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Phänomene

DAS PHÄNOMEN DER EMV

Das Phänomen der elektromagnetischen Störungen

Je nach Übertragungsart von elektromagnetischen Störungen wird das Phänomen in zwei verschiedene Gruppen eingeteilt. Bei durch die Luft übertragenen Störsignalen spricht man von gestrahlten Störungen, während über Leitungen übertragene Störsignale als leitungsgebundene Störungen bezeichnet werden.

Gestrahlte Störungen:

Ortsfeste und mobile Funksender (Elektrofeld)
Sowohl ortsfeste Hochleistungsfunksender, als auch mobile Walkie-Talkies oder Telekommunikationsgeräte, die in unmittelbarer Nähe von Systemen oder Geräten betrieben werden, führen zu einer unkontrollierten elektromagnetischen Strahlungsbelastung von empfindlichen elektronischen Geräten.
Parameter: Dauerhafte elektromagnetische Schmalbandstörung (moduliert).
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-3

HS-Stromversorgungsübertragungsleitungen (Magnetfeld)
In der unmittelbaren Umgebung dieser Leitungen können hochmagnetische Felder erzeugt und in andere elektronische oder elektrische Systeme eingespeist werden.
Parameter: Dauerhafte elektromagnetische Schmalbandstörung mit 162/3Hz oder 50/60Hz.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-8

Indirekte Blitzeinwirkungen (pulsierendes Magnetfeld)
Blitzeinschläge in Hochspannungs-Stromversorgungsverteilungssystemen verursachen hochelektromagnetische Felder, die in jedwedem Niederspannungsverteilungssystem, z.B. in Hauptstromversorgungssystemen, induzierte Spannungen herbeiführen können. Auf Grund der weitverzweigten Verkabelung können auch Telekommunikationsnetzwerke durch indirekte Blitzeinwirkungen gefährdet werden.
Parameter: Spannungsbereich von mehreren zehn Kilovolt, Strombereich von mehreren hundert Ampere, hochenergetische Impulse mit Anstiegszeiten im Mikrosekundenbereich.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-9


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Leitungsgebundene Störungen:

Elektrische schnelle Störimpulse in Folge des Schaltens von induktiven Lasten (Burststörung)
Hierbei handelt es sich um elektromagnetische Störungen, die durch schnelle Veränderungen der Spannung und des Stromes in der Umgebung als Ergebnis eines abrupten Wechsels von einem nicht-leitenden zu einem voll-leitenden Schaltzustand oder umgekehrt verursacht werden, z.B. beim Schalten von induktiven Lasten mit Lichtbogenbildung zwischen den mechanisch bewegten Kontakten vor ihrer Trennung.
Parameter: Weitbandpulsstörung, Anstiegszeit der Impulse von einigen Nanosekunden, geringer Energiegehalt und hohe Wiederholungsrate.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-4

Schalten von induktiven oder kapazitiven Lasten in Hauptstromversorgungssystemen
Das Schalten von schweren induktiven oder kapazitiven Lasten in Niederspannungs-Stromversorgungssystemen verursacht je nach Installationskategorie Störimpulse mit hohem Energiegehalt und hohen Spannungsbereichen.
Parameter: Spannungsbereich von mehreren zehn Kilovolt, Strombereich von mehreren zehn Kiloampere, hochenergetische Impulse mit Anstiegszeiten und Wirkungsdauer im Mikrosekundenbereich.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-5

Atmosphärische Entladungen wie Blitzeinschläge
Blitzeinschläge in Hochspannungs-Stromversorgungssystemen führen zu Störsignalen in Niederspannungs-Stromversorgungssystemen. Über Kupplung können diese Störsignale auch in Datenbussystemen, Peripherieleitungen und jedweden Verkabelungen im industriellen Bereich auftreten.
Parameter: Spannungsbereich von mehreren zehn Kilovolt, Strombereich von mehreren zehn Kiloampere, hochenergetische Impulse mit Anstiegszeiten im Mikrosekundenbereich.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-5 

Stromversorgungsausfälle
Durch Netzwerk- oder Installationsfehler sowie durch abrupte große Lastveränderungen können Spannungseinbrüche und Kurzzeitunterbrechungen entstehen. In bestimmten Fällen können zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Einbrüche oder Störungen vorkommen. Spannungsveränderungen werden durch an das Stromversorgungssystem angeschlossene kontinuierlich wechselnde Lasten verursacht.
Parameter: Dieses Phänomen tritt willkürlich auf und kann anhand der Abweichung von der Nennspannung und der Wirkdauer charakterisiert werden.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-11

