EMV – ein Thema der MESSTECHNIK AUSTRIA 2000

Bleib sauber, Netz

Neben der hochfrequenten EMV-Emissions- und Immunitätsprüfung rückt zunehmend auch die Überprüfung der niederfrequenten, leitungsgebundenen Netzrückwirkungen in den Vordergrund.

Die ständig wachsende Zahl von nichtlinearen Verbrauchern, sowohl in der Industrie als auch im Haushalt – durch den verbreiteten Einsatz von Komponenten der Leistungselektronik – führt zunehmend zur „Verschmutzung“ des Versorgungsnetzes. So werden zum Beispiel durch Schaltnetzteile in Computern, Druckern, Fernsehgeräten, usw. Oberwellen durch den nichtsinusförmigen Eingangsstrom erzeugt. Diese Strom-Oberschwingungen führen im Netz zu Spannungsschwankungen und Unsymmetrien sowie zu unzulässigen Erwärmungen von Leitungen und Transformatoren. Im Extremfall kann durch diese Störungen sogar die Funktionsfähigkeit anderer Komponenten am Netz beeinflusst werden.
Aus diesen Gründen hat die Europäische Union bereits 1989 mit einem Erlass die elektromagnetische Verträglichkeit zum Schutzziel erklärt. Jedes elektrische Gerät, das an das öffentliche Niederspannungsnetz angeschlossen werden soll und einen kleineren Phasenstrom als 16 A (bei 23 V) aufnimmt, muss den Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit genügen. Seit Beginn des Jahres 1996 dürfen innerhalb der EU nur noch Geräte verkauft werden, welche die vorgeschriebene Schutzanforderung bezüglich elektromagnetischer Störaussendung und Störfestigkeit erfüllen. Diese internationale Norm beinhaltet einerseits Limits für die Stromoberschwingungen und andererseits Grenzwerte für Spannungsschwankungen wie Flicker. Der Hersteller oder Importeur eines Gerätes muss die Konformität mit den europäischen Richtlinien nachweisen und dokumentiert dies durch das CE-Zeichen.

Die EMV-Norm
Die IEC 1000-3 beschäftigt sich mit den Rückwirkungen in Stromversorgungsnetzen, die durch elektrische und elektronische Einrichtungen verursacht werden. Elektrische Einrichtungen, auf welche diese Norm zutrifft, sind zum Beispiel Kochplatten, Waschmaschinen, Mikrowellenherde, Elektrowerkzeuge, Computer usw. In der Norm werden allgemeine Anforderungen an das Prüfsystem sowie die zulässigen Grenzwerte und die praktische Durchführung der Prüfung beschrieben. Eine Norm für Geräte mit Phasenströmen größer 16 A ist in Vorbereitung.
Die IEC 1000-3 besteht aus drei Teilen:
Teil 1: Begriffsdefinitionen,
Teil 2: Definition von Geräteklassen,
Messung der Stromoberschwingungen,
Vorgabe zulässiger Grenzwerte,
Teil 3: Messung des Flickers,
Messung der Spannungsschwankungen,
Vorgabe zulässiger Grenzwerte.

Grenzwerte für Stromoberschwingungen
Zur normgerechten Messung der Stromobeschwingungen nach IEC 1000-3-2, ist ein genau definierter Prüfaufbau erforderlich. Dabei muss mit einer Wechselspannungsquelle eine stabile Versorgungsspannung mit sehr kleinem Klirrfaktor zur Verfügung gestellt werden.
Es darf zum Beispiel die fünfte Harmonische der Versorgungsspannung den Wert 0,4 Prozent der Grundschwingung nicht überschreiten. Der Innenwiderstand der Quelle muss annähernd Null sein. Durch diese Voraussetzungen ist gewährleistet, dass wirlich nur die vom Verbraucher erzeugten Stromoberschwingungen gemessen werden.
Auch die Anforderungen an das Mess-System sind sehr streng definiert. Die Oberschwingungen des Stroms werden bis zur 40. Harmonischen mittels Fouriertransformation über ein Rechteckfenster mit 16 Perioden ermittelt. Dabei muss die Grundfrequenz des Signals mit einer Genauigkeit von 0,03 Prozent synchronisiert werden. Der Scheitelwert des Spannungsabfalls am Messwiderstand darf 150 mV nicht überschreiten.

