EMV-Filter - Anwendungsbeispiele
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EMV-Filter - Anwendungsbeispiele
Anwendungsbeispiele Seite Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 99 Anforderungen an die Herstellung elektrischer Betriebsmittel, Geräte und Anlagen 100 Systeme mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen 106 Regenerative Energie 111 Applikationsbeispiele 115 Filter und Drosseln für Frequenzumrichter 120 Filter für Schaltnetzteile 133 Entstörung von Anlagen 137 02/14 Anwendungsbeispiele 1 Anforderungen an die Herstellung elektrischer Betriebsmittel, Geräte und Anlagen 1.1 Verantwortung für die Nutzung von EMV-Filtern Hersteller von elektrischen Betriebsmitteln, Geräten oder Anlagen sind verpflichtet, bei der Entwicklung und Fertigung nach dem Stand der Technik sowie geltenden Normen und Gesetzen zu handeln und ihre Produkte in einem sicheren Zustand an den Kunden zu liefern. Sicher nach der in der Europa geltenden Niederspannungsrichtlinie (2006/95/EWG) heißt, die Produkte müssen so konzipiert und beschaffen sein, dass Menschen und Nutztiere vor den Gefahren einer Verletzung durch direkte oder indirekte Berührung geschützt sind. Ebenso sind nichtelektrische Gefährdungen wie mechanische Einwirkungen, Temperatur, Lichtbogen, Strahlung zu berücksichtigen. Bei vielen Produkten hängt die Sicherheit jedoch weitgehend davon ab, wie Bauteile in das Endprodukt eingebaut sind und welche Gesamtmerkmale das Endprodukt hat. Aus diesem Grund wurden z. B auch Induktivitäten und Filter bewusst aus dem Geltungsbereich der Niederspannungsrichtlinie ausgenommen. Der Hersteller von Produkten hat mit der entsprechenden Sorgfalt die Anforderungen an die Bauelemente im konkreten Applikationsfall zu bestimmen und diese entsprechend auszuwählen. Neben den Standardkriterien wie Bemessungsstrom, -spannung, -temperatur, Umgebungsbedingungen und Netzart sind auch mögliche Kurzschlusströme und im System auftretende Überspannungen zu berücksichtigen. 1.2 Bedeutung von Sicherheitsrichtlinien weltweit Weltweit besteht das Bestreben, einheitliche Standards für Produkte und Anlagen festzulegen (Harmonisierung von Normen). Dieses geschieht zunehmend in IEC-Normen durch die International Electronical Commission. Diese Normen werden in den meisten Fällen in regionale (z. B. EN = Europa Normen) sowie nationale Normen mit zum Teil spezifischen Anmerkungen untersetzt. IEC-Normen legen dabei die Mindestsicherheitsanforderungen der Produkte fest. Technische Details der Umsetzung bleiben meist in der Verantwortung der Hersteller. Abweichend dazu ist die Verfahrensweise im nordamerikanischen Markt. Hier werden in einem Sicherheitssystem die Interessen der Behörden, Hersteller, Versicherungen und Endkunden eingeschlossen. Die nationale Gesetzgebung erfolgt durch NEC (National Electrical Code), CEC (Canadian Electric Code), NFPA (National Fire Protection Association), aber auch durch individuelle Ergänzungen lokaler Behörden. So bedarf es z. B. in den USA einer Zulassung für alle elektrisch gesteuerten Geräte und Systeme. Diese Zulassung kann durch anerkannte Testlabore wie UL und CSA erfolgen. EPCOS hat eine hohe Zahl von Produkten mit entsprechenden Approbationen. Bitte sprechen Sie bei Bedarf mit Ihrer zuständigen Vertriebs- bzw. Verkaufsabteilung. Das auf EPCOS-EMV-Filtern nach Approbation oft verwendete Symbol ist z. B. das gespiegelte UR-Zeichen. Bild 1: Prüfzeichen bei Prüfung durch UL-Prüforganisation nach UL- und CSA-Vorschriften Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 100 02/14 Anwendungsbeispiele Dieses gespiegelte UR-Zeichen gilt für Komponenten, die Bestandteil eines Produkts oder Systems sind. Diese sind zum Beispiel Funkentstörfilter in Frequenzumrichtern. Bedingt durch ihre technische und konstruktive Auslegung haben diese Komponenten Einschränkungen und dürfen nur von Fachpersonal eingebaut werden. 1.3 Kurzschlussströme 1.3.1 Ursachen und Schutzmöglichkeiten Seit dem Entstehen von Stromversorgungssystemen wurden Fehlerzustände wie der unbeabsichtigte Kurzschluss in die Betrachtung der Sicherheitssysteme einbezogen. Für den Kurzschlussfall können verschiedene Ursachen wie Isolationsbruch, Isolationsänderung aber auch menschliches Versagen in Frage kommen. Um die negativen Auswirkungen dieses Fehlers zu begrenzen, werden üblicherweise Fehlerstromschutzeinrichtungen, wie Sicherungen, Leitungsschutzschalter, Leistungsschalter u. ä., eingesetzt. EPCOS schreibt für den Betrieb der Bauelemente entsprechende Überstromschutzeinrichtungen vor. Diese begrenzen zeitlich die Einwirkung der hohen Kurzschlussströme und damit die Beanspruchung durch thermische Wirkungen sowie durch elektromagnetische Kräfte. Die Berechnung der möglichen Kurzschlussströme und die daraus resultierende Auswahl geeigneter Bauelemente und Betriebsmittel stellt seit Jahrzehnten ein übliches Verfahren in europäischen Ländern dar. So beschäftigt sich die IEC 60909 in mehreren Teilen mit Kurzschlussströmen in Drehstromnetzen bzw. die Normenteile der IEC 60865 mit der Berechnung der Wirkung von Kurzschlussströmen. Ziel ist es, im Fehlerfall „Kurzschluss“ die Anlagenteile möglichst vor einer Schädigung oder Zerstörung zu schützen. 1.3.2 Berechnung und Auswahl von Komponenten Für eine genaue Berechnung der Kurzschlussströme sind sehr viele Detailkenntnisse der Stromversorgungseinrichtungen einschließlich der Kabel- und Leitungssysteme notwendig. Details sind unter anderem in den Normen IEC 60909 „Kurzschlussströme in Drehstromnetzen“ zu finden. Eine überschlägige Berechnung ist bereits mit den Kenntnissen der elektrischen Parameter des speisenden Transformators möglich. Aus Nennleistung, Kurzschlussspannung, Nennspannung und Frequenz des Transformators kann der Kurzschlussstrom IK ermittelt werden. Dabei ist IK der Transformator-Anfangskurzschlusswechselstrom beim Anschluss an ein Netz mit unbegrenzter Kurzschlussleistung. Aber auch der Leitungsweg dämpft die Kurzschlussströme. Zur Verbesserung der Genauigkeit sollten die induktive und ohmsche Komponente der Leitungswege in die Berechnung einbezogen werden. Der als Ergebnis vorliegende Kurzschlussstrom sollte bei der Auswahl der Komponenten berücksichtigt werden. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 101 02/14 Anwendungsbeispiele 1.3.3 Begriffsbestimmungen Kurzschlussströme Die bei einem Kurzschluss auftretenden Ströme werden sehr unterschiedlich definiert. Deshalb ist in der Kommunikation die Verwendung klar definierter Begriffe notwendig. Diese Definitionen stehen in den entsprechenden Normen und werden teilweise bevorzugt in Verbindung mit speziellen Fachbereichen verwendet (z. B. Niederspannungs-Schaltgeräte). Nachstehend die Kurzdefinition einiger wichtiger Kurzschlussströme. Details sind den angegebenen Normen zu entnehmen: Icw = Bemessungskurzzeitstromfestigkeit Die Bemessungskurzzeitstromfestigkeit charakterisiert als Effektivwert des Kurzschlussstromes die thermische Festigkeit eines Stromkreises bei einer kurzzeitigen Belastung; Angabe normalerweise für die Dauer von 1 s; abweichende Zeitwerte sind anzugeben. [IEC 60439-1; 4.3] Ipk = Bemessungsstoßstromfestigkeit Die Bemessungsstoßstromfestigkeit charakterisiert als Scheitelwert des Stoßstromes die dynamische Festigkeit eines Stromkreises. [IEC 60439-1; 4.4] Icc = Bedingter Bemessungskurzschlussstrom Der bedingte Bemessungskurzschlussstrom ist der unbeeinflusste Kurzschlussstrom, den ein Stromkreis nach einer Kurzschlussschutzeinrichtung ohne Schaden für eine bestimmte Zeit führen kann. [IEC 60439-1; 4.5] 1.3.4 SCCR Der Begriff SCCR kommt aus dem nordamerikanischen Sprachraum und steht als Abkürzung für den Begriff Short Circuit Current Rating. Dieser Begriff entspricht in etwa der IEC-Definition des Icw-Wertes. Maschinensteuerungen und Schaltanlagen (Industrial Control Panels) müssen in Nordamerika mit dem SCCR-Wert für die Kurzschlussfestigkeit gekennzeichnet werden. Zu beachten ist, dass sich dieser SCCR-Wert nicht nur auf die netzseitige Absicherung sondern auch auf nachgeschaltete Komponenten bezieht. Ausnahme bildet die schaltschrankinterne Verdrahtung. Der NEC 2008 Artikel 409 beschreibt die Bestimmungen der Kurzschlussfestigkeitsmarkierung unter Berufung auf UL 508A, SB4. Es wird unterschieden zwischen: Verteilerstromkreis (Feeder Circuit) = Stromkreis vor der ersten Überstromschutzeinrichtung Abzweigstromkreis (Branch Circuit) = Stromkreis von der ersten Überstromschutzeinrichtung bis zur Last. Da Filter mit Überstromschutzeinrichtungen zu sichern sind, werden diese dem „Branch Circuit“ zugeordnet. