Elektromagnetische Verträglichkeit (Definition) Definition der EMV Schutzziele. Normenüberblick

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1 Elektromagnetische Verträglichkeit (Definition) Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist der moderne Oberbegriff für eine seit den Anfängen der Elektrotechnik bestehende, seither und insbesondere in den letzten Jahren rasant gewachsene Problematik. Unter EMV versammeln sich bekannte Phänomene wie Funkstörungen, Netzrückwirkungen, Überspannungen, elektromagnetische Beeinflussungen, Einstreuungen, etc. Die moderne EMV umfasst dabei die Störaussendung und die Störfestigkeit elektrischer Betriebsmittel. Zur Sicherstellung der EMV dienen Maßnahmen wie Erdung, Potentialausgleich, galvanische Trennung, Schirmung und Filterung. Definition der EMV Schutzziele Normenüberblick Elektrische Geräte unterliegen einer Vielzahl von Anforderungen, denen sie gerecht werden müssen. Diese Anforderungen sind für Deutschland in den Deutschen Industrienormen (DIN) und in den VDE-Normen (VDE) festgelegt. Als zuständige Normengremien sind nicht mehr nationale, sondern europaweite und internationale Normorganisationen relevant. Für die Normen von Geräten und Anlagen ist auf nationaler Ebene die deutsche Kommission Elektrotechnik (DKE) zuständig. Auf internationaler Ebene gibt es die Internationalen Elektrotechnischen Kommissionen (IEC) und EG-weit übernehmen die europäischen Komitees und übergeordnete Normeninstitutionen wie CEN, CENELEC, etc. diese Aufgabe, was dann zu Europäischen Normen (EN) führt. Seit Anfang der 80ziger Jahre versucht man, diese verschiedensten Normungen zu ordnen und mittels technischen Harmonisierungsrichtilinien anzugleichen. Zur Orientierung in den Normen sind diese in Kategorien unterteilt. Es gibt: Basisnormen (Fach-) Grundnormen Produktnormen Falls eine passende Produktnorm besteht, so ist dieser in jedem Falle Vorrang zu gewähren. Gibt es keine eindeutige Gerätezugehörigkeit zu einer Produktfamilie, müssen die allgemein gültigen Grund- und Basisnormen eingehalten werden. In genau so einer Situation befindet man sich, wenn man versucht Solaranlagen zu klassifizieren. Es lässt sich nicht eindeutig festlegen, welche Normen für Solaranlagen zuständig sind, da die Anlagen aus vielen unterschiedlichen Komponenten bestehen. Es existiert bis zum heutigen Tag keine Produktnorm, die sich mit photovoltaischen Anlagen beschäftigt. Aus diesem Grund muss man geeignete Fachgrundnormen heranziehen. Hier sind für den Bereich der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) die Normen EN Teil 1 und 2 (VDE 0839 Teil 81-1 und 81-2) sowie die Normen EN und 2 (EN ersetzt durch EN /VDE 0839 Teil 6-2) zuständig (VDE 0839 Teil 82-1 und 2). Seite 1

2 Die EN Teil 1 beschäftigt sich mit der Störaussendung im Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie in Kleinbetrieben, während die EN Teil 2 für den industriellen Bereich zuständig ist. In diesen Normen werden umgebungsspezifische Grenzwerte für die leitungsgebundene und feldgebundene Störaussendung festgelegt. Während sich die eben genannten Normen mit der Störaussendung beschäftigen, sind die Normen EN und 2 (VDE 0839 Teil 82-1 und 2) für die Störfestigkeit von Geräten in spezifischen Umgebungen zuständig. Die Fachgrundnormen für Störaussendung im Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie in Kleinbetrieben (EN50081 Teil1 von 1992) und Industriebereich (EN50081 Teil 2 von 1993) Diese Normen legen die Grenzwerte für die Störaussendung von Geräten in den angegebenen Umgebungen fest. Die Störfrequenz bestimmt hier, ob es sich um eine leitungsgebundene oder um eine feldgebundene Störung handelt. Die Grenze liegt in diesen Normen bei 30 MHz. Der Unterschied zwischen diesen beiden verwandten Normen liegt darin, dass zwischen dem Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich und dem Industriebereich unterschieden wird. Charakteristisch ist für den industriellen Bereich ein erhöhtes Maß an elektromagnetischen Störungen, da hier oft Verbraucher mit großer Leistung geschaltet werden. Daher ist es logisch, dass hier eingesetzte Geräte eine höhere Störfestigkeit besitzen müssen, als Geräte die im Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich eingesetzt werden. Keine große Bedeutung wird dem Störphänomen der Rückwirkung auf das Versorgungsnetz zugeordnet. Da industrielle Anlagen direkt über das Mittelspannungsnetz und betriebseigene Umspannanlagen betrieben werden, breiten sich aufgrund der Filterwirkung eines Mittelspannungstransformators Störungen nicht so leicht bis auf das öffentliche Versorgungsnetz aus. Bei den beschriebenen Umgebungen in der EN können sich aufgrund der direkten Anbindung der Geräte an das öffentliche Niederspannungsnetz auftretende Störungen leicht über die Grenze der eigenen Wohnung bzw. Hauses ausbreiten. Des weiteren befinden sich in diesen Umgebungen Geräte, die eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen besitzen (z.b. Rundfunkgeräte). Deshalb sind hier die Grenzwerte für die zulässigen Störaussendungen auch schärfer als im industriellen Bereich. Um einen Überblick der Grenzwerte beider Normen zu erhalten, sind in den folgenden zwei Tabellen die Grenzwerte der leitungsgebundenen und feldgebundenen Störaussendungen beider Normen aufgelistet. Die Beschreibung der Messung, das Messverfahren und der Messaufbau sind in den Grundnormen, die in den Tabellen mit aufgeführt sind, beschrieben. Seite 2

