1 - Stabile-ing
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1. In der EMV Terminologie wird zwischen schmalbandigen und breitbandigen Störquellen unterschieden. a) Was versteht man unter einer schmalbandigen Störquelle? (kurze Beschreibung und Beispiele) A: Eine Störquelle, die im wesentlichen nur eine Frequenz beinhaltet (z.B. AM-Rundfunk) b) Was versteht man unter einer breitbandigen Störquelle? (kurze Beschreibung und Beispiele) A: Eine Störquelle mit diskretem Frequenzspektrum (periodische elektrische Größen, z.B. Taktsignal im PC) Breitbandige Störer mit kontinuierlichen Frequenzspektren (nichtperiodische elektrische Größen, z.B. Schalvorgänge, atmosphärische Störungen) 2. Was versteht man unter a) Grundnormen (Basic Standards) A: Enthalten Angaben über Störmechanismen, Messverfahren, Anforderungen und Verfahren zur Erhöhung der Störfestigkeit und Verringerung der Störemission b) Fachgrundnormen (Generic Standards) A: Enthalten Anforderungen an Produkte hinsichtlich Störemission und Störfestigkeit im Hinblick auf den Einsatz in bestimmten Umgebungen (z.B. Wohnbereich, Industriebereich) c) Produktnormen (Product Standards) A: Behandeln spezielle Produkte bzw. Produktfamilien hinsichtlich Aufbau, Betrieb und Prüfung (z.B. Netzanschlüsse von elektrischen Geräten, Telekommunikations- Endeinrichtungen, Kraftfahrzeuge). 3. Bei der Verdrahtung elektrischer Systeme soll eine möglichst sternförmige Verbindung der Bauelemente bzw. der Bauelemente mit Masse/ Erde angestrebt werden. Warum? A: Damit eine galvanische Kopplung vermieden wird. Sternförmige Verbindung zur Stromversorgung bewirken eine Entkopplung der Funktionseinheiten. 4. Beim Aufbau elektrischer Systeme treten häufig Störungen durch kapazitive Verkopplungen auf. a) Wie entstehen kapazitive Verkopplungen? Wenn z.B. zwei Leiter aneinander vorbeiführen wirken sie wie die Platten eines Kondensators aufeinander. b) Durch welche konstruktiven und schaltungstechnischen Maßnahmen können kapazitive Verkopplungen bzw. Störungen durch kapazitive Verkopplungen klein gehalten werden? (zählen sie verschiedene Maßnahmen stichwortartig auf) kurze Leitungen; kleine Leiterbahnbreiten; große Abstände zwischen Leiterbahnen verschiedener Stromkreise; nicht parallel führen, nicht Flächig gestalten; Wildverdrahtung 5. Zur Unterdrückung kapazitiver Verkopplungen werden Abschirmungen aus gut leitendem Material (Cu, Al) eingesetzt. Erläutern sie an Hand einer Skizze die Wirkungsweise derartiger Abschirmungen. 4. S 12 6. Beim Aufbau elektrischer Systeme treten häufig Störungen durch induktive Verkopplungen auf. a) Wie entstehen induktive Verkopplungen? (stichwortartig beschreiben) A: Es kann passieren dass der Anteil eines von einem Stromkreis 1 erzeugten manetischen Flusses den Kreis 2 durchdringt und umgekehrt. b) Durch welche konstruktiven und schaltungstechnischen Maßnahmen können induktive Verkopplungen bzw. Störungen durch induktive Verkopplungen klein gehalten werden? (zählen sie verschiedene Maßnahmen stichwortartig auf) A: Damit K möglichst klein gehalten wird:Stromkreise möglichst weit auseinander; orthogonale Anordnung der Stromkreise; L1 und L2 können durch kurze flächige Leiter verkleinert werden; die vom Stromkreis umspannten Flächen sollten minimiert werden; Verdrillen von Hin- und Rückleiter. 7. Häufig werden Leitungen, die einen Wechselstrom führen oder die im Bereich magnetischer Wechselfelder liegen, verdrillt. Warum? Erläutern sie den Grund für diese Maßnahme. A: Durch das Verdrillen des Hin- und Rückleiters: kompensieren sich die über die einzelnen Maschen erzeugten Magnetfelder; deutliche Senkung der Induktivität; Kompensation der der einzelnen Maschen von der Spannung ui, welche über das Störfeld induziert wurde. 8. Zur Begrenzung von Überspannungen werden Funkenstrecken eingesetzt. a) Wie ist eine Funkenstrecke prinzipiell aufgebaut? Skizze und Erläuterung! A: Die Funkenstrecke besteht im Prinzip aus zwei Elektroden in einer Edelgasatmosphäre (Argon). Wenn die an den Elektroden anliegende Spannung die Ansprechspannung überschreitet, wird ein Lichbogen gezündet. Unterhalb der Ansprechspannung ist der Widerstand der Funkenstrecke nahezu unendlich groß, so dass keine Leistung umgesetzt wird. Oberhalb der Ansprechspannung (70V – Megavoltbereich) sinkt die Spannung auf niedrige Werte. Letzteres kann zu schädlichen Kurzschlüssen führen, eine Funkenstrecke kann deshalb beispielsweise nicht direkt in eine 230 V- Litung geschaltet werden. Die Ansprechzeit ist relativ lang, ca. 5 µs bis ms Bereich. b) Kann eine einzelne Funkenstrecke zum Schutz des 230V – Versorgungsnetzes eingesetzt werden? Begründen sie ihre Antwort! A: siehe oben 9. Zur Messung der Störungen, die von einem Gerät in das 230V- Versorgungsnetz emittiert werden, dienen Netznachbildungen. Wie ist eine solche Netznachbildung prinzipiell aufgebaut? Prinzipielle Schaltung mit Erläuterung! 