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Messung der Feldverteilung von Windkraftanlagen anhand eines skalierten Modells
No full textIm Rahmen der Energiewende werden in Deutschland zunehmend Windkraftanlagen (WKA) errichtet. Dabei werden weiträumig unbebaute, erhöht gelegene Flächen bevorzugt. Diese exponierte Lage wird jedoch ebenfalls für sicherheitsrelevante Funkdienste, wie Anlagen der terrestrischen Flugnavigation oder zur Schiffsnavigation, genutzt. In dem dadurch entstandenen Interessenkonflikt dürfen unter anderem die unbeabsichtigten elektromagnetischen Emissionen von Windkraftanlagen normativ vorgegebene Grenzwerte nicht überschreiten.
Für diese Messungen sind in der CISPR 11 [1] und CISPR 16 [2] sowie in der TR9 [3] Messpositionen und Frequenzbänder definiert. Die Messungen werden in einem Abstand von 30 m an vier, um 90° versetzten, Positionen um die Anlage herum vorgenommen. Für Messungen im Frequenzbereich 150 kHz bis 30 MHz ist dabei gemäß [2] eine Messhöhe von 1 m vorgesehen, für Messungen von 30 MHz bis 1 GHz 2 m Höhe.
Bei vorherigen Untersuchungen [4] wurde das elektrische Feld in dem Abstand von 29,75 m bis 30,25 m und der Höhe von 1 m bis 4 m numerisch simuliert. Dabei konnte eine nichthomogene Feldverteilung mit lokalen Minima und Maxima gezeigt werden. Es bleibt jedoch offen, welche Feldverteilung im Bereich 4 m bis 120 m zu erwarten ist. Diese ist jedoch durchaus von Interesse, wenn der Einfluss auf beispielsweise terrestrischer Flugnavigation bewertet werden soll. Da in diesen Höhen an einer WKA nur schwer bis unmöglich gemessen werden kann, wird in dieser Arbeit ein Windkraftanlagenmodell im Maßstab 1:100 vorgestellt. Bevor dieses Modell im Detail präsentiert wird, wird die numerische Überprüfung der Angaben aus [6] zur Skalierung des Messobjektes vorgestellt
S-Parametermessung zur Lokalisation von Störungen in Schirmen
No full textIm Bereich der Elektromagnetischen Verträglichkeit ist Schirmung ein sehr wichtiges Thema. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass diese vollständig abgeschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, können elektromagnetische Felder zwischen geschirmten und äußeren Bereich ein- und ausdringen. Eine Überprüfung auf Schirm-Intaktheit kann mittels verschiedener Methoden erfolgen. In einer Arbeit von Baum [1] wurde untersucht wie man mit Hilfe von Drahtwicklungen, welche sowohl außen als auch innen am zu untersuchenden Schirmungsgehäuse angebracht werden, Risse in diesem detektieren und lokalisieren kann. Genutzt wird hierbei ein kurzer, steilflankiger Puls im Zeitbereich. In einer darauf aufbauenden Arbeit von Reiser [2] wurden Messungen im Frequenzbereich durchgeführt. Dazu wird eine Koaxialleitung so modifiziert und aufgetrennt, dass deren Außenleiter mit Flächenelektroden an das zu untersuchende metallische Gehäuse angebracht wird und der Innenleiter über die zu detektierende Störstelle (Schirmungsunterbrechung). Dadurch entsteht eine Streifenleitungsstruktur welche mit einem Messempfänger verbunden wird. Wird im Inneren des Gehäuses ein Erregerfeld erzeugt, dringt dieses durch die Störstellen nach außen und kann von der Streifenleitungsstruktur detektiert werden. Die vorliegende Arbeit soll auf dem Prinzip der Erstellung einer Streifenleitungsstruktur aufbauen und eine Messmethode vorstellen, mit der