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 102 02/14 Anwendungsbeispiele Für Frequenzumrichter werden nach der nordamerikanischen Richtlinie UL 508C (Power Conversion Equipment) folgende Mindestwerte für die SCCR-Werte gefordert: Leistung1) hp 15 ... 50 51 ... 200 201 ... 400 401 ... 600 601 ... 900 901 ... 1600 1601 kW 1.1 ... 37.3 39 ... 149 150 ... 298 299 ... 447 448 ... 671 672 ... 1193 1194 ... Motorstrom dreiphasig bei Spannung2) 360 … 380 V 440 … 480 V 550 … 600 V A A A 3.3 ... 83 3.0 ... 65 2.4 ... 52 ... 320 ... 240 ... 192 ... 636 ... 477 ... 382 ... 786 ...3) ... 590 ...3) ... 472 ...3) ... 1290 ... 1060 ... 850 ... 2300 ... 1880 ... 1500 2301... 1881... 1501 ... SCCR1) kA 5 10 18 30 42 85 100 125 200 1) Entsprechend UL 508C Tabelle 45.1 2) Entsprechend UL 508C Tabelle 42.1 3) Angabe Motorstrom für 500 hp In dem für EMV-Filter zuständigen UL-Standard UL 1283 wird im Kapitel 39 ebenfalls ein Kurzschlusstest festgelegt. Somit gelten alle nach UL 1283 Edition 5 geprüften Filter bezüglich Kurzschluss als geprüft, wobei der Prüfstrom ASCC (Available short-circuit current) von den Vorgaben der UL 508C abweicht. Darüber hinaus werden Typenreihen der von EPCOS hergestellten Filter mit den für den Praxiseinsatz notwendigen Kurzschlussströmen bezüglich der thermischen und elektromagnetischen Beanspruchung geprüft, begleitet von entsprechenden Modellrechnungen und Simulationen. Auf Wunsch sind über den für Sie zuständigen Vertriebsansprechpartner detaillierte Informationen verfügbar. 1.4 Überspannungen 1.4.1 Überspannungsschutz elektrischer Betriebsmittel Überspannungen können elektrische Anlagen und Geräte beschädigen und ihre Funktion beeinträchtigen. Die Ursachen dafür können sein: Blitz; Blitzstrom- und Überspannungswanderwelle Induktion bedingt durch induktive Kopplung (Einfluss Magnetfelder) Influenz bedingt durch kapazitive Kopplung (Einfluss elektrischer Felder) Elektrostatische Ladungen Spannungsänderungen aufgrund von Schaltvorgängen Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 103 02/14 Anwendungsbeispiele Dabei ist mit folgenden Auswirkungen zu rechnen: Brand Zerstörung des Geräts Datenverlust Fehlfunktionen in Anlagen Auslösung von gefährlichen Betriebszuständen Bei Entwurf, Planung und Herstellung elektrischer Geräte und Einrichtungen hat der Hersteller die verwendeten Komponenten so auszuwählen, dass sie für die zu erwartende Beanspruchung in der Applikation geeignet sind und Gefahren vermieden werden. 1.4.2 Überspannungskategorien und Bemessungsstoßspannungen Zur Auswahl von Komponenten wird in der Norm IEC 60664-1 dem Hersteller eine Information über zu erwartende Beanspruchungen mit Angabe der Höhe der Bemessungsstoßspannung in Abhängigkeit des Stromversorgungssystems und dem Einbauort gegeben. Die Einbauorte werden in Abhängigkeit der Gefährdung in Überspannungskategorien zusammengefasst. Überspannungskategorie IV III II I Beschreibung An oder in der Nähe der elektrischen Einspeisung; vor der Hauptverteilung (in Stomrichtung gesehen) Geräte, die Bestandteil der festen Installation sind oder Geräte, bei denen eine erhöhte Verfügbarkeit erwartet wird Geräte, die zum Anschluss an die feste Installation eines Gebäudes bestimmt sind Betriebsmittel, die an Stromkreise angeschlossen werden, für die bereits Maßnahmen zur Begrenzung der transienten Überspannungen getroffen wurden Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 104 02/14 Beispiele Elektrizitätszähler; Überstromschutzschalter; Rundsteuergeräte Verteilertafeln; Leistungsschalter; Verteilerkästen; Geräte für den industriellen Einsatz; stationäre Motoren Haushaltsgeräte; tragbare Werkzeuge Elektrische Steuergeräte, die intern keine Maßnahmen zum Überspannungsschutz beinhalten Anwendungsbeispiele Den Überspannungskategorien wird in der nachstehenden Tabelle entsprechend dem Stromversorgungssystem eine zu erwartende Bemessungsstoßspannung zugeordnet (in Anlehnung an IEC 60664-1): Stromversorgungssystem Spannung Leiter-Erde dreiphasig V einphasig 230/400 277/480 400/690 1000 1.4.3 Überspannungskategorie I II III IV Bemessungsstoßspannung 120 ... 240 50 100 150 300 600 1000 330 500 800 1500 2500 4000 500 800 1500 2500 4000 6000 800 1500 2500 4000 6000 8000 1500 2500 4000 6000 8000 12000 Überspannung an EMV-Filtern Mit Ausnahme weniger Sonderapplikationen entsprechen die EPCOS-EMV-Filter dem Standard IEC 60939. Somit ist die Verwendung von geeigneten Entstörkondensatoren vorgeschrieben. Diese Art der Kondensatoren wird für Impulsspannungen im Netz konzipiert und entsprechend IEC 60384-14 einer Impulsprüfung bei der Bauartzulassung unterzogen (siehe nachstehende Tabelle; auszugsweise). Klasse X1 X2 Y2 Spannungsfestigkeit 4.3 x UR 4.3 x UR 1500 V AC Impulsprüfung4) 4.0 kV 2.5 kV 5.0 kV Bemerkungen Einsatz bei hohen Spitzenspannungen Allgemeine Anforderungen Basisisolierung oder zusätzliche Isolierung 4) gilt für C ≤ 1.0 µF Damit ist durch die Reihenschaltung zweier Kondensatoren in vielen Applikationsfällen die ausreichende Spannungsfestigkeit für die notwendige Überspannungskategorie gegeben. Aufgrund unterschiedlicher Kapazitätswerte ergeben sich aber sehr unterschiedliche Spannungsverhältnisse an den Kondensatoren, die im Einzelfall geprüft werden müssen. Für den Einsatz in industriellen Geräten mit erhöhter Beanspruchung oder bei erwarteter höherer Zuverlässigkeit empfehlen wir einen zusätzlichen Überspannungsschutz. Bei kundenspezifischen Lösungen werden in vielen Fällen Varistoren und Gasableiter in die Filter integriert. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 105 02/14 Anwendungsbeispiele 2 Systeme mit Fehlerstromschutzeinrichtungen 2.1 Begriffserklärung Ein Fehlerstromschutzschalter trennt beim Überschreiten eines definierten Differenzstroms den überwachten Stromkreis allpolig (mit Ausnahme des Schutzleiters). Oft wird die englischsprachige Kurzbezeichnung RCD (residual current protective device) für Fehlerstromschutzeinrichtung bzw. RCCB (residual current operated circuit-breaker) für Fehlerstromschutzschalter bzw. FISchutzschalter auch im deutschen Sprachraum verwendet. Genaue Definitionen sind in der Normengruppe IEC 61008 festgelegt. Darüber hinaus gibt es Differenzstrom-Überwachungsgeräte RCM (residual current monitor), die jedoch keine eigene Abschalteinheit des Laststromkreises besitzen. 2.2 Prinzip der Fehlerstromschutzeinrichtung Das Funktionsprinzip nutzt die Eigenschaft, dass im idealen Stromkreis die Summe der hin- und zurückfließenden Ströme Null ist. Ein Summenstromwandler über den Leitungen von Phase und Null erfasst somit die Fehlerströme. Eine zusätzliche Wicklung auf dem Wandler gehört zum Auslösekreis und bewirkt bei Erreichen des Grenzwertes die mechanische Öffnung des Schaltschlosses mit den Kontakten. Nachstehende Skizze zeigt das Prinzip. Bild 2 Prinzip FI-Schutzschalter Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 106 02/14 Anwendungsbeispiele 2.3 Beispiel eines elektrischen Antriebssystems Um Energie effektiv zu nutzen, werden in zunehmender Zahl elektrische Antriebssysteme (PDS = power drive system) verwendet. Diese besitzen die Möglichkeit, die Motordrehzahl stufenlos zu verändern. Im Prinzip wird eine Wechselspannung gleichgerichtet, im Zwischenkreis geglättet und über elektronische Schaltelemente bezüglich der Pulsform und Frequenz umgeformt. Damit verbunden ist unter anderem eine leitungsgebundene Störaussendung. Entsprechend internationalen Normen sind die Störpegel zu begrenzen, was in der Regel die Verwendung von EMV-Filtern bedingt. Bild 3 zeigt ein solches Antriebssystem im Prinzipschaltbild. Bild 3 Prinzipschaltbild Antriebssystem Die Betrachtung des Prinzipschaltbildes zeigt, dass die Ableitströme in diesem Antriebssystem nicht identisch sind mit der Angabe des Ableitstromes im Datenblatt des EMV-Filters. Diese Angabe wurde in der Norm IEC 60939 im Jahr 2010 als Rechenverfahren vereinheitlicht, berücksichtigt aber nur den Ableitstrom mit Bezug auf die Netzfrequenz beim Anschließen des Filters an das Versorgungsnetz. Hinzu kommen die Ableitströme durch die zusätzlichen Komponenten wie Umrichter, Kabel und Motor. In Abhängigkeit des Gleichrichtungsverfahrens beinhalten diese Ableitströme Frequenzanteile als Mehrfaches der Netzfrequenz; zum Beispiel eine dreiphasige B6-Schaltung bewirkt typische Anteile von 150 Hz, 450 Hz und 750 Hz. Die oft im Bereich von 1 kHz ... 