3 Störaussendungs-Grenzwerte nach EN Teil 1von 1992: (Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbetriebe) Anschluss Frequenzbereich Grenzwerte Grundnorm Gehäuse Netzwechselstrom 30 bis 230 MHz 230 bis 1000 MHz 0 bis 2 khz 30 db (µv/m) in 10 m 37 db (µv/m) in 10 m 66 bis 56 db (µv)q * 0,15 bis 0,5 MHz 56 bis 46 db (µv)m * linear mit dem Logarithmus der Frequenz fallend 0,5 bis 5 MHz 5 bis 30 MHz 56 db (µv)q * 46 db (µv)m * 60 db (µv)q * 50 db (µv)m * Störaussendungs-Grenzwerte nach EN Teil 2 von 1993: (Industriebereich) EN ersetzt durch VDE 0878 Teil 22 EN ersetzt durch EN EN Ersetzt durch EN EN Anschluss Frequenzbereich Grenzwerte Grundnorm Gehäuse 30 bis 230 MHz 230 bis 1000 MHz 30 db (µv/m) Q * in 30 m 37 db (µv/m) Q * in 30 m EN 55011= VDE 0875 Teil 11 0,15 bis 0,5 MHz 79 db (µv)q * 66 db (µv)m * Netzwechselstrom 0,5 bis 5 MHz 73 db (µv)q * 60 db (µv)m * EN 55011= VDE 0875 Teil 11 5 bis 30 MHz 73 db (µv)q * 60 db (µv)m * Es fällt auf, dass in der EN Teil 1 keine Angaben zu den Grenzwerten für die leitungsgebundenen Störungen im Bereich von 0 bis 2 khz gemacht werden. Hier wird auf die Normen EN und 3-3 verwiesen. Diese regeln die Stromoberschwingungs-Grenzwerte und die Grenzwerte für Spannungsänderungen, die durch ein Gerät erzeugt werden dürfen. Diese niederfrequenten Störaussendungen können in die Gruppen Stromoberschwingungen sowie Spannungsschwankungen und Flicker aufgeteilt werden. Der Strom, den ein elektrisches Gerät dem elektrischen Niederspannungsnetz entnimmt oder einspeist, muss gewisse Qualitätsanforderungen erfüllen. Eine dieser Forderungen stellt den Gehalt an Oberschwingungen dar. Für jede Oberschwingung der Netzgrundfrequenz bis zur 40. Harmonischen existieren Grenzwerte in Abhängigkeit der jeweiligen Geräteklasse. Viele elektrische Verbraucher gewinnen ihre Betriebsspannung durch direkte Einweg- oder Zweiweggleichrichtung der Netzspannung mit anschließender Glättung durch eine große Kapazität. Seite 3

4 Aufgrund dieses Ladekondensators kommt es im Bereich der Netzspannungsspitze zu einem Stromfluss. Dies verursacht einen hohen Oberschwingungsanteil des Netzstromes. Wechselrichter in Photovoltaikanlagen die nach dem Pulsweitenmodulationsprinzip (das weitverbreiteste Prinzip) arbeiten, speisen kurze Ströme mit steilen Flanken in das Versorgungsnetz ein. Dies trägt zu einer starken Verringerung von Oberschwingungsanteilen bei, jedoch verschieben sich hier nur die EMV-Schwierigkeiten in einen höheren Frequenzbereich. Eine weitere Anforderung an den aufgenommenen oder eingespeisten Netzstrom ist sein zeitliches Verhalten. In Verbindung mit Beleuchtungskörpern kann durch einen schwankenden Netzstrom am Innenwiderstand des Netzes eine zeitlich variierende Netzspannungsschwankung verursacht werden, die zu Helligkeitsschwankungen und Flackern in der Lampe führt. Dies wird vom Menschen als extrem störend empfunden und kann zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Hierfür wird nach der EN eine statistische Auswertung der zeitlichen Schwankungen des Netzstromes und ein Vergleich mit den hierfür geltenden normativen Anforderungen gemacht. Oberhalb von 2 khz gelten dann die angegebenen Höchstwerte für die Hochfrequenzspannung in db (µv) auf der Netzleitung. Da bis zu einer Frequenz von 30 MHz und kurzen Anschlussleitungen (kurz gegenüber der Wellenlänge) die leitungsgebundene Ausbreitung überwiegt, reicht dies vollkommen aus. Gemessen wird die Hochfrequenzspannung, indem das Gerät auf einen speziellen Messplatz postiert und mittels einer sog. Netznachbildung mit dem Versorgungsnetz verbunden wird. Einen normkonformen Messaufbau zeigt Abbildung 12. Bezugsmasseplatte PC Messempfänger AC DC PV-Wechselrichter Tastkopf HF-Stromzange Netznachbildung DC-LISN mit Bezugsmasseplatte verbunden Abbildung 12: Aufbau zur Messung der AC und DC-seitigen Hochfrequenzspannung Seite 4

5 Das zu untersuchende Gerät wird auf einen 80 cm hohen, nichtleitenden Tisch mit einem Abstand von 40 cm zu einer mindestens 2 m x 2 m großen geerdeten leitfähigen Fläche (Metallwand) plaziert, die als Bezugsmasse dient. Zu anderen Metallflächen muss ein Abstand größer als 80 cm eingehalten werden. Die Netznachbildung wird als Messwertaufnehmer am Rand der Metallwand so aufgestellt, dass sie hochfrequenzmäßig z. B. über eine Metallfolie gut leitend mit der Bezugsmasse verbunden ist, und der Prüflingsanschluss einen Abstand von 40 cm zur Bezugsmasse einhält. Die äußere Begrenzung des Prüflings soll einen Abstand von 80 cm zur Netznachbildung nicht unterschreiten. Die Versorgungsleitungen verlaufen im Abstand von 40 cm parallel zur Metallwand. Der Messempfänger ist über ein geschirmtes Kabel mit der Netznachbildung verbunden. Die Netznachbildung besitzt auf der Prüflingsseite einen im gesamten Frequenzbereich von 150 khz bis 30 MHz definierten Ausgangswiderstand (50 Ohm parallel zu einer Reihenschaltung von 50 µh und 5 Ohm) und leitet die hochfrequenten Anteile der Spannung am Prüfling an einen Messempfänger weiter. Der Schaltplan einer Leitung der Netznachbildung ESH2-Z5 von Rhode & Schwarz zeigt Abbildung 13. L(L,L,N) Netz 2 µ F 250 µ H 50 µ H 8 µ F je 1,68 µ F L(L,L,N) PV-Wechselrichter 5 Ω 2 mh 50 Ω Messempfänger PE Abbildung 13: Netznachbildung von Rhode & Schwarz Zur Ermittlung reproduzierbarer Messergebnisse von elektromagnetischen Effekten ist es von besonderer Bedeutung, dass alle Messungen in einer bekannten definierten Umgebung mit dafür geeigneten Messwertaufnehmern und Messgeräten durchgeführt werden. Um bei Messungen der Hochfrequenzspannung den Einfluss unterschiedlicher Netzimpedanzen auszuschalten, schaltet man zwischen Netz und Prüfling eine solche Netznachbildung mit einer einheitlich definierten Netzimpedanz. Die Netznachbildung verhindert darüber hinaus die Verfälschung von Störspannungsmessungen durch vom Netz kommende Störungen durch eine HFtechnische Entkopplung. Bei Messungen der Störspannungen auf zusätzlichen Leitungen (bei Wechselrichtern die DC-Leitungen) ist normativ keine Netznachbildung vorgeschrieben. Die Messung wird vielmehr mit einem speziellen hochohmigen HF-Tastkopf oder mit Hilfe eines HF-Stromwandlers erfolgen. Seite 5

