodurch die nächste (umgekehrt gepolte) Spannungs-Halbschwingung, wenn sie halbwegs normal verläuft, eine abgemilderte Form von Einschaltstrom verursacht (Bild 3.5). So kann ein positiver Flicker entstehen, also Helligkeit über das normale Maß hinaus, selbst wenn ein Einbrechen der Spannung hierfür ursächlich war und die nächste Spannungs-Halbschwingung wieder normal verläuft. Trifft der Einschaltstrom eines nahen Verbrauchers (Bild 3.4) auf zwei aufeinander folgende Spannungs-Halbschwingungen zu etwa gleichen Teilen, so tritt nur ein »normaler« Strom-Einbruch mit folgendem Einbruch der Helligkeit ein, wenn auch wiederum wegen der inversen Charakteristik etwas über das proportionale Maß hinaus verstärkt (Bild 3.6). Dies wäre jedoch bei Glühlampen ähnlich, da hier mit der Leistung auch der Wirkungsgrad sehr stark einbricht.

Etwa das Gleiche tritt ein, wenn Gleichstrom-Einfluss eine leichte Unsymmetrie der Netzspannung verursacht. Ein älterer Föhn nutzt bei halber Leistung gewöhnlich nur eine Halbschwingung, und so kann an einem schwachen Netz eine Leuchtstofflampe sichtbar anfangen zu flackern, wenn der Föhn am selben Stromkreis mit halber Kraft läuft. Eine Messung brachte es schließlich an den Tag, dass eine Gleichspannungs-Überlagerung von 6 V auf der Netzspannung, entsprechend 2,7%, dem Strom einer 58-W-Leuchtstofflampe mit VVG einen Gleichstrom-Anteil in Höhe von 92 mA, entsprechend 18,1%, dem Netzstrom überlagert.

Bild 3.6
Bild 3.6: Durch näherungsweise symmetrischen Spannungs-Einbruch verursachter Einbruch des Stroms

Der »negative Widerstand« der Lampe führt auch zu einer überproportionalen Änderung der Helligkeit bei Abweichungen von der Nennspannung, während EVG einschließlich Kompakt-Leuchtstofflampen (KLL) für sich in Anspruch nehmen, dies durch ihre elektronische Regelung auszugleichen. Was von dem Versprechen übrig bleibt, ist Thema des Abschnitts »Stör-Einwirkungen auf EVG«. In jedem Fall aber ist der Helligkeits-Verlust bei Unterspannung immer noch geringer als der von Glühlampen, deren ohnehin schon sehr bescheidene Wirkungsgrade bei Unterspannung ins Jämmerliche abrutschen.

Dies ist jedoch wahrhaft schon alles, was bei induktiven Vorschaltgeräten eintreten kann. Geeignete Maßnahmen zur Begrenzung von Spannungsflicker – und größer dimensionierte Kabel und Transformatoren reichen hierzu meist schon aus – sollten zu Gunsten anderer Lasten ohnehin angebracht werden und mindern auch noch die Energie-Verluste im Netz. Schäden an Lampen oder induktiven Vorschaltgeräten auf Grund von Netzproblemen kommen praktisch nicht vor.

Zuverlässigkeit induktiver Vorschaltgeräte

Daher ist dieser Abschnitt noch kürzer als der voran gegangene. Das induktive Vorschaltgerät selbst wird wegen seines einfachen, derben Aufbaus und weil es gegen den eigenen Selbst-Induktionsstoß ohnehin beständig sein muss, kaum jemals Opfer von Überspannungen oder Transienten. Sicher kommt es vor, dass induktive Vorschaltgeräte auf Grund von Windungsschlüssen ausfallen, die Übertemperatur hervorrufen, die die Temperatur wiederum stärker ansteigen lassen und so fort. Es kann jedoch Wochen dauern, ehe dieser Vorgang lawinenartig anwächst und am Ende die Sicherung auslöst. Bis dahin wird der Fehler zumeist schon an seinem Schmorgeruch oder ungewöhnlichen Geräuschen erkannt worden sein, doch in keinem Fall geht von dem Vorschaltgerät (und der während des Vorgangs überlasteten Lampe) zu irgendeinem Zeitpunkt irgendeine Brandgefahr aus. Dies ist die einzige bei induktiven Vorschaltgeräten jemals vorgekommene Art von Ausfall, und er ist wirklich die Ausnahme.

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