16 kHz liegenden Taktfrequenzen verursachen besonders in den Leitungs- und Motorkapazitäten deutlich höherfrequente Ableitströme. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 107 02/14 Anwendungsbeispiele 2.4 Unterscheidung der Differenzströme Differenzströme sind die Summe der Leiterströme (3 Phasen + Neutral). Der Differenzstrom wird nach Ursache in Ableitstrom, Schutzleiterstrom, Berührungsstrom und Fehlerstrom unterschieden. Ableitstrom: Den größten Anteil bilden dabei meist die betriebsbedingten taktfrequenten Störströme. Sie werden von den Schaltimpulsen der IGBT-Taktung angeregt und finden den Stromweg über die parasitären Kapazitäten der Kabel und Motoren. Der netzfrequente Anteil der Ableitströme wird verursacht durch die Gleichrichtung sowie die auf der Netzseite vorhandenen Entstörkondensatoren. Schutzleiterstrom: Der Strom durch den Schutzleiter ist aus Sicherheitsgründen zu begrenzen. Grenzwerte in Abhängigkeit, ob es sich um ein ortsfestes oder ortsveränderliches Betriebsmittel handelt, sind z. B. in der IEC 61140 genannt. Fehlerstrom: Im Fall einer niederohmigen Verbindung der spannungsführenden Teile mit Erde fließt ein Fehlerstrom. Ursache könnte Verschmutzung, Feuchtigkeit oder eine defekte Isolierung sein. Zu unterscheiden ist der Fehlerfall auf der Netzseite und auf der Umrichterseite. Berührungsstrom: Der Berührungsstrom fließt beim Berühren des Gehäuses durch eine Person bei unterbrochener PE-Verbindung. Ein typischer Grenzwert ist 3.5 mA. Bei Überschreiten des Wertes sind geeignete Maßnahmen zu treffen, z. B. bei ortsfesten Geräten einen Schutzleiterquerschnitt von mindestens 10 mm² Cu. Der Berührungsstrom ist ebenfalls ein Fehlerstrom, der Ableitstrom jedoch nicht. 2.5 Schutzziele der FI-Schutzschalter Der Einsatz von FI-Schutzschaltern5) hat zwei wesentliche Ziele: Die Herabsetzung des Gefährdungspotenzials zum Schutz gegen elektrischen Schlag und zur Brandverhütung. Der Personenschutz (Schutz gegen elektrischen Schlag) besteht in der Regel aus der Kombination zweier Schutzvorkehrungen. Der Basischutz (Schutz gegen direktes Berühren) verhindert das Berühren unter Spannung stehender Teile z. B. durch Isolation. Der Fehlerschutz (zusätzlicher Schutz bei indirektem Berühren) soll im Fehlerfall ein Anstehen einer Spannung innerhalb festgelegter Zeiten verhindern, z. B. durch Abschaltung der Versorgungsspannung. Die Grenzwerte für den maximal zulässigen Strom ergeben sich aus den Angaben der IEC TS 60479 „Wirkung des elektrischen Stromes auf Menschen und Nutztiere“. Hierbei werden in Abhängigkeit der Frequenz unterschiedliche hohe Stromstärken angegeben, die jedoch einen gleich hohen Schutzpegel darstellen. Diese Differenzierung ermöglichen „intelligente“ FI-Schutzschalter. Typisch werden drei Bereiche unterschieden: 0.1 ... 100 Hz mit z. B. 30 mA-Grenze 100 ... 1000 Hz mit z. B. ansteigender Grenze von 30 … 300 mA 1 ... 100 kHz mit z. B. 300 mA-Grenze Zur Verhütung von Bränden ist in verschiedenen Vorschriften der Grenzwert 300 mA genannt. Unter Nutzung dieser Grenze können auch Systeme mit Taktfrequenzen im kHz-Bereich über FISchutzschalter geschützt werden. 5) FI = Fehlerstrom Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 108 02/14 Anwendungsbeispiele Bild 4 2.6 Beispiel Auslösecharakteristik RCCB Typenspektrum FI-Schutzschalter Typ AC = wechselstromsensitiv: Erfasst nur sinusförmige Wechselfehlerströme! ACHTUNG! In einigen Ländern nicht für die FI-Schutzmaßnahme zugelassen! Typ A = pulsstromsensitiv: Erfasst sinusförmige Wechselfehlerströme + pulsierende Gleichfehlerströme. Anwendung: einphasige Gleichrichter, einphasige Thyristorsteller. Typ B = allstromsensitiv: Fehlerströme wie Typ A + glatte Gleichfehlerströme. Anwendung: mehrphasige Systeme und Gleichrichterschaltungen. Typ B+ = allstromsensitiv: Eigenschaften des Typs B + Auslösebedingungen bis 20 kHz. Kurzzeitverzögerte Typen: Abschaltzeit geringfügig verzögert (ca. 10 ms). Anwendung: bei kurzzeitigen Impulsströmen im Rahmen des normalen Betriebs. Selektive Typen /S/: Definierte Abschaltzeitverzögerung. Anwendung: Reihenschaltung mehrer Schutzeinrichtungen, um selektive Abschaltreihenfolge zu gewährleisten. 2.7 Lösungsvorschläge für die Praxis Da beim Einsatz von Frequenzumrichtern die Unterscheidung von Fehlerströmen und betriebsbedingten Ableitströmen schwierig ist, kann es zum ungewollten Auslösen der Schutzeinrichtung kommen und somit die Anlagenverfügbarkeit verringert bzw. das Ausfallrisiko erhöht werden. Lösungsvorschläge: Messen Sie die Ableitströme im System; Ursachenermittlung erleichtert die Auswahl der Maßnahmen. Benutzen Sie dazu geeignete Messmittel. Die obere Grenzfrequenz der Messeinrichtung sollte für die zu erwartenden nennenswerten Ableitstromanteile ausreichend bemessen sein. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 109 02/14 Anwendungsbeispiele Wählen Sie einen geeigneten Typ des FI-Schutzschalter für Ihre Applikation. Schaltvorgänge in Mehrphasensystemen können durch mechanische Kontakte zeitlich versetzt schalten und somit Netztransiente verursachen. Nutzen Sie in diesem Fall kurzzeitverzögerte Fehlerstromschutzeinrichtungen. Klären Sie mit Ihrem EMV-Experten die richtige Auswahl der EMV-Filter. Bitte beachten Sie, dass ableitstromarme Filter bei gleichen Dämpfungseigenschaften aufwändiger aufgebaut und in der Regel teurer sind. Vergleichen Sie die technischen Daten der eingesetzten Motorkabel besonders bezüglich der Kapazitäten. Kostengünstigere, aber mit höherem Kapazitätsbelag behaftete Kabel müssen unter Umständen mit teuren Maßnahmen kompensiert werden. Soweit möglich, sollten Sie eine optimale Schaltfrequenz am Umrichter wählen. Induktivitäten am Umrichterausgang (Ausgangsdrosseln und Ausgangsfilter) können den Ableitstrom reduzieren; besonders die EPCOS SineFormer-Filterreihe B84143V*R127 hat sich in der Praxis bereits vielfach bewährt. Bitte beachten Sie die besonderen Anforderungen Ihrer Applikation z. B hinsichtlich der Motordynamik. Vermeiden Sie unnötige Motorleitungslängen. Legen Sie den Schirm der Motorleitung großflächig und beidseitig auf die Masse von Umrichter und Motor. Verwenden Sie für jeden Umrichter eine eigene Fehlerstromschutzeinrichtung. Halten Sie Einschaltströme mit technischen Maßnahmen gering (Einschaltstrombegrenzung). Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 110 02/14 Anwendungsbeispiele 3 Regenerative Energie Damit Volkswirtschaften prosperieren können, ist der Zugang zu Energie eine unverzichtbare Notwendigkeit. Das Vorkommen an fossilen Energieträgern nimmt bei kontinuierlicher Entnahme ab. Gleichzeitig wächst in den meisten Ländern das Umweltbewusstsein. Zunehmend werden Strategien zur Verringerung der Emission von Treibhausgasen und gegen die globale Erwärmung der Erde entwickelt und auch bereits in der Praxis umgesetzt. Mit der zeitlichen Verfügbarkeit einiger erneuerbarer Energien spielen Energiespeicher und intelligenter Stromverbrauch eine zunehmend bedeutendere Rolle. Auch hier hat EPCOS bereits an verschiedenen Projekten mitgearbeitet und Lösungen angeboten. Wir tragen als Unternehmen eine gesellschaftliche Verantwortung und bekennen uns zum Umweltschutz. 