Elektrostatische Entladung
ESE tritt auf, wenn das statische Elektrofeld zwischen zwei Objekten die Durchschlagfestigkeit der Luft zwischen den Objekten überschreitet. Die Entladung ist ein komplexer Vorgang, der eine lokale Übertragung der Ladung im Entladungsmoment, eine Kopplung der beiden betroffenen Objekte in der Nähe des elektromagnetischen Feldes, einen induzierten Stromfluss im Objekt, das die Entladung empfängt, sowie eine gestrahlte elektromagnetische Energieabgabe des geladenen Objektes und des Lichtbogens der Entladung umfasst. All diese Phänomene können zu Fehlfunktionen führen und in einigen Fällen Geräteschäden hervorrufen.
Parameter: Die Hauptauswirkungen werden durch den Entladungsstrom (< 100 A) und die Entladungsspannung (< 30 kV) mit Anstiegszeiten im Nano- und sogar Pikosekundenbereich verursacht.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-2

Durch Radiofrequenzfelder induzierte leitungsgebundene Störungen
Leitungsgebundene Radiofrequenzstörungen treten im Zusammenhang mit RF-Sendern auf und wirken auf Kabelverbindungen wie Stromversorgungsleitungen, Signalleitungen und Erdungsanschlüsse zwischen verschiedenen Komponenten eines elektrischen oder elektronischen Systems.
Parameter: Das Störungssignal ist ein amplituden- oder pulsmoduliertes Signal mit einer typischen Frequenz zwischen 9 kHz und 80 MHz mit zeitweiligen Erweiterungen auf bis zu 230 MHz.
Normenverweis: IEC/EN 61000-4-6

Oberschwingungsstromemission
Mit der steigenden Anzahl von elektronischen Stromversorgungen, die für eine breite Palette von Geräten genutzt werden, ist die Anforderung nach einer Reduzierung der Oberschwingungsstromemission immer wichtiger geworden. Die Stromversorgungsunternehmen unternehmen große Anstrengungen, um die Oberschwingungsemission auf einem beachtlich niedrigem Stand zu halten, da Oberschwingungsströme zu einer unnötigen Aufladung der Stromverteilungsinfrastruktur führen. Dies wiederum wirkt sich sowohl auf die Qualität, als auch auf die Zuverlässigkeit der Stromversorgung aus.
Parameter: Oberschwingungsströme werden bis zur vierzigsten Oberschwingung der Grundschwingung gemessen. Abhängig von der Geräteart gibt es für jede Oberschwingung festgelegte Grenzen.
Normenverweis: IEC/EN 61000-3-2, IEC/EN 61000-3-12

Spannungsveränderungen, Spannungsschwankungen und Flackern
Während eines kompletten Arbeitszyklus eines Gerätes können plötzliche Spannungsveränderungen, Spannungsschwankungen und Flackern auftreten. Dies kann die Qualität der Stromversorgungsspannung beeinflussen. Flackern ist visuell erkennbar, da die Lichtstärke einer Lampe sogar für sehr kurze Zeiten signifikant abfallen kann. Um dieses Phänomen auf ein Minimum zu beschränken, wurden Grenzwerte für die Auswirkungen von Ladungsveränderungen in öffentlichen Stromversorgungssystemen eingeführt.
Normenverweis: IEC/EN 61000-3-3, IEC/EN 61000-3-11


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Zusätzliches Phänomen - EMV in Fahrzeugen:

Neben dem oben beschriebenen Grundphänomen gibt es für spezielle elektrische und elektronische Systeme wie Fahrzeuge eine große Anzahl zusätzlicher Anforderungen. Diese Anforderungen basieren auf der Tatsache, dass innerhalb eines Fahrzeugversorgungssystems eine große Anzahl von Untersystemen und Komponenten installiert ist, die auf der einen Seite Störungen verursachen und auf der anderen Seite gleichzeitig Störungen ausgesetzt sind. Einige der Phänomene, die in Fahrzeugen auftreten, gleichen den in den IEC Grundnormen spezifizierten Phänomenen, andere sind systemspezifisch. Verschiedene Fahrzeughersteller haben eigene EMV-Anforderungen für leitungsgebundene und gestrahlte Störungsimmunität und Emissionsmessungen entwickelt. Diese Anforderungen ersetzen die nationalen und internationalen Normen für EMV-Messungen in Fahrzeugen (z.B. ISO7637, SAE J1113, JASO).

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