Versuch Nr.5. Simulation von leitungsgebundenen Störungen

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1 Versuch Nr.5 Simulation von leitungsgebundenen Störungen 1 Aufgabenstellung 1.1 Kontrolle des Aufbaus der Prüf- und Messgeräte 1.2 Anschluss der Prüfling (EUT) 1.3 Anschluss und Überprüfung der Sicherheitskreise 1.4 Auswahl des Prüfprogramms (durch Betreuer) 1.5 Durchführung der EMV- Prüfung Geräteprüfung Es soll ein Computer- Monitor mit und ohne Netzfilter mittels Einkopplung von Burst- und Surge- Signalen auf die Netzzuleitung dahingehend überprüft werden, bis zu welcher Prüfschärfe keine Beeinflussungen auftreten Baugruppenprüfung Es soll ein Netzteil mit und ein Netzteil ohne CE- Kennzeichen mit dem Burstund Surgegenerator auf ihre EMV- Festigkeit überprüft werden Bauteilprüfung Es soll ein Durchführungskondensator (10x50 mm) mit dem -Burstgenerator bis Prüfschärfe 4 -Hybridgenerator bis zu Grenze seiner Belastbarkeit geprüft werden. 1.6 Festlegung der Anwendungsklasse 1.7 Feststellung der EMV- Festigkeit der Prüflinge (Ggf. Auswahl von Entstörmaßnahmen zur Verbesserung der EMV- Festigkeit). 1.8 Diskussion der Ergebnisse 2 Vorschriften -DIN VDE 0838, 0839, 0843, 0846, 0847, EN 50081, 50082, 55014, IEC , 4, 5, 8, 9 Seite 1

2 Allgemeines Ab dürfen nach dem EMV- Gesetz v nur Geräte und Bauteile in den Verkehr gebracht werden, die folgende Schutzanforderungen erfüllen: - Störfest gegenüber Störungen gem.: EN Begrenzung der Störaussendung gem.: EN leitungsgeführte Störfestigkeit gem.: ESD: IEC Burst: IEC SURGE: IEC ,8,8 Netzausfall: IEC Nach bestandener Prüfung (Typ- Prüfung für alle Geräte deren Eingangsstrom bis 16 A, bei Nennspannungen ab 220 V) wird das CE- Zeichen vergeben und das Gerät kann vertrieben werden. Im Bereich der Hochspannungstechnik befassen wir uns ausschließlich mit leitungsgebundenen Störungen und den damit verbundenen Störfestigkeitsprüfungen. Testarten: -SURGE: -Burst : -ESD : 1,2 µs / 50 µs, 10 µs / 700 µs (U max < 4 kv) 5/50 ns (U max < 4 kv) Einkopplung einer Gleichspannung mit Prüfpistole - Netzstörsimulation: Einkopplung von Spannungsschwankungen- und einbrüchen, sowie Frequenzvariation. Prüf- und Messgeräte - Impulsgenerator (Burst) - Hybridgenerator (SURGE) - Simulator zur Entladung statischer Energie (ESD) - Netzstörsimulator - Oszilloskop Seite 2

3 Bild 1: Blockschaltbild Bild 2: Geräteanordnung Gerätebeschreibung Hybridgenerator (SURGE) Der Hybridgenerator erzeugt an hochohmigen Prüfobjekten die nach IEC , 8, 9 geforderte Spannungsform bei Leerlauf: 1,2 µs / 50 µs (Bild 3a) und lässt an niederohmigen Prüfobjekten einen praxisnahem Kurzschlussstrom fließen: Ts / Tr = 8 µs / 20 µs (Bild 3b). Seite 3

4 Bild 3a: geforderte Spannungsform Bild 3b: praxisnaher Kurzschlussstrom Mit dem Hybridgenerator werden elektrische/ elektronische Geräte und Systeme in Hinsicht auf ihre Resistenz gegenüber hochenergetischen Spannungs- und Stromimpulsen geprüft. Derartige Impulse werden in der Praxis durch atmosphärische Entladungen, beim Schalten hoher induktiver Lasten oder bei Kurzschlüssen erzeugt und der Versorgungsspannung überlagert. Je nach Impedanz des angeschlossenen Gerätes überwiegt beim Eindringen des Impulses der Strom- bzw. Spannungsanteil. Bei entsprechenden Schutzschaltungen mit Varistoren oder Gasableitern überwiegt z.b. vor dem Ansprechen der Schutzschaltung der Spannungsanteil des Impulses; beim Ansprechen überwiegt der Stromanteil. Die Impulsform (Strom- Spannungsimpuls) wird daher nicht ausschließlich durch den Generator bestimmt, sondern ist stark abhängig von der Impedanz des Generators und der Koppelschaltung zur Impedanz des Prüflings (EUT). Burstgenerator Der Burstgenerator erzeugt breitbandige energiearme Schaltspannungen, die in der Praxis beim Abschalten von Relais- und Schützspulen und anderen induktiven Lasten entstehen. Diese haben Störungen bei Computern und unkontrolliertes Arbeiten von SPS- Anlagen oder Prozessorsteuerungen zur Folge. Bei der Prüfung werden sowohl Einzelimpulse vom Typ 1,2 ns / 50 ns (Anstiegszeit/Abfallzeit) als auch Impulsgruppen sogenannte Bursts vom Typ 5 ns / 50 ns verwendet. Diese sind den Bildern 4-6 dargestellt. Bild 4: Impulspakete Bild 5: Impulsgruppe Seite 4

5 Bild 6: Impulsform an 50 Ω Zur Überprüfung der Störfestigkeit von Geräten, Baugruppen oder Einzelbauteilen (Kondensatoren, Spulen, Widerstände etc.) können diese mit normgerechten Prüfimpulsen beaufschlagt werden. Dabei sind Amplituden bis 4 kv problemlos mit den vorhandenen Prüfgeneratoren erreichbar. Je nach Höhe der dabei ermittelten kritischen Spannung (Spannung, die den Prüfling gerade noch nicht beeinflusst, bzw. zerstört) wird die Einteilung in verschiedene Anwendungsklassen (Prüfschärfe), gem. der Tabelle 1, vorgenommen. Prüfschärfe Burst SURGE ESD 1 0,5 kv 0,5 kv 2,0 kv 2 1,0 kv 1,0 kv 4,0 kv 3 2,0 kv 2,0 kv 8,0 kv 4 4,0 kv 4,0 kv 15,0 kv Tabelle 1: Anwendungsklassen (Prüfschärfe) Prüfobjekte - Monitor mit und ohne Netzfilter - Netzteil mit und ohne CE- Kennzeichen - Durchführungskondensator Bewertung der Prüfergebnisse Die Prüfergebnisse können auf der Grundlage der Einsatzbedingungen und der Festlegung über die Funktion des Prüflings nach folgenden Merkmalen protokolliert werden: - keine Einschränkung des Betriebs oder der Funktion. - zeitweilige Einschränkung des Betriebs oder der Funktion, selbsterholend. - zeitweilige Einschränkung des Betriebs oder der Funktion, wobei zur Wiederherstellung des Betriebs ein Wiedereinschalten oder ein Eingreifen des Bedienungspersonals erforderlich ist. - bleibender Verlust der Funktion aufgrund von Zerstörung des Betriebsmittels oder seiner Komponenten. Seite 5