Aufgaben zur Prüfung EMV

Aufgaben zur Prüfung EMV
1. Was ist ein EMV- Messempfänger?
Kap 3.10 S.44
1 Eingangsabschwächer
4 ZF- Verstärker (Bandfilter)
2 abstimmbarer Eingangskreis
5 Detektor (Bewertungsglied)
zur Vorselektion
3 ZF- Erzeugung
Prinzip:
Der Messbereich wird einmal in ganzen Schritten durchlaufen
Vorteil des abstimmbaren Vorfilters beim EMV- Messfilter:
→die Auflösung wird besser, da man den zu erwartenden Frequenzbereich einschränken
kann
2. Aufbau eines Spektrumanalysators (Skizze und Benennung der Bauteile sowie Funktion)
Kap 3.10 S.44
1 Eingangsabschwächer
4 Detektor (Bewertungsglied)
2 ZF- Erzeugung (Oszillator +
5 Videoverstärker
Mischstufe)
6 Sägezahngenerator
3 Gleichrichter + Verstärker
(Bandpass arbeitet immer mit
gleicher Frequenz)
Funktion:
Ein interner Oszillator wird über einen Sägezahngenerator mit einem einstellbaren
Frequenzhub gesteuert, bei gleicher Zeitablenkung des Oszilloskops. Über einen
Videoverstärker wird die gleichgerichtete ZF- Spannung an die Vertikalplatten gelegt.
- kein selektives Vorfilter, erzeugt kontinuierliches Signal
- ständiger Bildschirmrefresh
Ein Spektrumanalysator ist ein Messempfänger ohne Vorselektion, aber mit integriertem
Oszilloskop
→Nachteil: leichte Übersteuerbarkeit der internen Verstärker möglich
3. Zu einer gegebenen Platine den Kondensator richtig platzieren.
Kap 4 S.3,4
4. Was ist ein Proximity- Effekt?
Kap 4 S.4
Proximity- Effekt Nachbarschaftseffekt
Es entsteht eine zusätzliche Konzentration der Stromdichte auf derjenigen Seite des
Leitungsquerschnitts, die der Seite der größten tangentialen magnetischen Feldstärke
zugewandt ist, d.h. Stromdichteverteilung ist nicht homogen.
→wo sich Strom konzentriert →hohe Temperaturen
→wenn möglich Fläche als Masse verwenden (galvanische Kopplung wird reduziert)
5. Schirmung bei Kabeln: Wie und Warum?
Kap 7 S.8,9
→Schirm soll mit Gehäusewand verbunden werden
Grund:
Schutz gegen feldgebundene Störein- und Aussendung und Leitungsgebundene Ein- und
Auskopplung
6. Unterschied zwischen schmalbandiger und breitbandiger Störung?
Kap 1.6 S.12,13,14
schmalbandige Störung(intern): annähernd sinusförmig (wenig Störfrequenzen)
z.B. – 50Hz Versorgungswechselspannung
- Signalwechsel auf Steuer- und Datenleitungen
- hoch- und niederfrequente Taktsignale
- Abschaltvorgänge an Induktivitäten
- Funkentladung beim Öffnen und Schließen von Kontakten
z.B. - Richtfunk
- Radar
- Rundfunk
Breitbandige Störquellen((intermittierend/ extern): nicht sinusförmig(Impuls) → kann in
großen Frequenzbereichen stören
z.B. - Gasentladungslampe
- Kommutatormotore
- Kfz- Zündanlage
7. Wie muss man einen EMV- Filter anbringen und warum?
Kap 6 S.10
Filtergehäuse flächig mit Gehäuse kontaktieren. Keine ungefilterte oder ungeschirmte
Leitung im Gerät verlegen.
Grund:
Vermeidung des Eindringens von Störsignalen ins Gehäuseinnere
Die größte Störungsdämpfung erhalten wir dann, wenn die Filteranschlüsse gegenüber den
angeschlossenen Leitungen möglichst fehlangepasst sind.
8. Ziel der Normierungsarbeit?
Kap 3 S.2
9. Unterschied zwischen Grundnormen und Fachnormen?
Kap 3.2 S.3
Grundnormen → keine Grenzwerte
Fachnormen → Grenzwerte festgelegt
10. CE- Kennzeichen…
Kap 3.4 S.9
Wie groß?
min. 5 mm hoch
Wer darf es Auftragen?
Entweder der Hersteller oder Generalimporteur darf CE- Kennzeichen anbringen.
Vorteile CE- Kennzeichen?
Geräte, die mit der CE- Konformitätserklärung versehen sind, dürfen in der gesamten EU
in Verkehr gebracht und von jedem betrieben werden.
