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Netzfrequenz

Definition: die Frequenz der Schwingungen der Spannungen in einem Wechselstromnetz

Englisch: grid frequency

Kategorien: elektrische Energie, Grundbegriffe

Formelsymbol: f

Einheit: Hertz (Hz)

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 17.11.2012; letzte Änderung: 21.06.2018

Die meisten Stromnetze, insbesondere die großen Verbundnetze, werden mit Wechselstrom (bzw. Drehstrom) betrieben. Dort oszilliert die elektrische Spannung ungefähr sinusförmig mit einer gewissen Frequenz. In Europa wird für das öffentliche Netz eine Netzfrequenz mit dem Nennwert von 50 Hz (Hertz) verwendet, d. h. die Spannung führt 50 Oszillationen pro Sekunde durch. (Pro Sekunde gibt es 50 positive und negative Halbwellen der Spannung.) In den USA dagegen werden 60 Hz verwendet.

Für Bahnstrom wird in Europa eine ca. dreimal niedrigere Frequenz von 16,7 Hz verwendet (früher 16 2/3 Hz, also genau ein Drittel von 50 Hz). Dies war früher für die Realisierung leistungsstarker Lokomotiven vorteilhaft, aber die Koppelung an das öffentliche Stromnetz erfordert dann aufwendige Umformeranlagen. Heute verbleibt dieser Nachteil, während der genannte Vorteil entfällt. Eine Umstellung auf 50 Hz wäre aber sehr aufwendig und wird deswegen zumindest nicht in naher Zukunft erfolgen.

Regelung der Netzfrequenz (Frequenzhaltung)

Die Netzfrequenz muss in engen Grenzen konstant gehalten werden. Hierzu müssen die Einflüsse variabler Lasten und Einspeisungen ggf. mit Hilfe von Regelenergie kompensiert werden. Die Details erklärt der Artikel über Frequenzregelung im Stromnetz.

Die Abweichungen der elektrischen Spannung von einer Sinusschwingung mit der Nennfrequenz können als ein zeitlich variabler Phasenfehler beschrieben werden oder auch im Sinne einer fluktuierenden instantanen Frequenz, zu unterscheiden von einer Fourier-Frequenz.

Andere Frequenzanteile im Netz

Wenn von Phasenfehlern abgesehen wird, führt die Netzspannung zur Hauptsache eine sinusförmige Schwingung mit der Netzfrequenz durch. Jedoch enthält sie auch diverse andere Frequenzkomponenten:

Eine genaue Messung der Netzfrequenz erfordert, dass man Einflüsse dieser anderen Frequenzkomponenten auf die Messgenauigkeit mit geeigneten Mitteln (z. B. Filtern und Schwellwertschaltern) unterdrückt.

Ein Aspekt der Versorgungsqualität ist, dass die Abweichungen von einer rein sinusförmig schwingenden Netzspannung gewisse Grenzen nie oder nur sehr selten überschreiten.

Relevanz der Netzfrequenz für diverse Verbraucher

Manche elektrische Verbraucher werden durch die Netzfrequenz direkt beeinflusst:

Für viele andere Verbraucher und Apparate ist die Netzfrequenz weitgehend belanglos. Die gilt z. B. für die meisten Schaltnetzteile (z. B. in Computern) ebenso wie für Glühlampen und Heizstrahler.

Literatur

[1]http://www.netzfrequenzmessung.de/: Anzeige der momentanen Netzfrequenz im europäischen Verbundnetz, mit diversen Zusatzinformationen
[2]Netzfrequenz bei swissgrid, wo die langfristige Netzzeitabweichung minimiert wird

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Frequenzregelung im Stromnetz, Wechselstrom, Drehstrom, Stromnetz, Verbundnetz, Regelenergie
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Grundbegriffe

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