Elektromagnetische Verträglichkeit - Cheatsheet

Definition und Bedeutung der EMV

Definition:

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Fähigkeit elektronischer Geräte, in ihrer elektromagnetischen Umgebung ordnungsgemäß zu funktionieren, ohne andere Geräte zu stören.

Details:

• Geordnetes Funktionieren in Gegenwart elektromagnetischer Phänomene
• Beinhaltet Emission und Immunität
• Ziel: Minimierung elektromagnetischer Störungen (EMI)
• Regulation durch Normen und Vorschriften
• Wichtige Kennzahlen: Störfestigkeit (\textit{s}, Festigkeit gegen Störungen) und Störaussendung (\textit{e}, Aussendung von Störungen)
• Mathematisch: EMV kann oft durch Ortskurven- und Frequenzoptimierungen darstellbar sein

Grundlegende Mechanismen der Störungen

Definition:

ungewollte elektrische oder magnetische Effekte in elektrischen Systemen, die zu Funktionsstörungen führen.

Details:

• Interferenzen: Überlagerung von Signalen, die Störungen verursachen.
• Leitungsgebundene Störungen: Übertragung von Störungen über elektrische Leitungen.
• Kapazitive/Induktive Kopplung: Störungen durch elektrische oder magnetische Felder.
• Elektromagnetische Strahlung: Abstrahlen und Empfangen unerwünschter elektromagnetischer Wellen.
• Störquellen: z.B. Schaltvorgänge, Funksender, Elektromotoren.

Identifikation von Störquellen

Definition:

Methode zur Erkennung und Analyse von Ursachen für elektromagnetische Störungen.

Details:

• Identifizieren von internen und externen Störquellen durch Messungen und Spektralanalyse.
• Verwendung von Oszilloskopen, Spektrumanalysatoren, und Nahfeldsonden.
• Analyse typischer Störquellen: Netzteile, Taktgeneratoren, Kommunikationsmodule.
• Erfassung und Klassifizierung von Störsignalen nach Amplitude und Frequenz.

Eigenschaften von Störsenken

Definition:

Merkmale und Verhaltensweisen von Quellen elektromagnetischer Störungen.

Details:

• Hauptcharakteristika: Frequenz, Amplitude und Dauer der Störung
• Rauschen vs. gezielte Störungen
• Wideband vs. Narrowband Störungen
• Sources: interne (z.B. Schaltkreise) vs. externe (z.B. Funkwellen)
• Kopplungsmechanismen: galvanisch, kapazitiv, induktiv, elektromagnetisch
• Relevante Normen und Grenzwerte: CISPR, FCC

Konsequenzen von Interferenzen in der Praxis

Definition:

Störungen durch überlappende Signale; negative Auswirkungen auf Funktion elektronischer Systeme.

Details:

• Signalverzerrungen
• Datenverlust
• Funktionsstörungen bei Geräten
• Beeinträchtigung der Kommunikation
• Sicherheitsrisiken
• Messfehler
• Erhöhte Fehleranfälligkeit

Methoden zur Störfaktorermittlung

Definition:

Techniken zur Identifikation und Analyse störender Einflüsse in elektronischen Systemen.

Details:

• Feldmessungen: Direkte Messung der elektromagnetischen Felder, beispielsweise mit Antennen und Spektrumanalysatoren.
• Wellenanalyse: Untersuchung der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zur Lokalisierung von Störquellen.
• Fehlersuche: Systematische Suche nach Störfaktoren durch gezielte Aktivierung und Deaktivierung von Systemkomponenten.
• Simulation: Verwendung von Software zur Modellierung und Analyse potenzieller Störquellen.
• Leitungsgebundene Emissionen: Messung und Analyse der Störungen, die über Leitungen (z. B. Strom-, Signal- oder Datenleitungen) übertragen werden.
• Störfestigkeitsprüfung: Testverfahren zur Bestimmung der Anfälligkeit eines Systems gegenüber elektromagnetischen Störungen.

Filtertechniken zur Reduktion von Störungen

Definition:

Techniken zur Entfernung oder Verminderung unerwünschter Frequenzen in Signalen.

Details:

• Passivfilter: RC-, RL-, RLC-Schaltungen
• Aktivfilter: Verstärker mit Rückkopplung
• Tiefpassfilter: Unterdrückung hoher Frequenzen
• Hochpassfilter: Unterdrückung niedriger Frequenzen
• Bandpassfilter: Unterdrückung von Frequenzen außerhalb eines bestimmten Bandes
• Kerbfilter: Unterdrückung spezifischer Frequenzen
• \[H(s) = \frac{V_{out}(s)}{V_{in}(s)}\]

Überblick über relevante EMV-Normen

Definition:

Relevante EMV-Normen in der Vorlesung Elektromagnetische Verträglichkeit befassen sich mit Richtlinien und Standards zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Geräten und Systemen.

Details:

• EN 55022: Norm für die Begrenzung von Störaussendungen von Informationsverarbeitungseinrichtungen.
• EN 55024: Norm für die Störfestigkeit von IT-Geräten gegenüber elektromagnetischen Phänomenen.
• IEC 61000-4-x: Reihe von Normen zur Messung und Prüfung von EMV-Störfestigkeit (z.B., IEC 61000-4-2 für ESD-Schutz).
• EN 61000-3-2: Bestimmung der Obergrenzen für Oberschwingungsströme von Geräten mit einem Eingangsstrom ≤ 16 A pro Phase.
• EN 61000-3-3: Grenzen für Spannungsänderungen, Schwankungen und Flicker in öffentlichen Niederspannungs-Versorgungsnetzen.