6 Es hat sich jedoch durch Untersuchungen gezeigt, dass in Hinblick auf eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, auch für Messungen an den DC-Leitungen eine spezielle Netznachbildung (DC-LISN) Vorteile bringt [1]. Um hier sowohl mit Tastkopf wie mit Stromzange vergleichbare Messungen durchzuführen, sollte diese Netznachbildung eine HF-Impedanz von 150 Ω besitzen, da die Grenzwerte für die Störspannung auf zusätzlichen Leitungen über einen Bezugswiderstand von 150 Ω miteinander verknüpft sind. Oberhalb von 30 MHz überwiegt dann die feldgebundene Abstrahlung von Störungen, da schon kurze Leitungen, Schlitze oder Gehäuseteile von Geräten als Sendeantenne wirken können. Elektromagnetische Wellen erfasst man mit Antennen, die an ihren Klemmen eine der zur messenden Feldstärke proportionale Spannung liefern. Den Faktor, der sich aus dem Verhältnis der gesuchten Störfeldstärke zur gemessenen Störspannung ergibt, bezeichnet man als Antennenfaktor. Für die Messung von Störfeldstärken benötigt man ein geeignetes Messgelände. An das Messgelände werden besondere Anforderungen u. a. hinsichtlich der Leitfähigkeit des Bodens und einzuhaltender Mindestabstände zu in der Nähe befindlichen reflektierenden Objekten gestellt. Als Messgelände kommen zunächst Freifelder in Frage. Eine solche Messanordnung ist in Abbildung 14 zu sehen. Bei zu großen Umgebungsstörungen durch Rundfunksender und andere Störquellen kann die Messung in Absorberkammern durchgeführt werden. Dies sind reflexionsarm ausgerüstete, abgeschirmte Räume. Polarisation V H Prüfling mit Netzkabel direkter Pfad Antenne Höhenscan Bodenreflexion Drehtisch Abbildung 14: Messung der Funkstörfeldstärke auf dem Freifeld Unter Berücksichtigung, dass die Gleichstromhauptleitung einer PV-Anlage zusammen mit der Verdrahtung der PV-Generatoren mehrere 10 m Länge aufweisen kann, ist es leicht einzusehen, dass hier die Gefahr einer feldgebundenen Störabstrahlung durchaus gegeben ist. Seite 6

7 Zur Bestimmung dieser sog. Funkstörfeldstärke wird der Prüfling bei der Messung auf dem Freifeld im Abstand von 10 m (EN ) oder 30 m (EN ) untersucht. Über eine kalibrierte Breitbandantenne wird die vom Prüfling erzeugte Funkstörfeldstärke in db (µv/m) mit Hilfe eines Messempfängers gemessen. Dabei ist darauf zu achten, dass bei Überlagerung des direkten Pfades und der Bodenreflexion immer ein Maximum der Feldstärke gesucht werden muss. Hierbei wird die Höhe des Antennenmastes variiert. Um horizontal und vertikal polarisierte Signale zu erfassen, wird die Empfangsantenne dementsprechend gedreht. Ein Funkstörmessempfänger ist im wesentlichen ein abstimmbarer selektiver Spannungsmesser für Hochfrequenzspannungen. Er arbeitet nach dem Überlagerungsprinzip (Superheterodynprinzip), das auch jedem Ton- und Fernsehrundfunkempfänger zu Grunde liegt. Je nach eingestelltem Bewertungsglied wird der Spitzenwert, der Quasi-Spitzenwert oder der arithmetische Mittelwert angezeigt. Die Spitzenwertanzeige zeigt die maximale Amplitude der gleichgerichteten Ausgangsspannung des ZF-Verstärkers an, kalibriert in Effektivwerten einer sinusförmigen Störspannung, die die gleiche Richtspannung ergibt. Der Quasispitzenwert bewertet die Störspannung in der Weise, dass die Anzeige dem physiologischen Störeindruck des menschlichen Ohrs, der durch eine Pulsstörung beim Radio- und Fernsehempfang entsteht, entspricht. Dieser Eindruck hängt von der Pulsfolgefrequenz ab und hat Hochpasscharakteristik. Die Mittelwertanzeige zeigt den arithmetischen Mittelwert an. Bei Messung eines stationären Signals liefert immer die Spitzenwert-Messung den höchsten und die Mittelwert-Messung den geringsten Pegel. Für normgerechte Messungen sind in der Regel Quasi-Spitzenwert- und Mittelwert-Messungen vorgeschrieben. [1]: Trümper, T.: Messverfahren zur vergleichbaren Bewertung leitungsgebundener EMV-Störungen..., 13. Symposium PV-Solarenergie, Staffelstein, 1998 Die Fachgrundnorm für Störfestigkeit im Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie in Kleinbetrieben (EN von 1997) und industrieeller Umgebung (EN von 1995; ersetzt durch EN von 1999) Diese Normen legen Anforderungen zur Störfestigkeit von Geräten gegen andauernde und impulsförmige, leitungsgeführte und gestrahlte Störgrößen, einschließlich der Entladung statischer Elektrizität fest. Die Anforderungen zur Störfestigkeit wurden so ausgewählt, dass bei Geräten, die für eine Verwendung im Wohnbereich, in Geschäfts- und Gewerbebereichen sowie in Kleinbetrieben auf der einen Seite und in einer industrieellen Umgebung andererseits vorgesehen sind, eine angemessene Störfestigkeit sichergestellt wird. Da es sich um Grundnormen handelt, werden hier keine genauen Kriterien für die Bewertungen der Ergebnisse gegeben. Allgemein kann aber gesagt werden, dass, wenn ein Gerät als Folge der in diesen Normen gemachten Prüfungen gefährlich oder unsicher wird, die Prüfung nicht bestanden worden ist. Als Bewertungsmaßstab für eine bestandene Prüfung kann die folgende Einteilung gemacht werden: Seite 7