Spannungsschwankungen und Flicker
Lastveränderungen elektrischer Betriebsmittel verursachen infolge der Netzimpedanz Spannungsschwankungen. Diese dürfen gewisse Werte nicht überschreiten, um Funktionsstörungen anderer Betriebsmittel auszuschließen. Sie dürfen auch nicht mit einer gewissen Häufigkeit (Frequenz) auftreten, da dies zur Bildung von Flicker führen kann. Unter Flicker versteht man Änderungen der Beleuchtungsstärke die das menschliche Auge stören. Durch verschiedene Versuche wurde festgestellt, dass die menschliche „Flicker-Empfindlichkeit“ sowohl von der Häufigkeit der Störungen als auch von der Stärke der Änderungen abhängig ist. Als Ergebnis dieser Untersuchungen wurde die Flicker-Wahrnehmungskurve festgelegt. Diese Kurve dient als Grundlage für das in der IEC 868 beschriebene Flickermeter. Diese Kurve definiert den Flicker Ps=1 und bedeutet, dass dieser Flicker gerade von 50 % Menschen als störend empfunden wird.
In der IEC 1000-3-Teil 3 wird eine Mess-Schaltung mit definierter Netzimpedanz vorgeschrieben, um sowohl die Flickerwirkung als auch die Spannungsschwankungen, die von einem Verbraucher hervorgerufen werden, zu überprüfen. Als Versorgung muss wiederum mit einer Spannunsquelle ein sehr stabiles und sauberes Netz zur Verfügung gestellt werden. Dabei gelten als maximal erlaubte Werte für den über zehn Minuten ermittelten Kurzzeitflicker Pst< und für den Langzeitflicker Plt<0,65.
Der LEM Norma Power-Analyzer D 6000 führt die Flickerbewertung und Überprüfung der Spannungsschwankungen nach IEC 1000-Teil 3 durch. Dabei ist vor allem die hohe Linearität der Spannungseingänge von großer Bedeutung, da auch sehr kleine Spannungsschwankungen in das Ergebnis des Flickerwertes eingehen. Das interne Flickermeter kann dabei gleichzeitig alle drei Phasen überprüfen. Das Ergebnis wird gespeichert und am Gerät ausgewertet. Dabei stehen verschiedene Auswerteroutinen sowie ein Protokollausdruck zur Verfügung. Durch frühzeitige Überprüfung der gültigen EMV-Vorschriften können bereits in der Entwicklungsphase von elektrischen und elektronischen Geräten Maßnahmen getroffen werden, welche elektromagnetische Störungen einschränken. Das kann bei der abschließenden Typprüfung zur CE-Konformität zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen führen.
LEM Norma stellt hierzu ein vielseitiges Werkzeug zur Verfügung, mit dem die Überprüfung der leitungsgeführten Netzrückwirkungen nach IEC 1000 von 1/3-phasigen Verbrauchern vollkommen der Norm entsprechend durchgeführt werden kann. Durch die vorhandene Systemschnittstelle kann das Messgerät an einen PC angeschlossen werden und die gesamte Steuerung und Auswertung der Prüfung mit der einfach bedienbaren Windows-Software erfolgen.

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Bildtexte:
Bild 1: Die MESSTECHNIK AUSTRIA bietet neben Informationen zu EMV auch neueste Messgeräte sowie Systeme für die Messwerterfassung, -übertragung und -auswertung.
Bild 2: Im Jahr 1998 nutzten mehr als 4.000 Besucher die MESSTECHNIK AUSTRIA, um sich bei den 135 Ausstellern über die neuesten Produkte und Dienstleistungen zu informieren.

Kasten:
Informationen zum Thema EMV
erteilen Aussteller der MESSTECHNIK AUSTRIA – vom 27. bis 28. September 2000 bei der Messe Wien – wie zum Beispiel LEM Norma, Austrian Research Centers Seibersdorf, Chauvin Arnoux, deg-Messtechnik, PVEW, Rohde & Schwarz, Tektronix, Tomek sowie Wavetek.
Die Messtechnik Austria der Messe Wien bietet nicht nur Informationen zu EMV und CE-Kennzeichnung, sondern zeigt darüberhinaus Messgeräte und -einrichtungen für elektrische Größen, elektrische Messgeräte und -einrichtungen für nicht-elektrische Größen sowie Systeme für die Messwerterfassung, -übertragung und -auswertung. Im Jahr 1998 nutzten mehr als 4.000 Besucher die Messe, um sich bei den 135 Ausstellern über die neuesten Produkte und Dienstleistungen zu informieren.
Im Jahr 1999 wurde die MESSTECHNIK AUSTRIA, Österreichs größte Fachmesse für Mess- und Prüftechnik, gemeinsam mit der viet, der Internationalen Fachmesse für Elektrotechnik und industrielle Elektronik, abgehalten. Die viet ist eine Messe im Zwei-Jahres-Rhythmus, deshalb findet die MESSTECHNIK AUSTRIA heuer wieder als eigenständige Veranstaltung statt.

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