⚡ Störfestigkeit gegen schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst) — Impulse 5/50 ns in Pulspaketen von 15 ms alle 300 ms

Elektronik und EMV PN-EN 61000-4-4

Übersicht

Die Norm betrifft die Störfestigkeit elektrischer und elektronischer Betriebsmittel gegen sich wiederholende schnelle transiente elektrische Störgrößen. Sie enthält Anforderungen an die Störfestigkeit und Prüfverfahren in Bezug auf schnelle Transienten und Impulspakete, legt zusätzlich Bereiche von Prüfschärfegraden fest und bestimmt die Prüfverfahren.

Die Prüfschärfegrade beziehen sich auf vier Arten von Anschlüssen des Betriebsmittels: Stromversorgung, Schutzerde, Signal und Steuerung. Für Stromversorgungs- und Schutzerdeanschlüsse betragen die Scheitelspannungen 0,5 kV, 1 kV, 2 kV und 4 kV, für Signal- und Steueranschlüsse 0,25 kV, 0,5 kV, 1 kV und 2 kV. Die Impulsfolgefrequenz ist für jeden Schärfegrad und beide Anschlussarten gleich: 5 kHz oder 100 kHz. Die Norm erläutert, dass die Verwendung von 5 kHz traditionell ist, 100 kHz jedoch der Wirklichkeit näher kommt, und dass die Produktkomitees entscheiden, welche Frequenzen für ein bestimmtes Produkt oder eine Produktart geeignet sind. Die Prüfspannungen werden mit einer Toleranz von ±10 % angegeben, die Frequenzen mit einer Toleranz von ±20 %. Der Schärfegrad „x“ ist nicht festgelegt und muss in den technischen Anforderungen an das Produkt angegeben werden.

Hinweis zu den Ausgaben: Die Frequenz von 2,5 kHz bei Schärfegrad 4 stammt aus einer früheren Ausgabe der Norm und gilt nicht in der in diesem Eintrag angegebenen Ausgabe — die Lehrmaterialien der Technischen Universität Łódź, die unten für die Parameter des Generators und der Impulsform herangezogen werden, beschreiben gerade jene ältere Ausgabe. Die Werte aus der Tabelle der Schärfegrade sind nach der Vorschau der Ausgabe IEC 61000-4-4:2012 angegeben.

Das in der Prüfung nachgebildete Phänomen entspricht Störungen, die beim Schalten induktiver Lasten und beim Betrieb von Schützen entstehen. Polnische akkreditierte Laboratorien führen diese Prüfung an einphasigen und Gleichstrom-Versorgungsanschlüssen, am Erdungsanschluss sowie an Eingangs- und Ausgangsleitungen durch, mit Schärfegraden bis ±4 kV und Folgefrequenzen von 5 kHz und 100 kHz.

Prinzip der Methode

Der Generator erzeugt Pulspakete mit großer Steilheit, die den Anschlüssen des Prüflings unmittelbar über ein Koppel-/Entkoppelnetzwerk oder kapazitiv über eine Koppelzange zugeführt werden. Ein einzelner Impuls hat eine Anstiegszeit von 5 ns ± 30 % und eine auf dem 50-%-Niveau bestimmte Impulsdauer von 50 ns ± 30 %. Die Impulse wiederholen sich mit einer Frequenz von 5 kHz oder 100 kHz, mit einer Toleranz von ±20 %, gleich für alle Prüfschärfegrade und beide Anschlussarten. Die Impulse sind zu Pulspaketen mit einer Dauer von 15 ms ± 20 % gruppiert, die mit einer Periode von 300 ms ± 20 % wiederholt werden. Die Leerlauf-Ausgangsspannung, gemessen an den Anschlüssen des Energiespeicherkondensators, liegt im Bereich von 0,25 kV minus 10 % bis 4 kV plus 10 %, und die maximale Energie beträgt 4 mJ je Impuls bei 2 kV an einer Last von 50 Ω. Die Prüfung wird mit beiden Polaritäten der Prüfspannung durchgeführt, über eine Dauer von nicht weniger als 1 Minute.