8 Das Gerät arbeitet während und nach der Prüfung weiterhin bestimmungsgemäß. Gegebenenfalls tritt ein zulässiger Verlust der Betriebsqualität auf, der aber keinerlei Auswirkung auf die Funktion oder die Sicherheit des Gerätes haben darf. Das Gerät arbeitet nach der Prüfung weiterhin bestimmungsgemäß. Während der Prüfung darf eine Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens auftreten. Jedoch muss das Gerät danach wieder seine Funktion voll und ganz wahrnehmen, es dürfen sich keine vorher getroffenen Einstellungen selbstständig ändern. Ein zeitweiliger Funktionsausfall ist erlaubt, wenn die Funktion sich selbst oder durch Betätigung von Einstell- oder Bedienelementen wieder herstellt. Die Prüfungen in dieser Norm werden für Gehäuse und die diversen Anschlüsse separat durchgeführt. Störfestigkeits-Grenzwerte für Gehäuse nach EN von 1997: Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm Magnetfeld mit energietechnischer Frequenz 50 3 Hz A/m 80 bis 1000 Mhz Elektromagnetisches HF-Feld, 3 V/m amplitudenmoduliert 80 % AM (1 khz) 900+/-5 MHz Elektromagnetisches HF-Feld, 3 V/m pulsmoduliert 50 % Einschaltdauer 200 Wiederholfrequenz Hz Entladung statischer +/-4 bei Kontaktentladung Elektrizität +/-8 bei Luftentladung EN EN EN Störfestigkeits-Grenzwerte für Anschlüsse von Signal- Daten- und Steuerleitungen nach EN von 1997: Umgebungs- Phänomen Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-0,5 5/50 5 MHz V % AM (1kHz) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz EN EN Seite 8

9 Störfestigkeits-Grenzwerte für die Gleichstrom-Netzein- und -ausgänge nach EN von 1997: Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Stoßspannungen unsymmetrisch symmetrisch Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-0,5 5/50 5 1,2/50 (8/20) +/-0,5 +/-0,5 MHz V % AM (Ladespannung) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz T r/t h µs EN EN EN Störfestigkeits-Grenzwerte für die Wechselstrom-Netzein- und -ausgänge nach EN von 1997: Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Stoßspannungen unsymmetrisch symmetrisch Spannungseinbrüche Spannungsunterbrechnung Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-1 5/50 5 1,2/50 (8/20) +/-2 +/ > MHz V % AM (1 khz) KV (Ladespannung) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz T r/t h µs % Reduktion ms % Reduktion ms % Reduktion ms EN EN EN EN EN Störfestigkeits-Grenzwerte für Funktionserdeanschlüsse nach EN von 1997: Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-0,5 5/50 5 MHz V % AM (1 khz) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz EN EN Seite 9

10 Störfestigkeits-Grenzwerte für Gehäuse nach EN von 1995: Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm Magnetfeld mit energietechnischer Frequenz 50, Hz A/m 80 bis 1000 MHz Elektromagnetisches HF-Feld, 10 V/m amplitudenmoduliert 80 % AM (1kHz) Entladung statischer +/-4 bei Kontaktentladung Elektrizität +/-8 bei Luftentladung EN EN EN Störfestigkeits-Grenzwerte für Anschlüsse von Signal- Daten- und Steuerleitungen nach EN von 1995: Umgebungs- Phänomen Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Stossspannungen, unsymmetrisch (Leitung gegen Erde) Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-0,5 5/50 5 1,2/50 (8/20) +/-1 MHz V % AM (1kHz) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz t r/t h ns kv (Leerlaufspannung) EN EN EN Störfestigkeits-Grenzwerte für die Gleichstrom-Netzein- und -ausgänge nach EN von 1995: Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Stoßspannungen unsymmetrisch (Leitung gegen Erde) Symmetrisch (Leitung gegen Leitung) Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-2 5/50 5 1,2/50 (8/20) +/-0,5 +/-0,5 MHz V % AM (Ladespannung) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz T r/t h µs EN EN EN Seite 10

11 Störfestigkeits-Grenzwerte für die Wechselstrom-Netzein- und -ausgänge nach EN von 1995: Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Stoßspannungen Unsymmetrisch /Leitung gegen Erde) Symmetrisch (Leitung gegen Leitung) Spannungseinbrüche Spannungsunterbrechnung Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm ,15 bis /-2 5/50 5 1,2/50 (8/20) +/-2 +/ ,5 > MHz V % AM (1 khz) KV (Ladespannung) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz T r/t h µs % Reduktion Perioden % Reduktion Perioden % Reduktion Perioden EN EN EN EN EN Störfestigkeits-Grenzwerte für Funktionserdeanschlüsse nach EN von 1995: Umgebungs- Phänomen Hochfrequenz asymmetrisch Schnelle Transienten Prüfstörgröße Einheiten Grundnorm 0,15 bis /-1 5/50 5 MHz V % AM (1 khz) t r/t n ns Wiederholfrequenz khz EN EN Die Beschreibungen der Einzelprüfungen und ihre spezifischen Anforderungen werden in der jeweils genannten Grundnorm genauer beschrieben. Im Folgenden werden diese Grundnormen kurz vorgestellt. Prüfung der Störfestigkeit gegen die Entladung statischer Elektrizität (EN von 1995) Elektrostatische Entladungen entstehen durch die Berührung statisch aufgeladener Personen oder Geräte (Kleinmöbel) mit Bauelementen, Geräten o.ä. Dabei können Bauelemente - insbesondere FETs - und Geräte beschädigt oder zerstört werden. Beim Entladevorgang entsteht ein Entladestrom, der einen nur für ihn typischen Verlauf aufweist (Abbildung 15). Es ist die Überlagerung von zwei Vorgängen. Zum Einen der erste steile Stromimpuls, durch die Ladung der menschlichen Hand verursacht. Dieser liegt im Sub-Nanosekundenbereich. Zum Anderen ein energiereicher Impulsverlauf, der die Ladung des menschlichen Körpers repräsentiert und im Nanosekundenbereich liegt. Die dabei auftretenden Spannungen können zum Teil in den zweistelligen kv-bereich gehen. Abbildung 16 gibt einen Überblick, auf welche Spannungen ein menschlicher Körper sich aufladen kann. Dabei hängt die Spannung von der rel. Luftfeuchte und vom Material ab. Seite 11

12 Abbildung 15: Typischer Entladestromverlauf einer elektrostatischen Entladung Abbildung 16: Spannungen, auf die sich Menschen aufladen können. Die Nachbildung des Impulses geschieht mit einer speziellen ESD-Pistole (ElectroStatic Discharge). Seite 12

