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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Die erste Ausgabe, 1995, von IEC 61000-4-4 wurde überarbeitet und als zweite Ausgabe, 2004, auch ins Deutsche übersetzt.

Die Normenreihe IEC 61000-4 entsteht unter der Verantwortung des IEC/TC 77 "Elektromagnetische Verträglichkeit" und enthält unter anderem auch alle Basismessverfahren für EMV-Störfestigkeitsprüfungen.

Die Messverfahren zur Störfestigkeit, zu denen außer BURST auch solche zur Entladung statischer Elektrizität, zur Einstrahlung elektromagnetischer Felder, zu Blitzwirkungen und zu weiteren Phänomenen gehören, sind für elektrotechnische Betriebsmittel aller Art relevant. Das heißt, dass diese Messverfahren angewendet werden müssen, um die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der entsprechenden Produkte sicherzustellen. Man kann von einer breiten (horizontalen) Anwendung auf die unterschiedlichsten elektrotechnischen Produkte ausgehen.

Bekannt ist, dass Impulspakete, der Fachbegriff hierfür ist "Electrical Fast Transient/EFT/BURST", nicht zu verhindern sind. Die Quellen der BURST-Störungen sind überall in modernen elektrotechnischen Geräten und Anlagen zu finden. Man denke nur an das Ein- oder Ausschalten eines einfachen Lichtschalters, an Relais und an das Schalten von induktiven Lasten aller Art. Auf der anderen Seite sind moderne elektrotechnische Produkte in den letzten Jahrzehnten immer leistungsfähiger geworden. Diese Entwicklung ging mit der Miniaturisierung der elektronischen Schaltungen einher, die ihrerseits immer weniger Leistung aufnehmen und mit einem Bruchteil der Energie auskommen, die vergleichbare Techniken noch vor zehn Jahren benötigten. Diese empfindlichen Baugruppen sind auch relativ leicht durch elektromagnetische Beeinflussungen wie BURST zu stören. Die Ursache hierfür liegt in diesem Fall in der Form des BURST-Impulses, der von den Elektroniken als Datenimpuls verstanden und dementsprechend detektiert werden kann. Obwohl das BURST-Impulspaket selbst nicht sehr viel Energie enthält, kann es trotzdem erhebliche Störungen moderner Elektroniken hervorrufen. Hinzu kommt, dass eine durch BURST hervorgerufene Störung in einem modernen elektrotechnischen Produkt nicht immer die gleiche Störung sein muss. BURST kann die unterschiedlichsten Auswirkungen haben. Das hängt damit zusammen, dass die Wirkung der Störung davon abhängig ist, in welchem Moment BURST auftritt und bei welchem Arbeitsschritt sich das gestörte Produkt befindet. Gerade durch diese komplizierten Vorgänge sind BURST-Prüfungen an modernen elektrotechnischen Produkten so wirkungsvoll zur Erzielung der EMV des Produktes. Nach der BURST-Prüfung treten im Allgemeinen auch bei einigen anderen EMV-Störfestigkeitsprüfungen weniger Probleme auf.

Da es sich bei BURST um eines der grundlegenden EMV-Störfestigkeitsmessverfahren handelt, hatte die IEC schon vor etwa 20 Jahren mit der Entwicklung des Verfahrens begonnen.

Die zweite Ausgabe, 2004, von IEC 61000-4-4 wurde in erster Linie für Ingenieure und Techniker in den EMV-Prüflaboratorien erarbeitet und wird dort höchstwahrscheinlich umgehend angewendet werden. Aber auch über die eigentlichen EMV-Abnahmemessungen hinaus werden BURST-Prüfungen durchgeführt, wie z. B. im Vorfeld der CE-Kennzeichnung elektrotechnischer Produkte. Elektromagnetische Transienten, und dazu zählt BURST, sind für viele Entwicklungsingenieure ein Thema, dem sie sich schon im Entwicklungsprozess zuwenden müssen. Schließlich gibt es noch Anlageninstallationen, in denen Transienten immer wieder Probleme verursachen. Auch hier sind mitunter BURST-Prüfungen erforderlich.

Die wesentlichsten Änderungen gegenüber der ersten-Ausgabe, 1995, sind:

• Wiederholrate des BURST-Impulses: 5 oder 100 kHz
• asymmetrische Einspeisung
• Alle BURST-Prüfungen werden im Abstand von 0,1 m über der Massereferenzplatte durchgeführt.
• Alle Kabel zum Prüfobjekt sind ebenfalls 0,1 m über der Massereferenzplatte auf einem isolierenden Material zu verlegen.

Eine elektromagnetische Beeinflussung kann ihre Ursache bekanntlich in einer Vielzahl von elektromagnetischen Phänomenen haben, die sich auf die bestimmungsgemäße Funktion des entsprechenden elektrotechnischen Produktes negativ auswirken. Die so hervorgerufene Funktionsbeeinträchtigung kann zur Schädigung des entsprechenden Produktes und von Sachwerten führen, negative Folgen für die Gesundheit des Benutzers haben oder sogar Leben kosten.

Elektromagnetische Störaussendung kann gleichfalls dazu führen, dass in der Umgebung der Störquelle andere elektrotechnische Produkte beeinträchtigt werden. Dabei gibt es natürliche Störungen, wie z. B. Blitzeinschläge, aber auch Störquellen, deren Existenz auf den Menschen zurückzuführen ist, wie z. B. Sendeanlagen oder andere Funktechniken. Elektromagnetische Störaussendungen können dazu führen, dass in den dadurch beeinflussten Techniken Störungen verursacht werden, die zu Fehlfunktionen und sogar zum Funktionsausfall führen. In jedem Fall sollte darauf Wert gelegt werden, dass solche Wirkmechanismen keine volkswirtschaftlichen Schäden verursachen.

Es gibt also, wenn man so will, zwei Seiten der Elektromagnetischen Verträglichkeit:

• Störquellen, deren Störaussendung auf ein bestimmtes Maß zu begrenzen ist
• Störsenken, die eine bestimmte Störfestigkeit haben müssen, damit sie in ihrer Umgebung bestimmungsgemäß funktionieren und durch die in dieser Umgebung auftretenden elektromagnetischen Beeinflussungen somit keine Fehlfunktionen haben.

Typische Störquellen sind z. B. Versorgungsleitungen mit hohen Strömen, Schalter, Relais, elektronische Baugruppen aller Art, Transformatoren, elektrische Motoren, Rundfunk- und andere Sender oder auch mobile Funktechniken. Störsenken können faktisch alle Techniken sein, die elektromagnetische Energie detektieren können, gleichgültig, ob diese Energie leitungsgebunden auftritt oder in einer elektromagnetischen Welle vorhanden ist.

Wissenswertes zur EMV und zu deren Grundlagen sind auch auf der Internet-Seite der IEC (www.iec.ch und von dort aus unter "EMC Zone") enthalten.