3.1 Energieformen Wasserkraft Wasserkraft wird allgemein als besonders ökologisch anerkannt. Trotzdem ist der Bau von neuen Systemen meist mit einem erheblichen Eingriff in die Natur und Landschaft verbunden. In Deutschland stagniert der Anteil an Wasserkraft in den letzten 10 Jahren bzw. ist sogar leicht rückläufig. Windenergie Windenergie ist die Art der Energieerzeugung, die in Deutschland die höchste Steigerungsrate erzielte und auch prozentual bei den erneuerbaren Energien den höchsten Anteil an der Gesamtenergieerzeugung hat. Um die starken Schwankungen der Windgeschwindigkeiten auszugleichen, wurden in den letzten 10 Jahren sehr viele neue und effizientere Lösungen entwickelt. Photovoltaik Mit Förderprogrammen in vielen europäischen Ländern ist im Ergebnis die Effizienz von Solargeneratoren und der Wirkungsgrad der Solarumrichter deutlich verbessert worden. An vielen Stellen werden Dach- oder Freiflächen für die Energieerzeugung mittels Photovoltaik genutzt. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 111 02/14 Anwendungsbeispiele Sonstige alternative Energieformen Weitere alternative Energieformen sind Energie aus Biomasse, wo heute bereits mit gutem Wirkungsgrad die Beseitigung von biologischen Abfällen mit der Erzeugung elektrischer Energie kombiniert wird. Bei den Steuerungselementen beginnend, ist auch hier ein breites Anwendungsgebiet für EMV-Entstörbauelemente zu finden. Die Aufzählung lässt sich beliebig erweitern, jedoch ist der Anteil anderer Systeme bedeutend geringer. In der Zukunft werden ständig neue technische Lösungen auf diesem Gebiet auf den Markt kommen. Ein Beispiel dafür sind Brennstoffzellen-Wechselrichter. 3.2 Applikationsbeispiel für Photovoltaik Für die steigende Anzahl von Photovoltaik-Applikationen bietet EPCOS zahlreiche StandardEMV-Filter aus dem Fertigungsprogramm an. Mit den steigenden Stückzahlen für Solarinverter werden aber auch viele kundenspezifische Lösungen erarbeitet und diese werden wirksamer Bestandteil des Gesamtkonzepts. Die Entwicklung begann bei Hausanlagen im Bereich 1 ... 5 kW, führte über mittelgroße Anlagen im Bereich einiger zehn kW zu Zentralwechselrichtern mit Einspeisung in das Mittelspannungsnetz bis in den Bereich von einigen Megawatt. Wie bei allen Systemen, sind die Produktnormen durch das Gesamtsystem einzuhalten. Für Photovoltaik-Wechselrichter existieren aber zurzeit noch keine EMV-Produkt- bzw. Produktfamiliennormen; entsprechend sind die allgemeinen Fachgrundnormen anzuwenden. Störaussendung Störfestigkeit Wohnbereiche; Geschäfts- und Gewerbebereiche EN 61000-6-3 EN 61000-6-1 Industriebereich EN 61000-6-4 EN 61000-6-2 Bei netzgekoppelten Einrichtungen sind somit Forderungen auf der AC-Seite bezüglich Störspannungsgrenzen klar definiert. Abweichend dazu befindet sich auf der DC-Seite die Definition der Grenzwerte noch in der Phase des Normentwurfs. In der Fachgrundnorm für Störaussendung in Wohngebieten (EN 61000-6-3) wird die Messung der Störausendung an DC-Anschlüssen unter bestimmten Umständen vorgeschrieben. In den Ausgaben der Fachgrundnorm ab 2007 werden AC-Netznachbildungen (Impedanz 50 Ohm || 50 µH) für den Messaufbau vorgeschrieben, deren große Erdkapazitäten bei trafolosen Geräten Probleme bereiten können. Aufgrund der oft nicht geringen Leitungslängen zu den Solarpanelen wirken diese Leitungen als Antenne und abgestrahlte Störfelder können zu Störungen in anderen Systemen, z. B. Rundfunk, führen. Viele verantwortungsbewusste Solarinverter-Hersteller achten deshalb schon jetzt auf geringe Störpegel, um die Beeinflussung von Nachbarsystemen zu vermeiden. EPCOS-DC-Filter helfen nicht nur wirksam die Störabstrahlung ausgedehnter Leitungsstrukturen zu den Photovoltaikpanelen zu verringern, sondern reduzieren ebenfalls hochfrequente Stör- und Ableitströme. Diese Maßnahme hilft auch, die Lebensdauer von PV-Modulen zu erhöhen. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 112 02/14 Anwendungsbeispiele Bild 5 Beispiel für Photovoltaikanlage Komponenten der Photovoltaik-Applikation aus Bild 5: 1) EPCOS 4-Leiter-Filter AC 2) EPCOS 2-Leiter-Filter DC 3) EPCOS Überspannungsschutz AC (wahlweise in Filter integriert) 4) EPCOS Überspannungsschutz DC (wahlweise in Filter integriert) 5) Solargenerator (Solarmodule) 6) Solarverkabelung 7) SPD (Surge protective device; Überspannungsableiter) Typ 2 optional 8) Solarwechselrichter mit EPCOS Leistungs-Induktivitäten und Transformatoren 9) Strom-Verteilungssystem (typisch öffentliches Energienetz) Betreiber von Photovoltaikanlagen sichern in vielen Fällen die Investition durch Versicherung gegen Anlagenausfall. So wird im Zusammenspiel aller Komponenten eine erhöhte Systemzuverlässigkeit erwartet. In diesem Zusammenhang werden auch Filter mit integriertem Überspannungsschutz eingesetzt. Durch den Einsatz von hochwertigen Bauelementen bei der Filterherstellung in der Kombination mit jahrzehntelangen Erfahrungen auf den Gebieten EMV und Überspannungsschutz sowie einem sorgfältigen Herstellungsprozess werden diese Anforderungen der erhöhten Systemzuverlässigkeit erfüllt. Auf Wunsch stellt EPCOS Zuverlässigkeits-Erwartungswerte zur Verfügung. EMV-Schutzziele und Systemzuverlässigkeit können aber nur im richtigen Zusammenspiel aller Komponenten erreicht werden. So ist zum Beispiel im Bereich der Solarmodule auf eine flächenBitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 113 02/14 Anwendungsbeispiele minimierte Leitungsverlegung zu achten. Durch die Vermeidung großer Leiterschleifen und durch induktionsarme Verlegung werden induzierte Ströme minimiert. Evt. sollten gitterförmige, geschlossene Modultragegestelle mit kompensierend verschalteten Photovoltaikmodulen zum Einsatz kommen. Die ökonomische Effektivität der Solaranlagen wird wesentlich beeinflusst von dem Gesamtwirkungsgrad der Einrichtung. Hier kann ebenfalls durch ein entsprechendes Design der Filter und Induktivitäten zur Minimierung der Verlustleistung beigetragen werden. Die geringen Mehrkosten werden in der Lebensdauer von den Einsparungen überkompensiert. Entsprechend unseren Leitlinien für umweltgerechte Produktgestaltung werden umweltbezogene Kundenwünsche berücksichtigt, die Umweltauswirkungen über den gesamten Produktlebensweg abgeschätzt und daraus die Entwicklungsziele abgeleitet. Neben einem umfangreichen Spektrum an Standardkomponenten bietet EPCOS kundenspezifische Filter und Drosseln, die auf die Applikation maßgeschneidert werden. Bitte kontaktieren Sie hierzu Ihren EPCOS-Vertriebsansprechpartner. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 114 02/14 Anwendungsbeispiele 4 Applikationsbeispiele 4.1 Industrieapplikationen EPCOS-EMV-Filter werden mit hohen Qualitätsstandards unter Auswahl hochwertiger Bauteile und Materialien hergestellt. Das Design erfolgt in Übereinstimmung mit den geltenden Standards und einer Auslegung für Dauerbetrieb unter den spezifizierten Extrembedingungen. So wird gewährleistet, dass die Filter den Lebensdauererwartungen unter Industriebedingungen entsprechen. Die im Bild dargestellten Antriebe in einem Walzwerk sind ein Beispiel, bei dem es nicht nur auf die Einhaltung von Normen ankommt, sondern auch Sicherheitsaspekte zu beachten sind. Elektronische Systeme steuern hier große Antriebssysteme, deren Fehlfunktion große Kräfte freisetzen und somit ein erhebliches Gefahrenpotenzial darstellen würde. Elektromagnetische Verträglichkeit war also hier, wie in vielen anderen Einsatzgebieten, auch eine Frage des Arbeitsschutzes der beschäftigten Mitarbeiter. Zur Verbesserung der Steuerung technologischer Parameter werden zunehmend drehzahlveränderbare Antriebe in der Industrie eingesetzt. Dabei erschließen immer neue Bauelemente, z. B. neue IGBT-Entwicklungen, Leistungsbereiche bis in den Megawattbereich von Umrichterantrieben. Neben den technologischen Vorteilen durch veränderbare Drehzahlen ergeben sich auch deutliche Energieeinsparungen und somit ökologische Vorteile. Die ökonomischen Einsparungen sind in vielen Fällen so groß, dass eine Rentabilität der Neuinvestitionen oft nach wenigen Nutzungsjahren erreicht wird. In vielen Firmen von Industrie und Handwerk hat es sich durchgesetzt, ausschließlich Einrichtungen, Anlagen und Geräte mit dem Nachweis der Einhaltung der EMV-Grenzwerte bezüglich Störaussendung und Störfestigkeit einzusetzen. Dadurch wird die Funktionalität der Maschinen sichergestellt und die Zuverlässigkeit wesentlich erhöht. Eine Maßnahme, die zwar in der Investitionsphase etwas teurer ist, sich aber in der Summe „rechnet“. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 115 02/14 Anwendungsbeispiele 4.2 Filter für rückspeisefähige Umrichter (AFE = Active Front End) Im Gegensatz zu herkömmlichen Umrichtern werden bei rückspeisefähigen Umrichtern als Gleichrichter Halbleiterschalter (z. B. IGBTs6)) anstelle der sonst üblichen Diodenbrücken verwendet. Die Schalter können zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein- und ausgeschaltet werden. Erfolgt die Ansteuerung in geeigneter Weise, reduziert sich die Amplitude der erzeugten Oberschwingungen, und der Strom, der vom Umrichter aufgenommen wird, ist annähernd sinusförmig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Zwischenkreisspannung bis zum Scheitelwert der Netzspannung variiert werden kann. Zusätzlich sind viele rückspeisefähige Umrichter in der Lage, z. B. beim Abbremsen eines Motors, Energie aus dem Zwischenkreis ins Netz zurückzuspeisen. Bild 6 Prinzipschaltbild eines rückspeisefähigen Umrichters Allerdings macht sich die Taktfrequenz der Halbleiterschalter auf der Netzseite des Frequenzumrichters störend bemerkbar: Es tritt ein erheblicher Spannungsripple zwischen den einzelnen Phasen auf. Zusätzlich fließen asymmetrische Ströme zwischen Umrichter und Netz, deren Größe von der Gesamtlänge der Motorleitung abhängig ist. Beim Rückspeisebetrieb verstärken sich die Effekte. Durch den Einsatz geeigneter Filter und Drosseln von EPCOS werden diese Störungen so bedämpft, dass eine Beeinflussung zwischen Umrichter und benachbarten Geräten ausgeschlossen wird. Die Einhaltung der Grenzwerte für die Störspannung wird sichergestellt. Für besondere Anforderungen, wie z. B. maximal zulässige asymmetrische Ströme oder max. Ableitströme, hat EPCOS Lösungen entwickelt, die bereits zum Patent angemeldet sind. 6) IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 116 02/14 Anwendungsbeispiele 4.3 Applikationen im Verkehrswesen Traktionsanwendungen wie Straßenbahnen, Oberleitungsbusse, Elektrolokomotiven und moderne Triebzüge stellen gegenüber anderen Einsatzgebieten in der Industrie oft deutlich abweichende Anforderungen. Diese Abweichungen betreffen sowohl elektrische Parameter als auch Umweltanforderungen bezüglich Stoß, Vibration, mechanischer Festigkeit, Verschmutzung und Betauung. EMV-Filter von EPCOS werden als Standardfilter für einige Einsatzgebiete wie z. B. Eingangsfilter für Spannungen bis 1500 V DC und Ströme bis 1600 A angeboten. Darüber hinaus stehen zahlreiche Sondertypen außerhalb des Datenbuchspektrums zur Verfügung. Falls erforderlich, erarbeiten wir zusammen mit dem Kunden eine angepasste Lösung. Neue Entwicklungen für moderne Motoren mit geringem Leistungsgewicht und somit großer Volumenleistung sowie neue Techniken für Umrichter wurden inzwischen zum Standard für einige Marine-Applikationen. So zählen dieselelektrische Antriebe zum Komfortmerkmal großer Passagierschiffe und sind bei hohen Anforderungen an die Manövrierfähigkeit, wie z. B. bei Bohrschiffen, unverzichtbar. Mit dem jetzigen Stand der Technik wird der Wirkungsgrad bei Teillast deutlich verbessert, eine gleichmäßige Leistungsabgabe unabhängig von der stufenlos regelbaren Drehzahl erreicht und ein schnelles Umsteuern für Schubumkehr ermöglicht, um nur einige Beispiele zu nennen. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 117 02/14 Anwendungsbeispiele Für Schiffs-Bordstromversorgungen gelten in vielen Fällen die Bedingungen für IT-Netze, und somit sollten auch die eingesetzten EMV-Filter den Bedingungen für IT-Netze genügen. EPCOS bietet aber auch Lösungen für Anwendungen mit extrem geringen Ableitströmen. Diese werden aufgrund des metallischen Körpers des Schiffes teilweise im Marine-Einsatz für erhöhten Personenschutz gefordert. 4.4 Kundenspezifische Lösungen – Beispiel Telekommunikation Bei komplexen Anlagen besteht oft die Aufgabe, neben der EMV-Filter-Eigenschaft weitere Funktionen in die Baueinheit zu integrieren. Für kundenspezifische Lösungen, zum Beispiel im Telekommunikationsbereich, sind folgende Zusatzfunktionen als Lieferbestandteil von EPCOS denkbar: Spezielle Steckverbinder für Stromversorgungseinheit AC und DC mit unterschiedlichen Spannungsebenen Schalter (Netz-Hauptschalter; Funktionsschalter) Überspannungsschutz (integrierte Lösungen; Überspannungsschutzmodule wechselbar) Überlastschutz (Sicherungen; Leistungsschutzschalter) Anzeigen; Mess- und Überwachungsmodule Elektrische Schnittstellen in gewünschter Form (Klemmen, Bolzen, Leitungen) Datenschnittstellen (z. B. LAN mit RJ45-Steckverbindern) Temperaturüberwachung Bild 7 Blockschaltbild Telekommunikationsmodul Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 118 02/14 Anwendungsbeispiele Bitte beachten Sie auch die Hinweise unter „Dienstleistungen und EMV-Labor“ im Abschnitt „3 Kundenspezifische Filter- und Drosselanpassung“, Seite 141. Bild 8 Telekommunikationsmodul Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 119 02/14 Anwendungsbeispiele 5 Drosseln und Ausgangsfilter für Frequenzumrichter Frequenzumrichter mit IGBT7) werden zunehmend in der Industrie eingesetzt, da sie zusammen mit Drehstrom-Asynchronmotoren hervorragende, robuste Antriebssysteme ergeben. EPCOS bietet rund um den Frequenzumrichter das komplette Lösungsspektrum sowohl als Standardausführung als auch kundenspezifisch an. Dazu gehören: EMV-Netzfilter Netzdrosseln (Kommutierungsdrosseln) für Standardumrichter mit Gleichrichtereingang Filterdrosseln für rückspeisefähige Umrichter DC-Zwischenkreisdrosseln du/dt-Drosseln du/dt-Filter (auf Anfrage) Sinusfilter EMV-Sinusfilter (SineFormer) 7) Insulated Gate Bipolar Transistor Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 120 02/14 Anwendungsbeispiele Komplettlösungen rund um den Frequenzumrichter Netzdrossel du/dt-Drossel Netzfilter Bild 13 Sinusfilter SineFormer Blockschaltbild eines Frequenzumrichters mit Kommutierungsdrossel, Eingangsfilter sowie Ausgangsfilter bzw. -drossel Ein Umrichter erzeugt aus einer Einspeisung mit konstanter Spannung und Frequenz eine Ausgangsspannung, die in Amplitude und Frequenz in weiten Bereichen verändert werden kann. Dazu wird die Eingangsspannung gleichgerichtet und in einem Zwischenkreis geglättet. Diese Zwischenkreisspannung speist eine Halbleiter-Brückenschaltung. Die Einschaltdauer der Halbleiter wird von der Regelung des Umrichters so gesteuert, dass in Verbindung mit induktiven Lasten sich ein sinusförmiger Strom einsstellt (Pulsweitenmodulation = PWM). Auf der Eingangsseite des Frequenzumrichters ergeben sich beim Kommutierungsvorgang der gleichrichtenden Halbleiter kleine Kurzschlüsse, die Spannungseinbrüche auf der Netzseite bewirken. Diese Netzrückwirkung kann mit einer Kommutierungsdrossel auf der Eingangsseite des Frequenzumrichters verringert werden. Auf der Ausgangsseite ist die Ansteuerung der einzelnen Halbbrücken so versetzt, dass man am Umrichterausgang eine dreiphasige Wechselspannung erhält. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 121 02/14 Anwendungsbeispiele Spannung Bild 16 Strom Leiterspannung und Strom am Umrichterausgang ohne Filter Sind der Umrichter und der Motor zu einer Einheit zusammengebaut, ist dieses im Hinblick auf das EMV-Verhalten am günstigsten. Meistens sind sie jedoch über eine längere Leitung verbunden. Die Leitung hat parasitäre Kapazitäten zwischen den Leitern und gegen Erde. Da die Anstiegszeit der Rechteckimpulse der Umrichterausgangsspannung im Bereich 5 bis 10 kV/µs liegt, fließen bei jedem Schaltvorgang hochfrequente Ströme in der Leitung. Diese können bei langen Leitungen so groß werden, dass die Überstromschutzschaltung des Umrichters anspricht. In jedem Fall verringern sie jedoch den dem Motor zur Verfügung stehenden Strom. Der Umrichter muss also größer dimensioniert werden. Außerdem verursachen diese Ströme mit ihrem hohen Schaltfrequenzgehalt Verluste in der Leitung und im Motor. Da ein Teil der hochfrequenten Ströme gegen Erde fließt, verursachen sie asymmetrische Störungen. Bei Verwendung ungeschirmter Motorleitungen würden unzulässig hohe Störfelder erzeugt. Diese Störfelder bedingen daher die Verwendung geschirmter Motorleitungen oder es werden Sinus-EMV-Filter der SineFormer-Reihe B84143V*R127 am Umrichterausgang eingesetzt. Die hohe Flankensteilheit der Umrichterspannung regt parasitäre Schwingkreise bestehend aus Kabel- und Motorkapazitäten sowie Leitungsinduktivitäten an, deren Ausschwingvorgänge sich der Umrichterspannung überlagern. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 122 02/14 Anwendungsbeispiele Dies führt vor allem auf der Motorseite zu kurzzeitigen Spannungsüberhöhungen, welche die Motor-Nennspannung weit überschreiten können (Bild 17). Diese Spannungsüberhöhungen belasten die Motorisolation durch Teilentladungen und führen vor allem bei älteren Motoren zu vorzeitigem Ausfall. Bild 17 Spannungsüberhöhung durch eine Leitung So ergeben sich folgende Effekte beim Betrieb von Umrichtern: Große hochfrequente Blindströme in der Motorleitung Überspannung am Motor durch die hohe Spannungssteilheit und die lange Motorleitung Lagerschäden durch Ableitströme über die Motorlager Motorgeräusche EMV-Probleme Beschädigung der Motorisolation Um diese Probleme zu verringern, finden je nach Problemstellung vier Lösungsansätze Anwendung: 1. du/dt-Drosseln 2. du/dt-Filter 3. Sinusfilter 4. EMV-Sinusfilter Hinweis für den Anwender: Umrichter müssen für den Betrieb mit Ausgangsdrosseln oder -filtern parametriert werden, da sie unter bestimmten Betriebsbedingungen zu Eigenschwingungen angeregt werden können. Die in diesem Datenbuch vorgestellten Filter wurden an verschiedenen Umrichtern erprobt. Sie stellen nur einige Beispiele dar. Weitere Filter sind auf Anfrage erhältlich. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 123 02/14 Anwendungsbeispiele 5.1 Netzdrosseln/ Kommutierungsdrosseln Die Kommutierungsdrossel ist eine Längsdrossel mit einem uk -Wert8) von typischerweise 1% ... 5 %, die im Versorgungsstrang des Frequenzumrichters liegt. Durch sie fließt der gesamte Netzstrom. Es gibt sie in zwei Ausführungen: Umrichter mit einer Diodengleichrichterschaltung: Hier wirkt sie mit ihrer Induktivität den Spannungseinbrüchen entgegen, die zum Zeitpunkt der Kommutierung entstehen. Umrichter, die in der Lage sind, Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen: Anlaufstrombegrenzung Verringerung von Oberschwingungen Bild 18 Schaltbild einer Kommutierungsdrossel 5.2 Ausgangsdrosseln/du/dt-Drosseln Die du/dt-Drossel ist eine Längsdrossel auf der Motorseite des Frequenzumrichters. Durch sie fließt der gesamte Motorstrom. Steile Spannungs- und Stromflanken werden durch die Induktivität etwas abgeflacht. Die parasitären Kapazitäten des angeschlossenen Kabels werden weniger stark be- und entladen. Gegenüber dem Schutzleiter hat die Drossel praktisch keine Wirkung. Der Ableitstrom und die gestrahlten Störungen werden nicht verringert. In der Regel sind Motorleitungen bis 50 m möglich Eine Abschirmung der Motorleitung ist notwendig Kaum Verbesserung der EMV-Störungen Datenblätter zu du/dt Drosseln finden Sie auf Seite 465. Bild 19 Schaltbild einer du/dt-Drossel 8) Höhe des Spannungsabfalls über der Drossel in Prozent bezogen auf die anliegende Strangspannung Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 124 02/14 Anwendungsbeispiele 5.3 du/dt-Filter Das du/dt-Filter besteht im Wesentlichen aus einem LC-Tiefpass mit einer Grenzfrequenz, die größer ist als die Taktfrequenz des Umrichters (Prinzipschaltbild, Bild 20). Das Filter vergrößert die Anstiegszeit der Spannungsimpulse auf der Leitung, die Spannungsspitzen am Motor werden kleiner, das du/dt der Ausgangsspannung sinkt. Die Wirkung des Filters beschränkt sich auf die Spannungssteilheit zwischen den Leitern. Gegenüber dem Schutzleiter hat das Filter praktisch keine Wirkung, der Ableitstrom und die gestrahlten Störungen werden nicht verringert. Typischerweise sind Motorleitungen bis 100 m Länge möglich Eine Abschirmung der Motorleitung ist notwendig Kaum Verbesserung der EMV-Störungen du/dt-Filter müssen in der Regel an den Umrichter bzw. die Applikation angepasst werden. EPCOS bietet auf Wunsch kundenspezifische Lösungen an. Bild 20 Prinzipschaltbild des du/dt-Filters und des Sinusfilters Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 125 02/14 Anwendungsbeispiele 5.4 Sinusfilter Das Sinusfilter hat die gleiche Prinzipschaltung wie das du/dt-Filter (Bild 20), jedoch wird die Grenzfrequenz zwischen Ausgangs- und Umrichtertaktfrequenz gelegt. Dadurch werden die Werte für die Induktivitäten und Kapazitäten größer, das Filter hat aber auch eine bessere Wirkung. Der Anteil der Schaltfrequenz an der Leiterspannung verschwindet fast völlig (Bild 21). Spannung Bild 21 Strom Leiterspannung und Strom nach dem Sinusfilter Da das Sinusfilter hauptsächlich auf symmetrische Störungen zwischen den Leitungen wirkt, werden Störungen gegen den Schutzleiter kaum verringert (Bild 22). Motorleitungen von mehr als 100 m Länge sind möglich Auf eine Abschirmung der Motorleitung kann nicht verzichtet werden Die Motorgeräusche und Wirbelstromverluste werden reduziert Eine Reduzierung des netzseitigen Filteraufwands ist möglich Bild 22 Spannung Leiter gegen Erde nach dem Sinusfilter Datenblätter für Sinusfilter siehe Kapitel "Netz- und Ausgangsdrosseln, Ausgangsfilter". Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 126 02/14 Anwendungsbeispiele 5.5 EMV-Sinusfilter SineFormer Um die asymmetrischen Störungen auf der Motorleitung soweit zu reduzieren, dass auf die Schirmung der Motorleitung verzichtet werden kann, muss ein EMV-Sinusfilter verwendet werden. Dabei wird das Sinusfilter durch eine stromkompensierte Drossel mit Kondensatoren gegen Masse ergänzt. Bild 23 Prinzipschaltbild des EMV-Sinusfilters SineFormer Weitere technische Daten der SineFormer-Filter siehe Datenblatt B84143V*R127 Technische Vorteile des EMV-Konzepts mit SineFormer: Verringerung des du/dt auf <500 V/µs Reduzierung der Geräuschentwicklung des Motors Deutliche Verminderung der Wirbelstromverluste Wesentliche Verringerung der Motorlagerströme Vermeidung von Kopplungen der Störungen von der Motorleitung zu anderen Netz- und Signalleitungen Funkstörstrahlung ausgehend von der Motorleitung innerhalb der üblichen normativen Grenzen Bestmögliche Reduzierung der Störungen (leitungsgebunden und abgestrahlt) im Vergleich zu anderen Ausgangsfilterlösungen Keine Rückführung zum Umrichterzwischenkreis notwendig Wirtschaftliche Vorteile des EMV-Konzepts mit SineFormer: Ungeschirmte Motorleitungen können eingesetzt werden, wodurch sich der Montageaufwand verringert, die Lebensdauer erhöht und niedrigere Kabelkosten entstehen Motorgröße kann reduziert werden Motorlebensdauer kann deutlich erhöht werden Längere Motorkabel sind möglich (bis 1000 m ungeschirmt gemessen) Kein Wartungsaufwand, da die SineFormer ohne Zwangskühlung aufgebaut sind Kompaktfilter (kein Baukastensystem), dadurch geringeres Volumen und Gewicht Reduzierte Anforderungen an Netzfilter Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit Auch als Nachrüstsatz geeignet Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 127 02/14 Anwendungsbeispiele SineFormer entstören optimal und senken Systemkosten Gerade der mögliche Verzicht auf geschirmte Leitungen hat einen