13 Damit werden Gehäuse und Bedienelemente, bzw. von außen zugängliche Teile des Prüflings einer statischen Elektrizitätsentladung ausgesetzt. Unterschieden wird dabei zwischen Kontakt- und Luftentladung. Luftentladungen erfolgen auf Kunststoffteile und Kontaktentladungen auf berührbare Metallteile und Oberflächen. Die Prüfungen müssen mit steigender Prüfschärfe (Spannung) in beiden Polaritäten bis zur max. erforderlichen Prüfschärfe an verschiedenen Stellen des Prüflings durchgeführt werden. Prüfung der Störfestigkeit gegen gestrahlte hochfrequente elektromagnetische Felder (EN von 1998) Am Einsatzort eines elektronischen Gerätes können HF-Felder bis zu einer gewissen Stärke auftreten. Das Gerät sollte unter Gegenwart einer definierten max. HF- Feldstärke noch eine definierte min. Betriebsqualität bieten. Um dies Nachzuweisen, wird das Gerät einer für die Umgebung (Wohnbereich oder Industriebereich) festgelegten elektrischen HF-Feldstärke im Frequenzbereich von 80 MHz bis 1 GHz ausgesetzt. Dabei soll das Signal zu 80 % amplitudenmoduliert sein. Ein Beispiel für ein unmoduliertes Signal zeigt Abbildung 17, ein zu 80 % moduliertes Abbildung 18. Um eine Beeinflussung oder Störung des Umfeldes auszuschließen, muss diese Prüfung in einem geschirmten Raum stattfinden. Abbildung 17: Unmoduliertes HF-Signal Seite 13

14 Abbildung 18: HF-Signal 80 % amplitudenmoduliert Prüfung der Störfestigkeit gegen schnelle transiente elektrische Störgrößen/Burst (EN von 1995) Wenn gemischt induktiv-kapazitive Lasten in elektrischen Versorgungsnetzen einoder ausgeschaltet werden, entstehen sog. Bursts. Die schnelle Unterbrechung des Stromflusses in einer solchen Last verursacht eine energieschwache Überspannung. Diese Überspannung breitet sich über Netz-, Daten- und Versorgungsnetzleitungen aus. Bei sich öffnenden Schaltern kommt es aufgrund der Prellwirkung mehrfach zu solchen Spannungsimpulsen, es entsteht ein Burstpaket. Die entstehende Überspannung überschlägt dabei zu Anfang des Schaltvorganges mehrfach die Luftstrecke des sich öffnenden Schalters. Nach einigen Überschlägen ist der Ausschwingvorgang derart abgeklungen, dass sich die Luftstrecke endgültig verfestigen kann. Diese Überspannungen sind energiearm, können aber angeschlossene Geräte oder Bauelemente stören oder sogar zerstören. Zur Prüfung der Immunität gegen derartige Bursts wird ein definiertes Testsignal verwendet, welches aus 15 ms langen Burstpaketen mit einer Wiederholperiode von 300 ms besteht. Jeder Einzelimpuls besitzt eine 5 ns lange Anstiegszeit und eine Halbwertszeit von 50 ns. Die Amplitude kann in Abhängigkeit des gewünschten Prüfschärfegrades zwischen 125 V und 2 kv variieren. Der Aufbau des Testplatzes ist normativ festgelegt. In Abbildung 19 sieht man den zeitlichen Verlauf eines Einzelburstimpuses, in Abbildung 20 den Verlauf einer genormten Impulsfolge. Seite 14

15 Abbildung 19: Zeitlicher Verlauf des Einzelburstimpulses Abbildung 20: Zeitlicher Verlauf der Impulsfolge Prüfung der Störfestigkeit gegen Stoßspannungen/Surge (EN von 1995) Energiereiche Überspannungen entstehen hauptsächlich durch Blitze und Schalthandlungen in Energie-Schaltanlagen. Sie breiten sich über Netz- und Datenleitungen aus. Diese Überspannungen können angeschlossene Geräte oder Bauelemente stören oder sogar meistens zerstören. Der sog. Surge-Impuls stellt die Nachbildung der Fernwirkung eines Blitzeinschlages bzw. von Schalthandlungen im elektrischen Versorgungsnetz dar. Charakteristisch für einen oft verwendeten Prüfimpuls ist eine Stirnzeit von T f =1,2 µs bei einer Halbwertszeit von T 2 =50 µs und Amplituden zwischen 500 V und 4 kv, bei einem Innenwiderstand von 2 oder 12 Ω. Seite 15

16 Neben diesem 1,2/50 Impuls wird gelegentlich noch der 10/700 Impuls für Einrichtungen der Telekommunikationstechnik verwendet. Abbildung 21 zeigt den genormten zeitlichen Verlauf des 1,2/50 Surge-Impulses. Abbildung 21: Verlauf des 1,2/50 Surge-Impulses Kommt es bei der Prüfung zu einem Überschlag, fließt der ebenfalls genormte Blitzstossstrom 8/20, mit T f =8 µs und T 2 =20 µs. Abbildung 22 zeigt diesen Verlauf. Abbildung 22: Verlauf des 8/20 Stoßstrom-Impulses Seite 16

17 Im oszillografischen Bild der Netzspannung ist die energiereiche Blitzstossspannung eindeutig zu erkennen (Abbildung 23). Abbildung 23: Blitzstossspannung im Verlauf der Netzspannung Es existieren in der EN vorgegebene Prüfschärfegrade mit Leerlaufspannungen im Bereich von 0,5 kv bis 4 kv und ein weiterer Prüfschärfegrad für besondere Anwendungsfälle. Wie die Angaben für Leerlaufspannung und Innenwiderstand schon vermuten lassen, kann ein Prüfling bei dieser Prüfung direkt beschädigt werden (bei den meisten anderen Prüfungen kann eine Beschädigung höchstens durch eine Fehlfunktion des Gerätes hervorgerufen werden). Prüfung der Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen, induziert durch hochfrequente Felder (EN von 1996) Die Norm beschreibt die Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen, induziert durch hochfrequente Felder. Die Norm legt Prüfschärfegrade für Betriebsmittel fest, die elektromagnetische Störungen von Hochfrequenz-Sendeanlagen im Frequenzbereich 150 khz - 80 MHz ausgesetzt sind. Es gibt insgesamt drei Prüfschärfegrade für die Effektivwerte der Leerlaufspannungen des unmodulierten Störsignals und einen weiteren Prüfschärfegrad für besondere Anwendungsfälle. Für die Prüfung wird dieses Signal zu 80% sinusförmig mit 1 khz amplitudenmoduliert (siehe auch Kurvenfomen in Abbildung 17 und 18). Bei dieser Störfestigkeitsprüfung werden die Störgrößen im Frequenzbereich von 150 khz bis 80 MHz direkt auf die Netzanschluss- und Signalleitungen eingekoppelt. Hintergrund dieser Prüfung ist, dass bei diesen Frequenzen davon ausgegangen werden kann, dass sich die elektromagnetischen Störfelder (hauptsächlich Sendefunkanlagen) nicht direkt in den Prüfling einkoppeln, da dessen Abmessungen wesentlich kleiner als die Wellenlängen der Störgrößen sind, sondern über die angeschlossenen und meist mehrere Wellenlängen langen Anschlussleitungen, die dann wie Antennen wirken. Seite 17