11. Was beinhaltet die EG- Konformitätserklärung?
Kap 3.4 S.10
- Beschreibung des Geräts
- Rechtsverbindliche Unterschrift eines Bevollmächtigten, der für die Hersteller
unterzeichnen kann
- Fundstelle der Spezifikationen
- Ggf. die Fundstelle der von einer gemeldeten Stelle aufgestellten
Benutzerbescheinigung
In der Konformitätserklärung bestätigt der Hersteller, dass das Erzeugnis und alle nach
den Fertigungsunterlagen hergestellten Geräte den Schutzanforderungen der EGRichtlinien genügen
12. Maßnahmen zur Reduzierung der Stromoberschwingungen
Kap 3.7 S.17
- Reduzierung des Glättungskondensators(geringere Kosten, aber höhere Anforderung
an nachfolgende Spannungsregelung(Brummspannung))
- Einfügen einer Glättungsinduktivität(Kosten, Gewicht)
- Elektronische Eingangsstromregelung (Powerfaktor- Regelung: sinusförmige
Stromaufnahme, hoher Aufwand, teuer)
13. Was ist „Flicker“?
Kap 3.7 S.18
Subjektiver Eindruck bei Leuchtdichteschwankungen
→einzelne oder periodische Spannungsschwankungen (Helligkeitsschwankungen bei
Lampen)
14. Unterschied Quasipeak – Peak – RMS?
Kap 3.7 S.19
Peak:
Bei der Spitzenwertmessung wird eine Kapazität hinter dem Gleichrichter auf den
höchsten vorkommenden Spannungswert aufgeladen. Das Messinstrument zeigt also den
höchsten während der ges. Messzeit auftretenden Momentanwert.
Diese Anzeigeart eignet sich für die Beurteilung von Störfestigkeiten sowie zur Messung
von kohärenten Spektren, d.h. solchen mit geringen Amplitudenschwankungen zu
benachbarten Frequenzen hin.
Quasipeak (Grenzwert für Breitbandstörer):
Bei Quasipeak wächst das Ausgangssignal mit der Pulsfolgefrequenz und steht in direkter
Beziehung zur subjektiven Belästigung, bewertet also den physiologischen Störeindruck
→hauptsächlich zur Messung von Pulsen mit breitbandigem Spektrum
→Sie ist für die Messung von schmalbandigen Pulsen weniger geeignet, da sie keine
Modulation erfasst
RMS:
Die Effektivwertmessung ergibt sich bei der üblichen Gleichrichtung mit einer
quadratischen Kennlinie. Die Anzeige wird somit bei gleichmäßiger Spektralverteilung
proportional zwischen Leistung des Störsignals und zwischen Wurzel aus der Bandbreite.
Zusatz:
Die Messung mit dem Mittelwertdetektor zielt auf Schmalbandverstärker. Der
Mittelwertgrenzwert liegt in der Regel 10dB bis 13dB unter dem Quasipeak- Grenzwert.
Beide Grenzwerte sind einzuhalten.
Wird bei der Messung mit Quasipeak- Detektor der Mittelwertgrenzwert (Average)
eingehalten, kann auf die Messung mit Mittelwertdetektor verzichtet werden.
15. Frequenzbereiche (Funk- Störspannung)?
Kap 3.7 S.22
150kHz – 30MHz
16. Was ist „Burst“?
Kap 3.8 S.36
- breitbandige Impulsstörgröße
- Anstiegszeit im Nanosekundenbereich
- Geringe Energie und hohe Repetitionsrate
Verwendung: zur Nachbildung leitungsgebundener Störungen die durch abschalten von
Induktivitäten (Schütze, Spulen, Motoren verursacht werden)
Über zu- und abgeschaltete Induktivitäten und mechanische Kontakte wie Relais, Schütze,
Spulen und Motoren entstehen in der Regel leitungsgebundene Störungen, die durch
Burst- Impulse nachgebildet werden.
17. Was ist „Surge“?
Kap 3.8 S.39
Energiereiche Störungen, wie atmosphärische Entladung (Blitz), Schaltüberspannungen
und Schalthandlungen in Stromversorgungsnetzen verursachen impulsförmige
Ausgleichvorgänge. Diese Impulse werden durch Impulse namens Surge nachgebildet.
Eigenschaften:
- Spannungen bis einige 10kV
- Ströme bis einige 10kA
- Kleine Repetitionsrate tr=10s
Burst ist 1000 mal schneller
18. Spannungsinduktion eines Tiefsetzstellers?
Kap 2.2 S.4
????????
