Vorladen der Kompensationskondensatoren

Bei einer Verdrosselung der Kondensatoren entsteht durch die LC-Reihenschaltung eine Spannungsüberhöhung am Kondensator, die vom Verdrosselungsgrad p abhängig ist. Dadurch wird eine separate Einrichtung zur Vorladung beziehungsweise zur Ladungserhaltung benötigt. Diese kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein:
•Hochsetzsteller: Als Eingangsspannung kann eine externe Hilfsspannung oder die gleichgerichtete Netzspannung verwendet werden. Hierbei ist die Verwendung zusätzlicher aktiver Elektronik notwendig.
•Spannungsverdoppler: Die passive Variante kann zum Beispiel als Villard- oder Delon-Schaltung ausgeführt sein. Bei beiden Varianten ist die Ausgangsspannung doppelt so hoch wie der Scheitelwert der Eingangsschaltung. Die Ausgangsspannung wird hier über einen nachfolgenden Spannungsteiler eingestellt.
•Transformator: Zum Beispiel ein Einphasen-Steuertransformator mit anschließender Gleichrichtung.

Bild 3 zeigt exemplarisch den Aufbau eines Kompensationszweigs einschließlich der Ladeschaltung. Die Vorladung beziehungsweise die Ladungserhaltung der Kondensatoren erfolgt über Dioden, welche für den doppelten Scheitelwert der Kondensatorspannungen auszulegen sind, und über Ladewiderstände, die zur Strombegrenzung bei ungeladenen oder ans Netz geschalteten Kompensationskondensatoren dienen. Das Übersetzungsverhältnis ü des Transformators kann man so wählen, dass die Leerlaufspannung dem Scheitelwert der Kondensatorspannung entspricht. Die Leerlaufspannung liegt hier im Fokus, da aufgrund der hochohmigen Ladewiderstände der Transformator quasi nicht belastet wird. In der Praxis empfiehlt es sich, die Leerlaufspannung etwas höher zu wählen und die Kondensatorspannung über einen Spannungsteiler zwischen dem Ladewiderstand sowie einem dem Kondensator parallel geschalteten Widerstand einzustellen. Dieser dient damit auch als Dauer-Entladewiderstand beim Abschalten der Anlage, wie es die DIN VDE 0560-1 definiert. Die zeitlich korrekte Zuschaltung der Kompensationskondensatoren erfordert eine Erfassung der Netzspannungen. Um sofort den stationären, eingeschwungenen Zustand zu erreichen, bedarf es bei unverdrosselter Ausführung einer Zuschaltung der vorgeladenen Kondensatoren zum Zeitpunkt des Scheitelwerts der Netzspannung. Ist eine Verdrosselung installiert, so ändert sich die Phasenverschiebung zwischen Kondensatorstrom und Netzspannung im stationären Zustand. Der Zeitpunkt der Zuschaltung müsste je nach Verdrosselung angepasst werden. In der Praxis kann man dies aber aufgrund der geringen Phasenverschiebung sowie der geringen zeitlichen Änderung der Netzspannung um den Scheitelpunkt vernachlässigen.