Anwendungen

• Prüfungen der Übereinstimmung mit der Richtlinie über die elektromagnetische Verträglichkeit vor dem Inverkehrbringen eines Produkts
• Beurteilung der Störfestigkeit von Netzteilen, Steuerungen und Automatisierungssystemen gegen Störungen durch das Schalten induktiver Lasten
• Prüfung von ein- und dreiphasigen sowie Gleichstrom-Versorgungsanschlüssen
• Prüfung von Signal-, Daten- und Steuerleitungen industrieller Betriebsmittel
• Abnahmeprüfungen von Bahn-, Medizin- und Industriegeräten in akkreditierten Laboratorien

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 61000-4-4:2013-05

Titel (PL)

Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) — Część 4-4: Metody badań i pomiarów — Badanie odporności na serie szybkich elektrycznych stanów przejściowych

Title (EN)

Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-4: Testing and measurement techniques — Electrical fast transient/burst immunity test

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Prüfplan

   Den Prüfschärfegrad für jede Anschlussart (Stromversorgung und Schutzerde oder Signal-, Daten- und Steuerleitungen), die Art der Einkopplung und die Betriebsbedingungen des Prüflings festlegen.

2. Prüfung des Generators

   Die Impulsform verifizieren: Anstiegszeit 5 ns ± 30 % und Dauer auf dem 50-%-Niveau gleich 50 ns ± 30 %, außerdem die der gewählten Spannung entsprechende Folgefrequenz und den Aufbau der Pulspakete 15 ms alle 300 ms.

3. Aufbau des Prüfplatzes

   Den Prüfling über der Bezugsmasseplatte anordnen, das Koppel-/Entkoppelnetzwerk an die Stromversorgungsanschlüsse anschließen oder die Koppelzange an den zu prüfenden Signalleitungen anbringen.

4. Wahl der Folgefrequenz

   5 kHz oder 100 kHz mit einer Toleranz von ±20 % festlegen. Beide Werte sind für jeden Prüfschärfegrad und für beide Anschlussarten zulässig; die Verwendung von 5 kHz ist traditionell, 100 kHz kommt den realen Störgrößen näher. Welche Frequenz für ein bestimmtes Produkt geeignet ist, entscheidet das Produktkomitee.

5. Beaufschlagung — positive Polarität

   Pulspakete mit der gewählten Spannung bei positiver Polarität über eine Dauer von nicht weniger als 1 Minute zuführen und dabei die Funktion des Prüflings beobachten.

   ⏱ Zeit: min. 1 min

6. Beaufschlagung — negative Polarität

   Die Beaufschlagung bei negativer Polarität wiederholen; beide Polaritäten der Prüfspannung sind erforderlich.

   ⏱ Zeit: min. 1 min

7. Weitere Anschlüsse

   Die Prüfung für alle vorgesehenen Anschlüsse wiederholen: Stromversorgung, Schutzerde sowie Eingangs- und Ausgangsleitungen, mit den für sie geltenden Prüfschärfegraden.

8. Bewertung und Bericht

   Die Funktion des Prüflings nach den Bewertungskriterien aus den Produktanforderungen beurteilen. Im Bericht Prüfschärfegrade, Folgefrequenzen, Polaritäten, geprüfte Anschlüsse, Art der Einkopplung, Prüfdauer und Ergebnis angeben.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Spannungen bis 4 kV am Generatorausgang und in den Koppelnetzwerken — Abdeckungen, Verriegelungen, kein Zugang zu den Klemmen während der Beaufschlagung
• Netzbetriebener Prüfling während der Prüfung — Schutz gegen elektrischen Schlag am Prüfplatz und Not-Aus
• Koppel-/Entkoppelnetzwerke mit einer Isolationsfestigkeit von 5 kV — Verbindungen nicht unter Spannung verändern
• An Signalleitungen angebrachte Koppelzangen — Montage bei ausgeschaltetem Generator
• Gefahr dauerhafter Beschädigung des Prüflings bei einem höheren Schärfegrad als in den Produktanforderungen vorgesehen

Häufige Fragen