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About this book

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist ein moderner Oberbegriff für die Beherrschung parasitärer elektromagnetischer Phänomene, die schon immer existent sind, sich aber zunehmend als problematisch herausstellen. Sie sind bisher in den verschiedenen Anwendungsbereichen als Funkstörung, Netzrückwirkungen, Überspannungen, Netzflicker, 50Hz-Brummen, Erdschleifen usw. bezeichnet worden. EMV-Fragen haben durch den Einsatz der Mikroelektronik in Automatisierungssystemen, Stromrichtern und Kraftfahrzeugen und durch die allgemein gestiegene elektromagnetische Umweltbelastung besondere Bedeutung erlangt. EMV-Phänomene lassen sich allgemeingültig behandeln, wenn man auf die physikalischen Grundlagen zurückgeht und die Zusammenhänge aufzeigt. Dieses Buch dient daher nicht nur als verständliche Einführung für Studenten, sondern als Übersichtswerk für Entwickler, Hersteller und Ingenieure aller Disziplinen.

Table of Contents

Frontmatter

1. Einführung in die Elektromagnetische Verträglichkeit

Zusammenfassung
Unter Elektromagnetischer Verträglichkeit, EMV (engl.: EMC, Electro-Magnetic Compatibility), versteht man die friedliche Koexistenz von Sendern und Empfängern elektromagnetischer Energie. Mit anderen Worten, Sender erreichen nur die gewünschten Empfänger, Empfänger reagieren nur auf die Signale von Sendern ihrer Wahl, es findet keine ungewollte gegenseitige Beeinflussung statt.
Adolf J. Schwab

2. Störquellen

Zusammenfassung
Quellen elektromagnetischer Beeinflussungen können natürlichen Ursprungs (Atmosphäre, Kosmos, Wärmerauschen etc.) oder “man made” sein. Erstere müssen wir als naturgegeben hinnehmen, letztere lassen sich durch disziplinierte Nutzung des elektromagnetischen Spektrums und lokale Eingrenzung unbeabsichtigt erzeugter elektromagnetischer Energie erträglich (verträglich) machen.
Adolf J. Schwab

3. Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen

Zusammenfassung
Im folgenden werden die bereits im Abschnitt 1.3 vorgestellten Übertragungswege elektromagnetischer Beeinflussungen ausführlicher behandelt. Darüber hinaus wird gezeigt, wie sich diese Übertragungswege mathematisch beschreiben lassen, was letztlich, zusammen mit der Methodik der Kapitel 1.6.1 bis 1.6.3, eine Quantifizierung der am Empfangsort zu erwartenden Störgrößen ermöglicht.
Adolf J. Schwab

4. Passive Entstörkomponenten

Zusammenfassung
Filter, Überspannungsableiter und andere Entstörkomponenten werden sowohl unmittelbar an der Störquelle zur Verringerung von Emissionen, z.B. Entstörfilter, als auch unmittelbar vor einem Empfänger zur Unterdrückung von Immissionen, z.B. Störschutz-filter, angeordnet. Da den Komponenten meist nicht anzusehen ist, ob sie der Entstörung oder dem Störschutz dienen sollen, wird im folgenden einheitlich von Entstörkomponenten gesprochen, was sowohl für Störquellen wie für Störsenken sinnfällig interpretierbar ist. Schirme sind ebenfalls passive Entstörkomponenten. Ihrer großen Bedeutung wegen werden sie jedoch in eigenen Kapiteln behandelt (s. Kapitel 5 und 6).
Adolf J. Schwab

5. Elektromagnetische Schirme

Zusammenfassung
Die Wirkungsweise elektromagnetischer Schirme ist nicht vergleichbar mit dem Schirmungsprinzip, das beispielsweise einem Regenschirm zum Erfolg verhilft. Die elektromagnetischen Felder dringen vielmehr in einen Schirm ein und influenzieren dort Ladungen oder induzieren Ströme, deren Eigenfelder sich dem initiierenden Feld überlagern und dieses damit teilweise kompensieren. Dabei ist zunächst unerheblich, ob sich die zu schwächen — den Felder innerhalb oder außerhalb einer Schirmhülle befinden, Bild 5.1.
Adolf J. Schwab

6. Theorie elektromagnetischer Schirme

Zusammenfassung
Die analytische Berechnung der Schirmwirkung elektromagnetischer Schirme verlangt das Lösen der Maxwellschen Gleichungen für die Gebiete innerhalb und außerhalb eines Schirms sowie in der Schirmwand selbst. Als Lösungen erhält man die Größen E i, E a und H i, H a, die zueinander in Beziehung gesetzt auf den Schirmfaktor bzw. die Schirmdämpfung führen. Diese Vorgehensweise ermöglicht ein über die bekannten Faustformeln hinausgehendes tieferes Verständnis der Wirkungsweise elektromagnetischer Schirme und macht die individuelle Wirkung eines Schirms einer genauen quantitativen Erfassung zugänglich. Die Methode ist jedoch mathematisch sehr anspruchsvoll und hat deswegen in der Vergangenheit noch nicht die gewünschte Verbreitung gefunden.
Adolf J. Schwab

7. EMV — Emissionsmeßtechnik

Zusammenfassung
Emissionsmessungen identifizieren und quantifizieren die von Sendern bzw. Störquellen in die Umwelt abgegebene elektromagnetische Energie und erlauben den Nachweis der Einhaltung in Vorschriften festgelegter Grenzwerte für Funkstörungen. Im übergeordneten Sinne dienen sie allgemein dem Schutz der Resource Elektromagnetisches Spektrum.
Adolf J. Schwab