18 Für die Prüfung wird der Prüfling über ein Koppelnetzwerk an die Netzversorgung angeschlossen. Über dieses Koppelnetzwerk wird dann die Störgröße auf den Prüfling geschaltet. Dabei wird getrennt auf die Netzanschlussleitungen und Signalleitungen eingekoppelt, wofür jeweils unterschiedliche Koppelnetzwerke erforderlich sind. Die Signalamplituden betragen dabei 10 V bzw. 3 V. Prüfung der Störfestigkeit gegen Magnetfelder mit energietechnischen Frequenzen (EN von 1993) Magnetfelder, denen elektrische Einrichtungen ausgesetzt werden, können die bestimmungsgemäße Funktion der Einrichtungen und Systeme beeinflussen. Das Magnetfeld mit energietechnischer Frequenz entsteht durch Ströme mit energietechnischen Frequenzen in Leitungen oder in der Nähe von elektrischen Geräten. Es ist somit quasi überall präsent. Die Prüfung soll zur Beurteilung der Störfestigkeit von elektronischen Einrichtungen unter Betriebsbedingungen mit Magnetfeldern energietechnischer Frequenz dienen. Diese Art Störfeld ist das am häufigsten anzutreffende Störfeld. Energietechnische Frequenzen sind hierbei 16 2/3 Hz (Bahn), 400 Hz (Bordnetze von Flugzeugen und Schiffen) und insbesondere 50 Hz, bzw. 60 Hz (Netzfrequenz). Bis auf Ausnahmen ist hier nur die Prüfung mit dem 50 Hz Feld notwendig. Aufgrund der Bedeutung dieser Teilprüfung mit Störmagnetfeldern ist schon vor zwei Jahren im Rahmen einer Diplomarbeit an der Fachhochschule Aachen, Abteilung Jülich, ein Messplatz zur Prüfung von Geräten gegenüber Magnetfeldern energietechnischer Frequenz (50 Hz), impulsförmigen Magnetfeldern und gedämpft schwingenden Magnetfeldern (EN , -4-9 und 4-10) entwickelt worden (Entwicklung und Aufbau einer Prüfeinrichtung zur Prüfung elektrischer Betriebsmittel mit sinusförmigen und impulsförmigen magnetischen Störfeldern, Diplomarbeit von Frank Krichel an der FH-Jülich im Jahre 1999). Hier dient eine sog. Helmholtzspule mit quaderförmigen Volumen als Erzeugerspule für die geforderten Magnetfelder. An die Spule wird für jede Art von Störfeld ein separater Generator angeschlossen, der eine Stromform entsprechend des geforderten Magnetfeldes liefern kann. Für den Fall des magnetischen Störfeldes mit energietechnischer Frequenz (50 Hz) ist der Prüfaufbau laut Diplomarbeit auf Abbildung 24 zu sehen. In der Norm werden Prüfschärfegrade angegeben, die aufgrund von Umgebungsbedingungen und der geforderten Verfügbarkeit des Gerätes ausgewählt werden müssen. Es gibt 5 Prüfschärfegrade für magnetische Feldstärken im Bereich von 1 A/m bis 100 A/m für Störmagnetfelder mit energietechnischer Frequenz. Des weiteren einen zusätzlichen Prüfschärfegrad für besondere Anforderungen. Zur Erzeugung des Feldes wird hier ein handelsüblicher Schweißtransformator benutzt, da er bei kleinen Spannungen die notwendigen hohen Ströme durch die Spule treiben kann. Seite 18

19 Meßspule Generator Helmholtz-Spule I I Oszilloskop Zangenmeßgerät Drucker Meßspule Generator Helmholtz-Spule I I Oszilloskop Zangenmeßgerät Drucker Abbildung 24: Prüfaufbau zur Prüfung elektrischer Betriebsmittel gegen Störmagnetfelder energietechnischer Frequenz Prüfung der Störfestigkeit gegen impulsförmige Magnetfelder (EN von 1993) Impulsförmige Magnetfelder entstehen durch Blitzeinschläge in Gebäude und anderen metallischen Gebilden wie Antennenmasten, Masseanschlüssen, Masseflächen und durch einleitende Transienten bei Fehlern in Nieder-, Mittel- und Hochspannungsanlagen. In Hochspannungsschaltanlagen können impulsförmige Magnetfelder auftreten, wenn Schaltvorgänge an Sammelschienen und Leitungen mit Hilfe von Leistungsschaltern durchgeführt werden. Die Prüfung ist hauptsächlich bei elektrischen Einrichtungen in Stromversorgungsanlagen und in Fernwirkzentralen anwendbar. Sie ist ohne Bedeutung für Einrichtungen an normalen Stromverteilungsnetzen. Deshalb brauchen Wechselrichter von PV-Anlagen nicht nach dieser Prüfvorschrift gestestet zu werden. Auch hierin existieren vorgegebene Prüfschärfegrade. Seite 19

20 Anwendbar sind jedoch lediglich die Prüfschärfegrade 3 bis 5, von 100 A/m bis 1000 A/m und der Sechste, wieder für besondere Anforderungen. In Abbildung 25 sieht man den für diese Norm entwickelten Prüfaufbau. Surge-Generator Helmholtz-Spule Meßspule Meßshunt ushunt Uind I I Oszilloskop Drucker Abbildung 25: Prüfaufbau zur Prüfung elektrischer Betriebsmittel gegen impulsförmige Störmagnetfelder Zur Erzeugung des Magnetfeldes wird der gleiche Generator benutzt wie bei der Surge-Prüfung. Wird dieser bei der Prüfung über die Helmholtzspule nahezu kurzgeschlossen, so treibt er einen genormten Blitzstossstrom (8/20 µs) durch die Spule. Die Abbildung 26 zeigt einen gemessenen Verlauf dieses Stossstromes. 100% 90% 50% 10% 0% T=10 1 µ s T=29 2 µ s Abbildung 26: Genormter Stossstromverlauf Seite 20

