Leitungsgebundene Störfestigkeit: EMV-Burst- & Surge-Tests

Zu den Normen und Verfahren in diesem Bereich zählen:

• IEC 61000-4-4 – Burst
  Die Prüfung mit wiederkehrenden schnellen Transienten ist eine Prüfung mit Impulspaketen (Bursts), die aus einer Anzahl von schnellen transienten elektrischen Störgrößen bestehen, die an Stromversorgungs-, Steuer- und Signal- sowie Erdungs- bzw. Masseanschlüssen von elektrischen Geräten eingekoppelt werden. Kennzeichnend für diese Prüfung sind die hohen Amplituden, die kurze Anstiegszeit, die hohe Wiederholfrequenz und die niedrige Energie der Transienten. Die Prüfung ist dafür vorgesehen, die Störfestigkeit von elektrischen Geräten nachzuweisen, wenn diese bestimmten Arten von transienten Störgrößen ausgesetzt werden, wie sie aus kurzzeitigen Schalthandlungen Unterbrechung von induktiven Lasten oder Prellen von Relaiskontakten herrühren.
   
• IEC 61000-4-5 – Surge
  Eine Stoßwelle ist eine transiente elektrische Strom-, Spannungs- oder Energiewelle, die sich in einer Leitung oder einem Stromkreis fortpflanzt und durch eine schnelle Anstiegszeit und ein anschließendes langsames Absinken gekennzeichnet ist (Beispiele sind beträchtliche Schaltüberspannungen aufgrund des Schaltens von Kondensatorbatterien, Kurzschlüsse und Fehler mit Lichtbogenentwicklung im Erdungssystem der Anlage oder ein Blitzeinschlag in den Stromkreis). Zum Schutz gegen dieses zerstörerische Phänomen mit mehreren Hundert Ampere Spitzenströmen werden Luftstrecken, Gasableiter oder Varistoren eingesetzte.
   
• IEC 61000-4-6 – Leitungsgeführte HF
  Bei dieser Prüfung wird das Einkoppeln von elektromagnetischen Störgrößen von beispielsweise HF-Sendefunkanlagen auf die Verbindungskabel des Prüflings im Frequenzbereich von 150 kHz bis 80 MHz simuliert. Die Störgröße wird dabei als Spannung über ein Koppelnetzwerk der Reihe nach auf alle für die Kopplung infrage kommenden Leitungen eingeprägt und die Reaktion des Prüflings dabei überwacht. Für Frequenzen oberhalb von 80 MHz wird das Prüfverfahren nach IEC 61000-4-3 angewendet. Grund dafür ist, dass die Erzeugung von elektrischen Feldern im Frequenzbereich bis 80 MHz sehr teuer und aufwändig ist (Wellenlänge für eine Frequenz von 150 kHz beträgt 2 km). Für die Einkopplung solcher Felder werden sehr große Antennen benötigt, welche bei den meisten Geräten nur durch die langen Anschlussleitungen gebildet werden.
   
• IEC 61000-4-11 – AC Netzschwankungen
  Die Spannungsqualität der Netzspannung wird im Wesentlichen beeinflusst durch die Güte der Erzeugung, durch Einflüsse während der Übertragung und durch Rückwirkungen der Verbraucher selbst. Vom Betreiber des elektrischen Netzes wird der Verbraucher (Kunde) verpflichtet, Rückwirkungen seiner elektrischen Anlagen in zulässigen Grenzen zu halten, um eine Beeinflussung von „Nachbarn“ zu vermeiden. Störungen können durch schadhafte Geräte oder Geräte, die nicht den Normen entsprechen, hervorgerufen werden. Besonders empfindlich gegenüber der Spannungsqualität sind EDV- und Telekommunikationsanlagen. Ein „verschmutztes“ Stromnetz kann häufige Systemabstürze und Hardwareausfälle bewirken. Verschiedene Maßnahmen können Abhilfe schaffen. Die einfachste Maßnahme mit dem geringsten Effekt bilden zusätzliche Netzfilter. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) bietet darüber hinaus Schutz vor Stromausfällen. Die wirksamste Maßnahme stellen Spannungskonstanter (engl. Power Conditioner) dar, wobei unterbrechungsfreie Stromversorgungen teilweise über dieselben Funktionen verfügen. Lichtbogen-Kurzschlüsse im Höchstspannungsnetz mit 220 kV und 380 kV, typischerweise bei Freileitungen wie sie beispielsweise durch einen Erdschluss verursacht werden, können durch automatische Wiedereinschaltung von 0,3 s meist beseitigt werden. Hierdurch entsteht beim Endverbraucher ein kurzzeitiger Spannungseinbruch, der sich durch Helligkeitsschwankungen bei Glühlampen bemerkbar macht.
   
• IEC 61000-4-16 – Audio Frequenzen
  Die Prüfung ist dafür vorgesehen, die Störfestigkeit von elektrischen und elektronischen Betriebsmitteln zu zeigen, wenn diese leitungsgeführten asymmetrischen Störgrößen ausgesetzt sind, wie sie zum Beispiel durch Ströme in Versorgungsleitungen und durch rückfließende Leckströme im Erdungs-/Massesystem verursacht werden. Außer in industriellen Anlagen sind tatsächliche Störungen, die durch die vorstehenden Störphänomene verursacht werden, vergleichsweise selten. Die Störgrößen werden typischerweise erzeugt durch Stromversorgungssysteme mit ihrer Grundfrequenz und deren Oberschwingungen und Zwischenharmonischen, so wie durch Leistungselektroniken und deren Filter. Die Kopplung der Quelle der Störgröße mit Stromversorgungs-, Signal-, Steuer- und Kommunikationsleitungen des Prüflings sorgt dafür, dass die Störgrößen an die Anschlüsse des zu prüfenden Gerätes übertragen werden. Ein Beispiel für solch eine Störung sind Brummschleifen in einem HiFi-System.
   
• MIL-STD-461 CS115 – ns-Impuls
  Die Anforderung dient dem Nachweis der Funktionalität des Prüflings bei steilflankigen Impulsen wie sie beispielsweise durch einen Blitzeinschlag, das schalten von großen induktiven Lasten wie einem Geschützmotor oder einem elektromagnetischen Puls (EMP) erzeugt werden.
   
• MIL-STD-461 CS116 – Gedämpfte Schwingungen
  Im Gegensatz zu CS115, das natürliche Resonanzen anregt, soll mit dieser Anforderung die Wellenform als gedämpfter Sinus simuliert werden. Bei Kabeln kann es durch die Anregung mit steilflankigen Impulsen bei Resonanzen zu gedämpften Sinusschwingungen kommen. Dabei ist eine weite Frequenzabdeckung (10 kHz bis 100 MHz) enthalten, um möglichst viele Phänomene zu berücksichtigen und eine hohe Störfestigkeit nachzuweisen.