Elektromagnetische Verträglichkeit

Transkript

1 Adolf J. Schwab Wolfgang Kürner Elektromagnetische Verträglichkeit 6., bearbeitete und aktualisierte Auflage. 4y Springer

2 1 Einführung in die Elektromagnetische Verträglichkeit Elektromagnetische Verträglichkeit, Elektromagnetische Beeinflussung Störpegel - Störabstand - Grenzstörpegel - Stördämpfung Logarithmierte bezogene Systemgrößen - Pegel Störpegel und Störabstand Statische und dynamische Störabstände digitaler Schaltkreise Grenzstörpegel für Emissionen Prüfpegel für Immissionen Stördämpfung : Natur der elektromagnetischen Beeinflussungen und ihrer Übertragungswege Gegentakt- und Gleichtaktstörungen Unsymmetrische, symmetrische und asymmetrische Spannungen Gegentaktstörungen Gleichtaktstörungen Erde und Masse Erde Masse Beschreibung elektromagnetischer Beeinflussungen im Zeit- und Frequenzbereich Darstellung periodischer Zeitbereichsfunktionen im Frequenzbereich durch eine Fourier-Reihe Darstellung nicht periodischer Zeitbereichsfunktionen im Frequenzbereich - Fourier-lntegral EMV-Tafel Übergang vom Zeitbereich in den Frequenzbereich Rückkehr vom Frequenzbereich in den Zeitbereich Berücksichtigung des Übertragungswegs 62 2 Störquellen Klassifizierung von Störquellen Schmalbandige Störquellen 67

3 IX Kommunikationssender HF - Generatoren für Industrie, Forschung, Medizin und Haushalt Funkempfänger - Bildschirmgeräte Rechnersysteme - Schaltnetzteile Netzrückwirkungen Beeinflussungen durch Starkstromleitungen Intermittierende Breitbandstörquellen Grundstörpegel in Städten KFZ-Zündanlagen Gasentladungslampen Kommutatormotoren Hochspannungsfreileitungen Transiente Breitbandstörquellen Elektrostatische Entladungen Geschaltete Induktivitäten Transienten in Niederspannungsnetzen Transienten in Hochspannungsnetzen Transienten in der Hochspannungsprüftechnik und Plasmaphysik Blitze - LEMP Nuklearer elektromagnetischer Puls - NEMP Umgebungsklassen Leitungsgebundene Störungen Störstrahlung 97 3 Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen Galvanische Kopplung Galvanische Kopplung von Betriebsstromkreisen Erdschleifen Kopplungsimpedanz von Mess- und Signalleitungen ~ Rückwärtiger Überschlag Kapazitive Kopplung Induktive Kopplung Elektromagnetische Leitungskopplung Elektromagnetische Kopplung zweier Leitungen Elektromagnetisch gekoppelte Mehrleitersysteme Strahlungskopplung Abstrahlung durch Gleichtaktströme Abstrahlung durch Gegentaktströme Erdung von Kabelschirmen Identifikation von Kopplungsmechanismen Beschreibung von Kopplungsmechanismen mit Hilfe numerischer Methoden 154

4 X Inhaltsverzeichnis 4 Passive Entstörkomponenten Filter Wirkungsprinzip - Filterdämpfung Filter für Gleich- und Gegentaktstörungen Filterresonanzen Dissipative Dielektrika und Magnetika Filterbauformen Kondensatoren Drosseln LC-Filter Überspannungsableiter Varistoren Silizium-Lawinendioden Funkenstrecken Hybrid-Ableiterschaltungen Optokoppler und Lichtleiterstrecken Trenntransformatoren Elektromagnetische Schirme Natur der Schirmwirkung - Nahfeld, Fernfeld Schirmung statischer Felder Elektrostatische Felder Magnetostatische Felder Schirmung quasistatischer Felder Elektrische Wechselfelder Magnetische Wechselfelder Schirmung elektromagnetischer Wellen Schirmmaterialien Schirmzubehör Dichtungen für Schirmfugen und geschirmte Türen Kamindurchführungen, Wabenkaminfenster, Lochbleche Netzfilter und Erdung Geschirmte Räume für messtechnische Anwendungen Reflexionsarme Schirmräume - Absorberräume Moden verwirbelungskammern TEM-Messzellen GTEM-Zellen Theorie elektromagnetischer Schirme Analytische Schirmberechnung Theoretische Grundlagen Zylinderschirm im longitudinalen Feld 239