1. In der Fachliteratur werden im Rahmen von EMV- Betrachtungen Intersystem- und Intrasystem Beeinflussungen unterschieden. a) Was versteht man unter Intersystembeeinflussungen? b) Was versteht man unter Intrasystembeeinflussungen? 2. Eine Relais- Ansteuerung ist folgendermaßen aufgebaut: Das Relais soll abfallen, wenn die Steuerspannung USteuer unter einen bestimmten Schwellwert sinkt. In der Praxis könnten sich Schwierigkeiten ergeben, wenn die Leitungsinduktivität des Leiters AB zu große Werte annimmt. a) Welche Schwierigkeiten können auftreten? A: - USteuer sinkt, USteuer` sinkt a öffnet UL = Lk di/dt sehr groß USteuer´ steigt Schwingungen! b) Durch welche Abhilfemaßnahmen können diese Schwierigkeiten behoben werden? A: Leitungen AB kurz, flächig gestallten; - Pol von SV an Punkt B legen; Alle Leitungen sternförmig an Masse führen 3. Elektrische-, magnetische-, und elektromagnetische Felder können abgeschirmt werden. a) Beschreiben sie Aufbau und Wirkungsweise der Schirmung gegen elektrische Felder. b) Beschreiben sie Aufbau und Wirkungsweise der Schirmung gegen magnetische Felder (für den gesamten Frequenzbereich!) A: Gleichfelder, niedrige Frequenzen: Hochpermeables Material , z.B. Stahl. Der Abschirmeffekt beruht auf dem geringen magnetischen Widerstand der hochpermeablen Materialien. Die magnetischen Feldlinien werden über die Abschirmung umgeleitet. Wenn Wechselströme vorliegen, werden die für ferromagnetische Materialien typischen Hystereseschleifen zyklisch durchlaufen. Dadurch wird dem Magnetfeld Energie entzogen, der Abschirmeffekt wird verstärkt. 4. Was versteht man unter einer Kurzschlussmasche? a) Aufbau? b) Wirkungsweise? A: i1 erzeugt ein Feld; Induktionsspannung in Kurzschlussmasche; Strom in Kurzschlussmasche; Magnetfeld kompensiert Magnetfeld der ersten Masche. Von der KSmasche erzeugte Magnetfeld Ф2 wirkt Ф1 entgegen. In der KSMasche wird durch das Magnetfeld Ф1 eine Spannung ui induziert. Daraus resultiert ein Strom i2 und ein Magnetfeld Ф2. Die Kurzschlussmasche wirk ähnlich wie eine Schirmung. c) Anwendungsbeispiele KSMaschen können auf Leiterplatten realisiert werden. 5. Elektrische Geräte können ungewollt elektromagnetische Wellen aussenden und damit zur Störung anderer Geräte führen. Wann muss man mit einer Abstrahlung elektromagnetischer Wellen rechnen? Man muss mit Wellenausbreitung rechnen, wenn die den elektrischen Wechselgrößen (bzw. deren Oberschwingungen) entsprechenden Wellenlängen in der Größenordnung der Gerätemessungen liegen. Dann können Leiterbahnen, Drahtverbindungen usw. wie Antennen wirken. 6. Eine Leitungswelle erreicht das mit ZE abgeschlossene Leitungsende: 7. Mit Ringkerndrosseln können sehr kompakte Filter gegen Netzstörungen aufgebaut werden. Ringkerndrosseln wirken aber nur gegen Gleichtaktstörungen. a) Beschreiben sie Aufbau und Wirkungsweise von Ringkerndrosseln. b) Was versteht man unter Gleichtaktstörungen? c) Warum wirken Ringkerndrosseln nur gegen Gleichtaktstörungen? A: Bei Gegentaktstörungen heben sich Ф1 und Ф2auf. 8. Zwecks Überspannungsschutz werden Ventilableiter eingesetzt. a) Beschreiben sie Aufbau und Wirkungsweise der Ventilableiter. b) Welche Vorteile bieten Ventilableiter gegenüber Funkenstrecken und Varistoren? A: Funkenstrecke Vorteil: Vor zünden: unendlich hoher Widerstand Nachteil: Nach zünden: Kurzschluss Varistor: Vorteil: Nach Überspannung: kein Kurzschluss Nachteil: hat immer endl. Widerstand Ventilableiter: Vorteile von beiden! 9. Erdschleifen können Störungen in elektrischen Geräten verursachen. a) Was versteht man unter Erdschleifen? Wie kommen sie zustande, welche Störungen können sie verursachen? (Skizze & Erläuterungen) Störabfall an Rk2, Lk2 durch istör (wegen Rs+Re sehr groß, fliesst istör nur über Lk2, Rk2) b) Zur Vermeidung von Störungen durch Erdschleifen können Leitung mittels Überträger symmetrisiert werden. Zeichnen sie eine entsprechende Schaltung und erläutern sie die Wirkungsweise. 10. Beim Aufbau von Störmeßempfängern wird das Überlagerungsprinzip verwendet. Zeichnen sie ein entsprechendes Blockschaltbild und erläutern sie kurz die Wirkungsweise.