21 Prüfung der Störfestigkeit gegen gedämpft schwingende Magnetfelder (EN von 1993) Gedämpft schwingende Magnetfelder entstehen, wenn Schaltvorgänge an Sammelschienen in Hochspannungsanlagen mit Hilfe von Trennern durchgeführt werden. Die Prüfung ist hauptsächlich bei elektrischen Einrichtungen in Hochspannungsanlagen anwendbar. Deshalb ist auch sie nicht zur Prüfung von PV- Anlagen notwendig. Die hier geltenden Prüfschärfegrade erstrecken sich von 10 A/m bis 100 A/m (Prüfschärfegrade 3 bis 5), auch hier wieder ergänzt durch einen für besondere Anwendungen. Abbildung 27 zeigt den in der Diplomarbeit entwickelten Prüfaufbau. Abbildung 27: Prüfaufbau zur Prüfung elektrischer Betriebsmittel gegen gedämpft schwingende Störmagnetfelder Zur Erzeugung des gedämpft schwingenden Stromes, wird hier ein bedämpfter elektrischer Schwingkreis benutzt. In Abbildung 28 ist dieser Schwingvorgang oszillographisch aufgezeichnet worden. Seite 21

22 Abbildung 28: Gedämpft schwingender Strom durch die Spule Prüfung der Störfestigkeit gegen Spannungseinbrüche, Kurzzeitunterbrechungen und Spannungsschwankungen (EN von 1994) Elektrische und elektronische Geräte können durch Spannungseinbrüche, Kurzzeitunterbrechungen und Spannungsschwankungen beeinflusst werden. Sie werden durch Fehlerzustände im Netz, in der Installation oder durch plötzliche Laständerungen verursacht. In einigen Fällen können zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Spannungseinbrüche oder Kurzzeitunterbrechungen auftreten. Spannungsschwankungen werden durch die am Netz angeschlossene, sich ständig ändernde Last fortwährend verursacht. Die Norm legt hier verschiedene Arten von Prüfungen fest, um die Auswirkungen von sprunghaften Änderungen der Spannung nachzubilden. Des weiteren wird eine Prüfung gegenüber allmählicher Änderung der Spannung beschrieben. Bei Spannungseinbruch und Kurzzeitunterbrechung werden Prüfpegel von 0, 40 und 70 % U N gefordert, d.h. die Netzspannung ist zu 100, 60 und 30 % vermindert. Diese Verminderung muss während 0,5 bis 50 Halbschwingungen der Netzfrequenz andauern. Abbildung 29 zeigt den zeitlichen Verlauf für einen Spannungseinbruch auf 70% für die Dauer von 10 Halbschwingungen. Abbildung 30 zeigt dagegen Spannungsschwankungen um 60% bzw. 100%. Seite 22

23 Abbildung 29: Spannungseinbruch Abbildung 30: Spannungsschwankungen Seite 23

24 Konkret auftretende EMV Probleme bei PV - Anlagen Quelle fast aller EMV mäßigen Störungen einer PV Anlage in Bezug auf Störimmission und Störemission ist der Wechselrichter. Er ist die aktive Komponente in einer Anlage. Eine weitere Rolle spielt der Laderegler bei Anlagen, die Energie erst mit Hilfe von Akkumulatoren zwischenspeichern, bevor sie verbraucht oder in ein Versorgungsnetz eingespeist wird, bzw. bei netzautarken Systemen. Oft findet man beide aktiven Teile in einem Gehäuse integriert. Die sich notwendigerweise im Wechselrichter befindliche Brückenschaltung aus entweder vier Ventilen mit ihren Freilaufdioden (B2) für eine Einphasenwechselrichtung oder sechs Ventilen mit ihren Freilaufdioden (B6) für eine Dreiphasenwechselrichtung, erzeugt durch das ständige Schalten großer Gleichströme beim Typ des netzgeführten Wechselrichters ein niederfrequentes Störsignal. Es ist typischerweise eine Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die herrschende Netzfrequenz, also im allgemeinen 100 Hz im 50 Hz Netz. Trotz der eigentlich recht langsamen Schalthandlungen wie z.b. in einem Laderegler (einige 100 Hz), einem netzgeführten oder natürlich kommutierendem Wechselrichter, kommt es aufgrund der steilen Flanken der herrschenden Signale zu hochfrequenten Spektralanteilen. Die Größe der Störungen im Frequenzspektrum hängt stark vom verwendeten Schaltungskonzept ab. Wechselrichter im Leistungsbereich bis 5 kw sind üblicherweise selbstgeführt. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation (PWM). Ihre Schaltfrequenzen liegen zwischen 8 und 30 khz. Diese werden bei einem Großteil der heute existierenden Anlagen in diesem kleineren Leistungsbereich von Privatpersonen in ihren Systemen betrieben. Aufgrund ihres Schaltungsprinzips treten bei ihnen im unteren Störfrequenzbereich (bis ca. 2 khz) kaum nennenswerte Probleme auf, während sie im oberen Bereich (größer 2 MHz) häufiger Ursache für EMV Probleme sind. Störsignale aller Wechselrichtertypen überlagern sich sowohl der Gleichspannungsseite als auch der Wechselspannungsseite, also dem angeschlossenen Versorgungsnetz. Auf der DC Seite betragen übliche Generatorhauptleitungslängen einige 10 m. Sie bestehen in der Regel aus zwei ungeschirmten Kupferleitungen. Ähnliches resultiert auch aus der Verdrahtung der einzelnen Solarzellen zu einem Panel. Hierbei kommen ebenfalls stattliche Längen zustande, da oft auch mehrere Panels in einer Anlage miteinander in Reihe mäanderförmig verdrahtet sind. Es können hier durchaus bei mittelgroßen Anlagen 200 bis 300 m zustande kommen. Diese Leitungen können unter Umständen die auf ihnen transportierten Störströme abstrahlen, da sie eine ausgeprägte Antennenstruktur besitzen. Es kommt dabei zu Resonanzen auf der Leitung, wenn die Wellenlänge der Störströme in den Bereich der Antennenlänge kommt. Hieraus resultiert eine feldgebundene Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen. Die abgestrahlte Störfeldstärke hat dabei typischerweise eine Frequenz von einem bis mehrere MHz. Abbildung 17 zeigt diese Art der Anordnung. Die Störgrößen lassen sich prinzipiell in zwei Kategorien einteilen. Der Solargeneratorspannung und natürlich auch der Netzwechselspannung überlagert sich eine sog. Gegentaktspannung. Gegentaktspannungen treiben Gegentaktströme, die in gleicher Richtung fließen wie die Nutzsignalströme, d.h. im Hin- und Rückleiter eines Kreises entgegengesetzte Richtung besitzen. Ihre physikalische Ursache liegt in einer magnetischen Kopplung, z.b. durch gemeinsame Impedanzen zweier Stromkreise. Auf der Gleichstromseite ist dies bei Seite 24