besonderen Vorteil, denn abhänging von Querschnitt und Länge der Leitung ist der Einsatz der SineFormer kostengünstiger als die Verwendung geschirmter Leitungen. Häufig sind die Kosten für das Filter bereits ab einer Leitungslänge von rund 100 m mit der Verwendung eines ungeschirmten Kabels kompensiert. Werden allein die Preise des SineFormer und der ungeschirmten Leitungen mit den Kosten eines Sinusfilters und geschirmter Leitungen verglichen, kann der Break-even bereits bei Leitungslängen von weniger als 50 m erreicht werden, wobei der höhere Montageaufwand für geschirmte Leitungen noch nicht berücksichtigt ist. Bild 24 zeigt die netzseitige Störspannungsmessung an einem Frequenzumrichter mit EMVNetzfilter und 100 m ungeschirmter Motorleitung ohne Ausgangsfilter. (Messergebnisse abhängig von der Lage der Motorleitung, Bezug auf Grenzwerte nach EN 55011 Klasse A/Gruppe 1 bzw. EN 61800-3 Kategorie C2.) Bild 24 Störspannungsmessung mit ungeschirmter Leitung Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 128 02/14 Anwendungsbeispiele Bild 25 zeigt im Vergleich zu Bild 24 eindrucksvoll die Wirkungsweise der SineFormerTechnologie. Auch bei gekreuzter Verlegung von Netzleitung, ungeschirmter Motorleitung und selbst bei Parallelführung über 80 cm entsprechend den Vorgaben der EN 61800-3 werden die Grenzwerte sicher eingehalten (hier nach EN 55011, Klasse A/Gruppe 1 beziehungsweise EN 61800-3 Kategorie C2). Dass so gut wie keine Kopplungen auftreten, zeigt eindeutig die optimale Wirksamkeit der neuen Filtertechnologie. Durch die Verwendung von SineFormer-Filtern kann der Einsatz von geschirmten Leitungen endgültig der Vergangenheit angehören. Somit lassen sich die Systemkosten senken und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen. Bild 25 Störspannungsmessung am SineFormer Trotz ungeschirmter Kabel werden die zulässigen Grenzwerte eingehalten. Gleichtaktstörungen erzeugen durch die parasitären Kapazitäten im Motor Lagerströme. Diese Lagerströme können die Motorlebensdauer deutlich reduzieren. Durch die SineFormerTechnologie werden die Gleichtaktstörungen unterdrückt und dadurch die Lagerströme im Motor minimiert. Dies führt zu einer bestmöglichen Erhöhung der Motorlebensdauer. Bild 26 zeigt typische Messwerte an dem Ausgang eines Frequenzumrichters im Zeitbereich und im Frequenzbereich. Deutlich sind die hohen asymmetrischen Ströme erkennbar, die hier als Lagerströme gemessen werden. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 129 02/14 Anwendungsbeispiele Bild 26 Lagerströme ohne Ausgangsfilter Bild 27 zeigt die asymmetrischen Ströme bei Einsatz eines Sinusfilters. Die Lagerströme werden nur teilweise reduziert und können zu keiner wesentlichen Lebensdauererhöhung des Motors beitragen. Siehe vergleichend Bild 26. Bild 27 Reduzierung der Lagerströme mit Sinusfilter Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 130 02/14 Anwendungsbeispiele Bild 28 zeigt nun typische Werte der Lagerströme bei Einsatz eines EMV-Sinusfilters SineFormer. Im Vergleich mit den Bildern 26 und 27 sind die deutlichen Verbesserungen erkennbar: Nur EMVSinusfilter SineFormer können die Motorlagerströme minimieren. Siehe vergleichend Bild 26. Bild 28 Minimierung der Lagerströme mit EMV-Sinusfilter SineFormer Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 131 02/14 Anwendungsbeispiele 5.6 Schlussfolgerung Zusammenfassend kann man feststellen: Die du/dt-Drossel verringert die Flankensteilheit der Ausgangsspannung (Leiter/Leiter). Damit wird die Ausfallwahrscheinlichkeit der Motoren gesenkt. Das du/dt-Filter verringert die Flankensteilheit der Ausgangsspannung (Leiter/Leiter) stärker als die Drossel. Damit wird die Ausfallwahrscheinlichkeit der Motoren gesenkt. Das Sinusfilter bietet bei geringem Mehraufwand eine sinusförmige Phasenspannung. Gleichzeitig wird die erdbezogene hochfrequente Störspannung etwas reduziert. Der EMV-Sinusfilter SineFormer ist die beste und auf den ersten Blick auch teuerste Lösung, wenn nur die Komponentenpreise der verschiedenen Ausgangsfilterlösungen verglichen werden. Bei Betrachtung der Systemkosten (Leitung, Filter, Motor) ergeben sich aber dann die eindeutigen Kostenvorteile für die SineFormer-Technologie: Die SineFormer Filterreihe B84143V*R127 hat das beste Preis-Leistungs-Verhältnis aller Ausgangsfilter- und Drossellösungen! Spannung Leiter/Leiter Gestrahlte Störungen Reduzierung der Motorlagerströme du/dt-Filter Kaum Verbesserung Keine Sinusfilter Wenig Verbesserung Gering EMV-Sinusfilter SineFormer Fast beseitigt Bestmöglich Bild 29 Spannung Leiter/Erdleiter Zusammenfassung der Filtereigenschaften Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 132 02/14 Anwendungsbeispiele 6 Filter für Schaltnetzteile Schaltnetzteile ersetzen in der Elektrotechnik immer mehr konventionelle Stromversorgungen mit Netztransformatoren und Linearreglern. Diese sind zwar meist kostengünstig, haben aber ein großes Bauvolumen und einen schlechten Wirkungsgrad. Beim Schaltnetzteil wird die Eingangsspannung gleichgerichtet und in einem Gleichspannungszwischenkreis geglättet. Mit Hilfe von Halbleiterschaltern wird diese Gleichspannung nun wieder zerhackt, über einen Transformator übertragen, gleichgerichtet und geglättet. Die Schaltfrequenz liegt üblicherweise im Bereich von ca. 20 kHz bis zu einigen hundert kHz. Dadurch können Transformatoren und Siebschaltungen sehr klein gehalten werden. Da nur Schalt- und Durchlassverluste auftreten, ist der Wirkungsgrad im Vergleich zu linearen Lösungen sehr hoch. Man unterscheidet zunächst einmal zwischen primär getakteten und sekundär getakteten Wandlern. Die primär getakteten Wandler teilen sich weiter auf in Sperrwandler, EintaktDurchflusswandler und Gegentakt-Durchflusswandler. Hauptvertreter der sekundär getakteten Wandler sind der Hochsetzsteller und der Tiefsetzsteller. Alle Wandler haben ein eigenes Schaltverhalten, das sich in unterschiedlichen Spannungs- und Stromverläufen während eines Schaltvorgangs niederschlägt. Den Vorteilen, die sich durch diese Schaltungstechnik in Größe, Wirkungsgrad und Lastregelung ergeben, stehen erhöhte EMV-Probleme gegenüber. Hauptstörquellen sind die Halbleiterschalter, die ein- und ausgangseitigen Gleichrichterschaltungen und nicht zuletzt die Ansteuerschaltungen mit z. B. Mikrocontroller. Grundstörfrequenz ist die Taktfrequenz des Wandlers. Ein großer Teil der Verluste entsteht während des Ein- und Ausschaltens der Halbleiterschalter. Dabei durchlaufen die Halbleiter für kurze Zeit einen linearen Zustand, in dem sowohl hohe Spannungen anliegen als auch Strom fließt. Um diese Zeit klein zu halten, werden die Halbleiterschalter sehr hart geschaltet, d. h. sie gehen in etwa 50 bis 100 ns vom gesperrten in den leitenden Zustand über. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 133 02/14 Anwendungsbeispiele Es ergeben sich Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten du/dt von einigen kV/µs. Das HFSpektrum reicht bis zu über 100 MHz. Wird die Spannung an den Gleichrichterdioden von Durchlass- in Sperrrichtung umgepolt, so fließt der Diodenstrom bedingt durch den Träger-Speicher-Effekt kurzzeitig weiter, bis er nach Abbau der Ladungsträger in der Sperrschicht plötzlich Null wird. Dieser Stromabriss bei gleichzeitig anliegender Sperrspannung erzeugt eine Störspannung mit Grundfrequenzen im Bereich von einigen MHz. Im Bereich bis zu einigen hundert kHz liegen die Störungen meist vor allem als symmetrische Störungen (differential mode) zwischen den Leitungen vor. Sie werden durch die Streuinduktivitäten der stromkompensierten Drossel des Filters und durch X-Kondensatoren gedämpft. Reicht die symmetrische Dämpfung im Bereich unter hundert kHz nicht aus, so kann sie durch Einbau von symmetrisch wirkenden Pulverkerndrosseln erhöht werden (Bild 30). Filter ohne symmetrische Drossel B84114D*A030 Bild 30 Filter mit zusätzlicher symmetrischer Drossel B84115E*A030 Vergleich zweier Filter, ohne und mit symmetrischer Drossel (Pulverkerndrossel) Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 134 02/14 Anwendungsbeispiele Bei höheren Frequenzen ab einigen 100 kHz liegen in der Regel vor allem asymmetrische Störungen (common mode) vor. Dabei fließen die Störströme zwischen den Leitungen und der Bezugsmasse. Große Störquellen sind die Halbleiter, da sie durch die Kühlkörpermontage eine große Koppelkapazität gegen Erde haben und ein hohes du/dt gegen das Gehäuse aufweisen. Zur Entstörung werden stromkompensierte Drosseln verwendet. Bei diesen fließt der Nutzstrom so durch die Wicklungen der Drossel, dass sich die magnetischen Flüsse im Kern kompensieren. Für die asymmetrische Störung wirkt die volle Induktivität. Hinzu kommen noch Y-Kondensatoren, um die Störströme gegen Masse kurzzuschließen. Sie werden vorwiegend auf der zur Störquelle gewandten Seite des Filters gegen die Bezugsmasse geschaltet (Bild 31). Bild 31 Schaltungsaufbau eines Entstörfilters mit stromkompensierter Drossel Da in vielen Anwendungen der Ableitstrom des Gerätes durch Normen begrenzt wird (z. B. als Berührungsstrom auf 0.5 oder 3.5 mA), ist auch die Kapazität der Y-Kondensatoren in diesen Fällen begrenzt. Dann muss die Entstörwirkung durch eine entsprechend größere Drossel erbracht werden. Bei Frequenzen von einigen MHz wird ein Teil der Störungen auch durch elektrische und magnetische Felder übertragen. Um eine hohe Dämpfung zu erhalten, sollte das Filter und oft auch die Stromversorgung geschirmt sein, da die hochfrequenten Störungen am Filter vorbei auf die Eingangsleitung überkoppeln können. EPCOS bietet mit seinen SIFI-Reihen ein Baukastensystem mit unterschiedlichen Dämpfungen und Bemessungsströmen an. Kurz gesagt: Standardmäßige Lösungen für nahezu jede Anwendung. (Datenblätter siehe Kapitel "2-Leiter-Filter", Serien B84111A ... B84115E.) Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 135 02/14 Anwendungsbeispiele Damit das Filter bei hohen Frequenzen noch wirkt, muss es für höhere Frequenzen niederinduktiv mit der Bezugsmasse verbunden werden. Es genügt nicht, den Erdanschluss des Filters über einen Leiter mit der Bezugsmasse zu verbinden, da das Filter dann bei höheren Frequenzen fast wirkungslos wird (Bild 32). Anzustreben ist ein flächiger Kontakt des Filtergehäuses mit der Bezugsmasse. Beispiel: Masseverbindung: 10 cm Draht 10 cm Draht = 140 nH 140 nH = 17 Ω bei 20 MHz Cy = 10 nF 10 nF = 1.3 Ω bei 20 MHz d. h., das Filter ist bei 20 MHz fast wirkungslos Bild 32 Auswirkung einer falschen Filtermontage Für die Auswahl eines Filters ergeben sich somit folgende Punkte: Die Gesamtanforderungen bestimmt die untere Einsatzfrequenz des Entstörfilters. Die Spannungssteilheit du/dt der Halbleiterschalter sowie evtl. vorhandene hochgetaktete Mikrocontroller-Schaltungen sind für die Dämpfungsanforderungen bei hohen Frequenzen bestimmend. EMV-Filter und Gerät müssen als Einheit betrachtet werden. Oft können bereits kleinere Änderungen in der Schaltung (z. B. geänderte Leiterbahnführung, etwas größere Einschaltzeiten) dazu führen, dass ein kleineres günstigeres EMV-Filter verwendet werden kann. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 136 02/14 Anwendungsbeispiele 7 Entstörung von Anlagen Jedes Gerät, welches elektrische oder elektronische Bauteile beinhaltet, unterliegt EMVAnforderungen auf Grund von EU-Richtlinien wie der EMV-Richtlinie und den nationalen EMVGesetzen. Die EMV-Richtlinie fordert die Einhaltung von Schutzanforderungen, welche aus harmonisierten Normen abgeleitet werden können. Gibt es zu einem Betriebsmittel keine eigene EMV-Produktnorm, so greift die jeweilige Produktfamiliennorm, die die Grenzwerte und anzuwendenden Messanordungen und -verfahren beschreibt. Betriebsmittel (z. B. große Druckmaschinen, Bearbeitungszentren, etc.), denen man keine Produkt- und Produktfamiliennorm zuordnen kann, unterliegen der Fachgrundnorm (siehe Tabellen auf den Seiten 24 ff). Betriebsmittel im Sinne der EMV-Richtlinie (2004/108/EG) sind Geräte und ortsfeste Anlagen. Unter Geräten versteht man entsprechend dieser Richtlinie Apparate, die für Endnutzer bestimmt sind und elektromagnetische Störungen verursachen oder durch solche beeinträchtigt werden können [Artikel 2, Absatz (1) b)]. Darunter fallen auch Baugruppen, die als Funktionseinheiten dazu bestimmt sind, vom Endnutzer in ein Gerät eingebaut zu werden, sowie bewegliche Anlagen als Kombination von Geräten und gegebenenfalls weiteren Einrichtungen, die für den Betrieb an verschiedenen Orten bestimmt sind [Artikel 2, Absatz (2)]. Bei einer ortsfesten Anlage handelt es sich um eine besondere Kombination von Geräten und weiteren Einrichtungen, die miteinander verbunden oder installiert werden und dazu bestimmt sind, auf Dauer an einem bestimmten Ort betrieben zu werden [Artikel 2, Absatz (1) c)]. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 137 02/14 Anwendungsbeispiele Für Betriebsmittel – also Geräte und ortsfeste Anlagen – wird die Einhaltung der grundlegenden Anforderungen nach Anhang I der EMV-Richtlinie gefordert: 1. Schutzanforderungen Betriebsmittel müssen nach dem Stand der Technik so konstruiert sein, dass a) die von ihnen verursachten elektromagnetischen Störungen keinen Pegel erreichen, bei dem ein bestimmungsgemäßer Betrieb von Funk- und Telekommunikationsgeräten oder anderen Betriebsmitteln nicht möglich ist; b) sie gegen die bei bestimmungsgemäßem Betrieb zu erwartende elektromagnetischen Störungen hinreichend unempfindlich sind, um ohne unzumutbare Beeinträchtigung bestimmungsgemäß arbeiten zu können. 2. Besondere Anforderungen an ortsfeste Anlagen Installation und vorgesehene Installation der Komponenten: Ortsfeste Anlagen sind nach den anerkannten Regeln der Technik zu installieren, und im Hinblick auf die Erfüllung der Schutzforderungen des Abschnitts 1 sind die Angaben zur vorgesehenen Verwendung der Komponenten zu berücksichtigen. Diese anerkannten Regeln der Technik sind zu dokumentieren, und der Verantwortliche/die Verantwortlichen halten die Unterlagen für die zuständigen Behörden zu Kontrollzwecken zur Einsicht bereit, solange die ortsfeste Anlage in Betrieb ist. Ortsfeste Anlagen unterliegen nicht der CE-Kennzeichnungspflicht, jedoch kann die elektromagnetische Verträglichkeit schwerlich anders als durch Prüfungen sichergestellt werden. Die EMV von Anlagen ist in der Regel schwer zu beurteilen, da die Gerätenormen nur für frei erhältliche Geräte konzipiert wurden und die gesamte elektromagnetische Umgebung einbezieht. Für Anlagen gibt es keine allgemeingültige Norm. Daher muss die EMV von Fall zu Fall geprüft und sichergestellt werden. Treten Probleme beim Betrieb der Anlage auf, so wird man versuchen, den Störer zu ermitteln und zu entstören, bis die Beeinflussung behoben ist. Anlagenbetreiber sollten grundsätzlich ihre Anlagenlieferanten und diese ihre Gerätelieferanten dazu bewegen, im Sinne der Funktionssicherheit ihrer Anlagen ausschließlich nur EMV-konforme Geräte einzusetzen und dies durch Prüfungen belegbar zu dokumentieren. Vorgaben in Verträgen zur Einhaltung der EMV dienen vorausschauend allen Parteien. Der zu betreibende Aufwand zur Nachbesserung von problembehafteten Anlagen ist ungleich höher als die Berücksichtigung der EMV-Komponenten und der Filter bereits in der Planungsphase. Für eine optimale und kostengünstige EMV-Lösung muss die Anlage vom Hersteller und EMVExperten untersucht, und es müssen geeignete EMV-Maßnahmen (z. B. Filter, Kabelführung, Wartung) ergriffen werden. Hierfür stehen Filter aus dem Datenbuch und kundenspezifische Filterlösungen zur Verfügung. Geeignete Filter bei der Entstörung von einzelnen Geräten der Anlage können aus den Auswahltabellen und Applikationshinweisen dieses Datenbuches ausgesucht und eingesetzt werden. Falls nötig kann ein EMV-Filter kundenspezifisch angepasst werden. Die Filter müssen der jeweiligen Anforderung der Anwendung entsprechen. Bitte beachten Sie die Wichtigen Hinweise auf Seite und die Warn- und Sicherheitshinweise auf Seite 13. 138 02/14