Power and Signal Quality TRABTECH

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3 Allgemeines Blitzschläge zwischen den Wolken sind zwar die häufigsten Erscheinungen, aber für unsere Betrachtung weniger interessant (wichtig jedoch für Flugzeuge). Blitzeinschläge, die sich auf der Erdoberfläche auswirken, erfolgen zwischen Wolke und Erde (grösster Teil der Einschläge, davon sind im Jahresmittel ca. 80 % der Fälle negative Blitzstösse und ca. 20 % der Fälle positive Blitzstösse - bezogen auf die Ladungspolarität) sowie zwischen Erde und Wolke (seltenere Ereignisse). Wichtig für die EMV- Betrachtung sind noch die Folgeblitze (ca. 0,1-0,2 sec nach dem Erstblitz mit 20% bis 50% Maximalstrom des Erstblitzes), die den selben Blitzkanal benutzen und wesentlich steilere Anstiegszeiten des Stromes aufweisen. Kurz zum physikalischen Ablauf eines Blitzschlages: Ein Leitblitz wächst stark verästelt in sprungartiger Fortbewegung mit starken Verästelungen von der Gewitterwolke in Richtung Erdoberfläche; nahe der Erdoberfläche wird nun die elektrische Feldstärke sehr hoch, und es wachsen vom Boden her Fangentladungen von den Stellen der höchsten Feldstärke in Richtung Leitblitz (damit werden die tatsächlichen Einschlagstellen fixiert); über diesen "Kanal" erfolgt nun die Hauptentladung mit einer Geschwindigkeit von ca km/s bei einer Temperatur von ca C, durch den temperaturbedingten Überdruck entsteht eine Schockwelle, die wir als Donner hören; anschliessend folgen in der Regel nach ca. 0,15-0,20 sec 3 bis 4 Folgeblitze, die wir jedoch aufgrund der Netzhautträgheit nicht von der Hauptentladung unterscheiden können. 3

4 Die häufigste Ursache für das Entstehen von Überspannungen ist das Abschalten induktiver Verbraucher. Induktivitäten in einem Stromkreis sind Energiespeicher. Wird ein Stromkreis mit einem induktiven Energiespeicher unterbrochen, so wird die gespeicherte Energie frei. Im Bild ist ein Stromkreis, in dem ein Relais geschaltet wird, mit Werten aus der Praxis dargestellt. Die Entladung der Energie aus der Induktivität des Relais erfolgt über die Scheinkapazitäten des Stromkreises und der Relaisspule. Da in einem geschlossenen System die Summe der Energien konstant ist, lässt sich für dieses Fallbeispiel mit den vorgegebenen Werten für R,L und C die vereinfachte Annahme WC=WL ausdrücken. Somit lässt sich die Spannung, die beim Abschalten der Induktivität entsteht, berechnen. 1 /2 C u 2 = 1 / 2 L i 2 Daraus ergibt sich: u = i L / C Bei eingesetzten Werten ergibt sich eine Spitzenspannung von rund 8,5kV. Die Frequenz der entstehenden Störspannungen erreichen hierbei höhere MHz Werte. 4

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8 A R isol B S 1 R isol R isol S 2 S 3 A R isol B S 1 t<25ns R isol R isol S 2 S 3 8

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10 NIN 2010 [ ] Erforderliche Bemessungs- Stehstossspannung der Betriebsmittel Die Betriebsmittel müssen so ausgewählt werden, dass ihre Bemessungs- Stehstossspannung nicht niedriger ist, als die erforderliche nach Tabelle 10

11 NIN In besonders blitzgefährdeten Gegenden kann, im Einvernehmen mit der Netzbetreiberin, eine Überspannungsschutzeinrichtung Typ 1 unmittelbar nach dem Anschlussüberstromunterbrecher und noch vor dem Zähler angeordnet werden.. FLASHTRAB- compact- PLUS Blitzstromableiter Typ 1 T1 -Blitzschutzklasse 1 (LPL1) Iimp 10/350µs 100kA -Netzfolgestromlöschvermögen Ifi 50kA -Ableiterbemessungsspannung Uc 350VAC -AEC Koordination zu T2 oder T3 Ableiter 11

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17 Ursache für eine induzierte Störbeeinflussung ist das magnetische Wechselfeld, dass in den Motorleitungen entsteht. Um einen stromdurchflossenen Leiter bildet sich ein Magnetfeld aus, dass auch benachbarte Leiter durchdringt. Eine Stromänderung bewirkt auch eine Änderung des Magnetfeldes, wodurch dann eine Spannung in die benachbarten Leiter induziert wird. Die Grafik zeigt, dass die induzierte Quellenspannung [Uq] der Änderung des magnetischen Flusses [dë] und der Windungszahl [N] der Induktionsspule direkt proportional, der Zeitdauer [dt] der Flussänderung jedoch indirekt proportional ist. Damit entsteht das von Michael Faraday entdeckte Induktionsgesetz. 17

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19 Durch die Verwendung von geschirmten Leitungen oder Kabelkanälen, sowie Kabelwege in räumlichen Schirmungen werden die Stosswellen gedämpft. Voraussetzung dieser Massnahme (SPM) ist die Blitzstromtragfähigkeit der Schirmmaterialien. Es ist zu beachten, dass der Spannungsabfall entlang der Schirmung klein gehalten wird. 19

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