25 Photovoltaikanlagen als Speisung einer Rahmenantenne vorstellbar. Der Solargenerator spannt ja, wie in Abbildung 31 zu sehen, eine relativ große Fläche auf (gestrichelte Fläche). Die Generatorhauptleitung hingegen spannt keine große Fläche auf, wenn die Plusund Minusleitung eng beieinander verlegt werden. Damit werden Gegentaktstörungen hierüber nicht so stark abgestrahlt. Jedoch benimmt sich die enge parallele Verlegung zweier Leitungen wie eine Stabantenne. Hier ist die Gefahr, dass die zweite Art Störung abgestrahlt werden kann, die sog. Gleichtaktstörung. Sie liegt zwischen den einzelnen Anschlussleitungen und Erde. Die Störströme fließen hier im Gegensatz zu den Gegentaktstörströmen gleichsinnig auf den Leitungen. Prinzipiell droht wegen Mangels eines geschlossenen Stromkreises keine Gefahr. Jedoch machen sich bei hohen Frequenzen die parasitären Streukapazitäten bemerkbar. Über sie können die Gleichtaktstörströme zur Erde fließen. Der Stromkreis ist nun geschlossen. Die Stabantenne kann Abstrahlverhalten aufweisen. Dies ist die bisher weniger beachtete Problematik auf der DC Seite einer PV Anlage. Am Ausgang des Wechselrichters steht entweder das öffentliche Versorgungsnetz, in das eingespeist werden soll, oder ein 230 V Inselnetz. In dieses Netz werden besagte Störströme des Wechselrichter ebenfalls eingespeist. Auch hier besteht primär die Gefahr, dass es zu einer feldgebundenen Abstrahlung kommen kann, da das öffentliche Netz eine weitläufige Struktur besitzt. Abstrahlung kann hier schon bei Frequenzen oberhalb von 100 khz auftreten. Solarzellen Generatorhauptleitung Abbildung 31: Mäanderförmige Anordnung der Solarzellen (nur zwei Solarzellen angedeutet) Damit werden elektromagnetische Störfelder sehr weit verbreitet und können quasi überall zu Beeinträchtigungen führen, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden. Aber nicht nur im Bereich der feldgebundenen Abstrahlung besteht ein Störpotential, sondern auch bei den eingespeisten Oberschwingungen ins Netz. Hier treten besonders die netzgeführten Wechselrichter negativ in Erscheinung. Seite 25

26 Für diesen Bereich existieren von Seiten der Netzbetreiber strenge Obergrenzen, die in der EN aufgelistet sind. Hier werden Angaben zu den Höchstwerten der Oberschwingungsströme bis zur 40. Harmonischen gemacht. In allen diesen Überlegungen fungiert der Wechselrichter als Quelle einer elektromagnetischen Störung. Er ist aber zudem auch gleichzeitig Senke für diese. Das bedeutet, dass er eine Mindeststörsicherheit gegen von außen zu ihm dringende Störphänomene aufweisen muss. Gefährdet wird er durch Entladungen statischer Elektrizität von Personen, die den Wechselrichter bedienen oder warten. Weniger problematisch ist das Problem der feldgebundenen elektromagnetischen Strahlung. In der Regel existieren diese nur in der Nähe von starken Sendeanlagen, sodass hier eine Prüfung nur in besonderen Fällen von Interesse ist. Die Prüfung gegen sog. Burst-Impulse hingegen ist wieder angebracht, da diese durch Schalthandlungen im Netz durchaus auftreten können. Des weiteren ist die Surge-Prüfung sehr wichtig, da Überspannungen im Netz durch indirekte Blitzeinschläge oder Schalthandlungen im Netz eine permanente und durchaus zu berücksichtigende Gefahr darstellen. Ein weiteres EMV-Problem stellen die leitungsgebundenen hochfrequenten Störungen dar. Diese koppeln sich hauptsächlich auf die Versorgungsleitungen von Geräten ein. Eine Prüfung hier hingehend ist zu empfehlen. Da Ströme in ihrer Umgebung immer ein Magnetfeld erzeugen, ist die Prüfung der Störfestigkeit gegenüber Magnetfeldern mit einer Frequenz von 50 Hz besonders wichtig. Diese Art Störung besteht in der Regel an jedem Ort, wo elektrische Betriebsmittel eingesetzt werden. Impulsförmige und gedämpft schwingende Magnetfelder hingegen sind an Einsatzorten von Wechselrichtern in der Regel nicht anzutreffen. Sie entstehen bei indirekten Blitzeinschlägen oder Schalthandlungen in Nieder- Mittel- oder Hochspannungsanlagen. Da Magnetfelder nur eine räumlich stark begrenzte Möglichkeit der Beeinflussung besitzen, und Wechselrichter im allgemeinen nicht in diesen Umgebungen betrieben werden, sind Prüfungen hier normalerweise nicht notwendig. Bei Spannungseinbrüchen oder Spannungsunterbrechungen kommt es auch zu mehr oder weniger großen Problemen hinsichtlich der Funktion des Wechselrichters. Es ist einleuchtend, dass netzgeführte Wechselrichter in ihrem Betrieb beeinträchtigt werden, wenn die Netzspannung, die sie für ihre Kommutierung brauchen, plötzlich nicht mehr zur Verfügung steht. Selbstgeführte Typen, die nach dem PWM Prinzip arbeiten, könnten aber auch Schwierigkeiten bekommen, da sie elektronisch auf die Netzfrequenz synchronisiert werden. Im Falle einer Netzunterbrechung fehlt dieser Sollwert. Seite 26