19. Impulse auf elektrischen Leitungen?
Kap 2.5 S38
Kap 2.4 zw. S.37, 38
Im Zeitbereich gilt eine Leitung als elektrisch lang, wenn die Anstiegszeit ta der auf der
Leitung übertragenen Impulse in die Größenordnung der Laufzeit kommt oder sie gar
unterschreitet und damit Spannung und Strom einer Leitung vom Ort abhängen
→ u = u (t , x) , i = i (t , x)
2l
→Eine Leitung ist elektrisch lang, wenn die Anstiegszeit <
ist!
c
20. Eigenschaften der Fouriertransformation?
Kap S.
für nichtperiodisches Signal
Ergebnis ist kontinuierliches Spektrum
21. Ziele der EMV- Arbeit?
Kap 1.8 S.21
Durch die organisierte Anwendung technisch möglicher Maßnahmen mit vertretbarem
Aufwand eine zufriedenstellende EMV- Produktqualität zu erreichen, deren Mess- und
Prüfbarkeit und damit objektive Vergleichbarkeit gewährleistet ist.
→Vermeidung von, durch elektromagnetische Unverträglichkeit, möglichen Nachteile
wie galvanische Kopplung, kapazitive Kopplung, induktive Kopplung,
elektromagnetische Kopplung zu vermeiden.
Unterdrückung der Entstehung von Störgrößen durch Vorkehrung direkt an der Quelle
Unterdrückung bzw. Abschwächung der Ausschreibung von Störgrößen durch
Maßnahmen am Übertragungsweg
- Erhöhung der Stör und Zerstörfestigkeit der Störsenke durch Maßnahmen zur
Verhinderung des Eindringens von Störgrößen bzw. der Auswirkung eingedrungener
Störgrößen
- Zeitliche Entkopplung des Betriebregimes Quelle und Senke
22. Unterschied Fern- Nahfeld?
Kap 2.1 S.1
Kap 2.7 S.47
Als entscheidendes Kriterium für das Nahfeld wird die Wellenlänge angegeben. Bei
typischen Leitungslängen zwischen 10cm und 10m gelten folgende Angaben:
r ≤ 0,8 ⋅1[m] :
-
Bei niedrigen Frequenzen gelten die Nahfelsbedingungen (typ. f<30MHz)
→elektrisches Feld und magnetisches Feld werden als separate Felder betrachtet
r > 0,8 ⋅1[m] :
Bei Frequenzen (f>30MHz) gelten Fernfeldbedingungen
→elektrisches Feld und magnetisches Feld werden als 1 Feld betrachtet →
elektromagnetisches Feld
Nahfeld(leitungsgebunden): x <
λ
2π
Fernfehld(strahlungsgebunden): x >
23. Erklärung Skin- Effekt?
Kap 2.2 S.7ff
mit λ =
λ
2π
c
f
c=3*108m/s f: Betriebsfrequenz
Bei Wechselstrom durchfließt der Strom nicht gleichmäßig den Leiterquerschnitt, sondern
wird als Folge von induzierten Strömen in Richtung der Leiteroberfläche (senkrecht zur
ur
Flussrichtung) abgedrängt. Die Stromdichte J nimmt von der Leiteroberfläche nach
innen exponentiell ab. Dadurch erhält die Leitung bei Wechselstrom einen mit steigender
Frequenz f zunehmenden (ohmschen) Widerstandswert.
Mit steigender Frequenz fließt der Strom bevorzugt an der Oberfläche.
24. Maßnahmen zur Reduzierung von galvanischer Kopplung?
Kap 2.2 S.12
25. Maßnahmen gegen Erdschleifen?
Kap 2.2 S.17,18
Kopplung von Betriebsstromkreisen und Erdstromkreisen (ground loop)
→Störspannung = symmetrisch
26. Maßnahmen gegen kapazitive Kopplung?
Kap 2.3 S.28
27. Maßnahmen gegen induktive Kopplung?
Kap 2.3 S.35
28. Rechnung zu leitungsgebundener Wellenkopplung?
Kap 2.5 S.39
29. Maßnahmen gegen elektromagnetische Strahlungskopplung?
Kap 2.6 S.44
- Leitungen so kurz wie möglich halten
- Niedrige Wellenwiderstände realisieren
- Symmetrisierung (verdrillen) von Leitungen
- Minimierung der von einem Stromkreis umschlossenen Fläche
- Schirmung
30. Eine kleine dB Rechnung
Kap 1.4 S.7
31. ESB eines realen Kondensators mit Frequenzdiagramm
Kap 2.2 S.14
32. Wicklungssinne von Spulen, Filtern?
Kap 6 S.6
→stromkompensierte Doppelwirkung:
Es können die 2 Wicklungen des Ringkerns so geschaltet werden, dass sich der
durchfließende Nutzstrom kompensiert. Dadurch kann die Drossel durch den Nutzstrom
nicht in Sättigung geraten und kann gleichzeitig einen hohen Induktivitätswert besitzen.
Für alle asymmetrischen Störkomponenten wirkt dann die volle Induktivität.
33. Warum keine „Ecken“ bei Leiterplatten?
Kap S.
An Kanten entstehen Feldüberhöhungen →hohes E- Feld das die Gebiete in unmittelbarer
Nähe stören könnte.
Deshalb 45° Ecken oder Rundung.