8. EMV — Suszeptibilitätsmeßtechnik

Zusammenfassung
Suszeptibilitäts- bzw. Störfestigkeitsmessungen dienen der Ermittlung der Widerstandsfähigkeit elektronischer Geräte gegen die an ihrem Einsatzort zu erwartenden Störgrößen. Letztere kennt man entweder aus Betriebserfahrungen der Vergangenheit oder auf Grund speziell durchgeführter Emissionsmessungen am Einsatzort (s.a. Kapitel 2). Die Störpegel unterschiedlicher Umgebungen lassen sich grob verschiedenen Umgebungsklassen zuordnen, die ihrerseits eine bestimmte Prüfschärfe (engl.: test severity) nahelegen [8.1–8.3]. Eine bestandene Störfestigkeitsprü f ung mit repräsentativen Störgrößen garantiert nicht, daß ein Gerät absolut störfest ist (z.B. auch im Extremfall eines direkten Blitzeinschlags). Sie erlaubt jedoch in vielen Fällen die Schlußfolgerung, daß das Gerät mit einer Wahrscheinlichkeit verfügbar sein wird, die komplementär ist zur Wahrscheinlichkeit des Auftretens beliebiger Störgrößen, die oberhalb der beim Test als repräsentativ eingestuften Prüfspannungen und -ströme bzw. der zugehörigen Felder liegen. Während für Emissionsmessungen bezüglich Durchführung und einzuhaltender Funkstörgrenzwerte seit langem umfangreiche und genaue Vorschriften zur Verfügung stehen, werden Suszeptibilitätsmessungen häufig nach internen Hersteller- oder Anwenderrichtlinien durchgeführt, was naturgemäß unterschiedlichen Bewertungen Raum läßt. Wesentlich ist, daß Hersteller und Anwender sich rechtzeitig auf die gleichen repräsentativen Störgrößen, insbesondere auch über den Innenwiderstand der sie erzeugenden Testgeneratoren einigen (falls diese nicht bereits durch Normen vorgegeben sind). Entspricht ein Gerät bezüglich seiner Störfestigkeit in Normen festgelegten Beanspruchungen und fällt das Gerät beim An-wender trotzdem aus, obliegt es dem Anwender, seinen Störpegel durch separate Maßnahmen unter den Pegel der Prüfstörgrößen abzusenken. Wegen der sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Störfestigkeit von Automatisierungssystemen, KFZ-Elek — tronik etc. kann das vorliegende Kapitel verständlicherweise nur die essentiellen elektrotechnischen Grundlagen der verwendeten Verfahren und Geräte behandeln. Im konkreten Einzelfall sind die jeweils geltenden Vorschriften zu Rate zu ziehen (soweit existent).
Adolf J. Schwab

9. EMV — Entstörmittelmessungen

Zusammenfassung
Entstörmittelmessungen quantifizieren die Wirksamkeit von EMV-Komponenten, beispielsweise die frequenzabhängige Dämpfung von Filtern, die Schirmdämpfung von Kabelmänteln, Gerätegehäusen und Meßkabinen etc. Im folgenden werden die grundsätzlichen Verfahren kurz vorgestellt. Die praktische Durchführung von Entstörmittelmessungen verlangt im konkreten Einzelfall eine intensive Befassung mit den relevanten Vorschriften und dem jeweils angegebenen Schrifttum.
Adolf J. Schwab

10. Repräsentative EMV-Probleme

Zusammenfassung
Dem einführenden Charakter dieses Buches Rechnung tragend, werden nachstehend noch einige EMV-Probleme von allgemeinerem Interesse näher betrachtet. Leser, die ihr aktuelles Problem in dieser Auswahl vermissen, werden auf die grundsätzlichen Betrachtungen in den vorstehenden Kapiteln und das zugehörige umfangreiche Schrifttum im Anhang verwiesen.
Adolf J. Schwab

11. EMV-gerechter Entwurf elektronischer Baugruppen

Zusammenfassung
Auf Leiterplatten und in integrierten Schaltkreisen (IC’s) treten grundsätzlich die gleichen EMV-Phänomene auf wie in verteil — ten Systemen, deren Komponenten durch fliegende Verdrahtung untereinander verbunden sind. Es gelten daher nicht nur die gleichen Koppelmechanismen, sondern auch die bereits in Kapitel 3 für verteilte Systeme beschriebenen Gegenmaßnahmen. Entscheidend ist, daß der Entwickler selbst vorab „erahnt“, wo Koppelpfade entstehen können, und die zugehörigen, in keiner Stückliste aufgeführten parasitären Koppelimpedanzen, wie Streukapazitäten und Streuinduktivitäten, ihrer Größe nach abzuschätzen vermag. Sinngemäß läßt sich für Baugruppen auch eine Unter — scheidung in Intrasystem- und Intersystem-Beeinflussung treffen.
Adolf J. Schwab

12. EMV — Normung

Zusammenfassung
Aufgrund der ubiquitären Präsenz der EMV-Problematik in allen Gebieten der Elektrotechnik und ihren zahllosen Anwendungen in anderen Branchen haben sich in der Vergangenheit die verschiedensten Gremien mit EMV-Normungsaktivitäten befaßt. Diese Vielfalt, verbunden mit der generellen Komplexität der EMV-Thematik und den aktuellen europäischen Harmonisierungsbestrebungen, läßt das Vorschriftenwesen derzeit sehr heterogen erscheinen. Um den Einstieg in diesen Problemkreis zu erleichtern, werden im folgenden die Grundzüge und der heutige Stand der EMV-Normung näher erläutert.
Adolf J. Schwab

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