5 XI Zylinderschirm im transversalen Feld Zylinderschirm im elektromagnetischen Wellenfeld Kugelschirm im elektromagnetischen Wellenfeld Impedanzkonzept Klassische Betrachtungsweise Reflexionsdämpfung 266 * Absorptionsdämpfung Dämpfungskorrektur für multiple Reflexionen Erweitertes Impedanzkonzept Zusammenfassung des Impedanzkonzepts EMV-Emissionsmesstechnik Messung von Störspannungen und -strömen Messung von Störfeldstärken Antennen E-Feld Antennen Breitbandantennen H-Feld Antennen Schnüffelantennen Feldsonden Antennen-Symmetrierübertrager Messgelände und Messplätze Messung von Störleistungen EMB-Messgeräte Störmessempfänger Spitzenwertanzeige Quasi-Spitzenwertanzeige Mittelwertanzeige Effektivwertanzeige T Einfluss der Empfängerbandbreite auf die Anzeige von Schmal- und Breitbandstörungen Spektrumanalysatoren Messunsicherheit in der EMV Automatisierte EMV-Messplätze EMV-Störfestigkeitsprüftechnik Simulation leitungsgebundener Störgrößen Simulation von Niederfrequenzstörungen in Niederspannungsnetzen (ms-impulse) Simulation breitbandiger energiearmer Schaltspannungsstörungen (Burst) 332

6 XII Inhaltsverzeichnis Simulation breitbandiger energiereicher Überspannungen (Hybridgenerator) Simulatoren für elektrostatische Entladungen (ESD) Simulation schmalbandiger Störungen Kommerzielle Geräte Simulation quasistatischer Felder und elektromagnetischer Wellen Simulation schmalbandiger Störfelder Spezialantennen, offene und geschlossene Wellenleiter Verstärker Simulation breitbandiger elektromagnetischer Wellenfelder Simulation quasistatischer Felder und elektromagnetischer Wellen durch Strominjektion Strominjektionsprüfungen an Kabeln und Gehäuseschirmen Prüfung der Störempfindlichkeit von Geräten durch Strominjektion in deren Kabelbäume EMV-Entstörmittelmessungen Schirmdämpfung von Kabelschirmen Schirmdämpfung für quasistatische Magnetfelder (Kopplungsimpedanz) Schirmdämpfung für quasistatische elektrische Felder (Transjer- Admittanz) Schirmdämpfung für elektromagnetische Wellen (Schirmungsmaß) Schirmdämpfung von Gerätegehäusen und Schirmräumen Intrinsic-Schirmdämpfung von Schirmmaterialien Koaxiale TEM-Messzelle mit durchgehendem Innenleiter Koaxiale TEM-Messzelle mit gestoßenem Innenleiter Doppel TEM-Messzelle Schirmdämpfung von Dichtungen Reflexionsdämpfung von Absorberwänden Filterdämpfung Repräsentative EMV-Probleme Entstörung von Magnetspulen Beschaltung gleichstrombetriebener Magnetspulen Beschaltung wechselstrombetriebener Magnetspulen Funkentstörung von Universalmotoren Elektrostatische Entladungen Netzrückwirkungen Blitzschutz - Blitzschutzzonen-Konzept Pulse Power Technik - Hochspannungslaboratorien Messungen mit Differenzverstärkern 413

7 XIII 10.8 EMV von komplexen Systemen EMV-gerechter Schaltschrankbau in der Steuerungstechnik Analyse von EMV-Problemen komplexer Systeme im Flugzeug EMV in der Medizintechnik 423 lo.lowirkung elektromagnetischer Felder auf Organismen EMV gerechter Entwurf elektronischer Baugruppen Leiterplattenwahl Intrasystem-Beeinflussungen Störsignalverkopplungen über gemeinsame Impedanzen Ausführung der Stromversorgungsleitungen Stützung der Versorgungsspannung Gestaltung der Schaltungsmasse Übersprechen zwischen parallelen Leiterbahnen Nebensprechen und Gegensprechen Allgemeine Maßnahmen zur Reduzierung des Übersprechens Signalreflexionen auf langen Leitungen Vermeidung von Reflexionen durch Leitungsführung Anpassnetzwerke Intersystem-Beeinflussung durch Störabstrahlung Abstrahlung von Signalstromschleifen Abstrahlungsprobleme bei hochintegrierten Schaltungen Maßnahmen an Störquellen EMV-Normung und CE-Konformität Einführung in das EMV-Vorschriftenwesen EMV-Normungsgremien Normungsklassen Rechtliche Grundlagen der EMV- Normung Nachweis der Konformität mit dem EMV-Gesetz Benannte Stellen EMV-Normen EMV - Normen nach Problemkreisen geordnet EMV-Normen nach Europanormen geordnet Wichtige Anschriften 504 Literatur 507 Index 535