sich Schirmungsunterbrechungen aber auch sich bildende kleinste Risse in Koaxialkabelschirmen und bedeckten Metallflächen, wie bspw. lackierten Gehäusen, detektieren lassen. Im Falle einer Untersuchung von Koaxialkabeln ist die Time-Domain Reflectometry (TDR) [3] bereits eine bewährte Methode, um Störungen, wie u. A. Unterbrechungen, Quetschungen oder Risse im Impedanzverlauf des Kabels zu detektieren und zusätzlich zu lokalisieren. Bei einer solchen TDR-Messung werden jedoch Messgeräte wie Speicheroszilloskope verwendet, welche eine sehr hohe Messbandbreite von DC bis in den zweistelligen GHz-Bereich aufweisen. Ziel dieser Arbeit ist es jedoch zum einen, eine Messsonde zu entwickeln, mit welcher die Oberfläche auf Störungen abgesucht werden kann und zum anderen die Vorteile einer TDR-Messung mittels Messgeräte mit geringerer Messbandbreite nachzubilden
Bestimmung der Übertragungsfunktion einer verzweigten Leiterstruktur mit unbekannter Leitungsimpedanz
No full textWird ein Signal an einer Stelle in ein Leitungsnetzwerk eingespeist, so ist zunächst unklar, wie sich
die Amplitude und die Form des Signals, aufgrund der Beschaffenheit des Leitungsnetzwerkes, bis
zu einer bestimmten anderen Stelle im Netzwerk verändert. Um eine Aussage darüber zu treffen,
bedarf es der Übertragungsfunktion des Leitungsnetzwerkes zwischen den beiden Ports.
Die Bestimmung der Übertragungsfunktion einer unbekannten Leiterstruktur in einem 50Ohm System
ermöglicht ein Vector Netzwerkanalysator (VNA). Bei räumlich sehr ausgedehnten Netzwerken
oder bei Leitungsnetzwerken unbekannter Leitungsimpedanz ist die Bestimmung der betrags- und
phasentreuen Übertragungsfunktion mit einem Netzwerkanalysator nicht möglich.
Dieser Beitrag stellt eine Methode vor, wie die Übertragungsfunktion einer generischen Leiteranordnung
unbekannter Leitungsimpedanz auf Basis eines transienten Signals bestimmt werden
kann. Dazu wird zunächst die Theorie hinter der Methode erläutert. Anschließend wird die Methode
an einem realen Bauelement verifiziert, dessen Übertragungsfunktion sich sowohl analytisch
berechnen lässt als auch mit einem Netzwerkanalysator bestimmt werden kann. Im nächsten
Schritt erfolgt die Bestimmung der Übertragungsfunktion einer 50Ohm Leiteranordnung. Als Referenz
dient hierbei ebenfalls die durch den Netzwerkanalysator ermittelte Übertragungsfunktion.
Abschließend wird ein generisches Leitungsnetzwerk, bestehend aus Verlängerungskabeln und einer
Kabeltrommel, gebildet und die Übertragungsfunktion mit der vorgestellten Methode bestimmt.
Da eine Referenzübertragungsfunktion nicht existiert, wird ein Signal in die Leiteranordnung eingespeist
und das gemessene Ausgangssignal mit dem durch die Übertragungsfunktion berechneten
Signal verglichen.
In der Literatur sind unterschiedliche Methoden für die Simulation und Analyse von Leitungen
und Leitungsnetzwerken zu finden. Der Großteil der Methoden basiert auf der Messung der SParameter
mit einem Netzwerkanalysator. Es existieren jedoch auch Ansätze auf Messungen im
Zeitbereich. Deutsch et. al stellen z. B. in [3] eine Methode vor, mit welcher eine Übertragungsleitung
durch die Übertragung eines Pulses charakterisiert werden kann. Diese Methode wurde für
einen koplanaren Wellenleiter und ein Koaxialkabel angewendet. Der hier vorliegende Beitrag baut
auf einer Veröffentlichung der Autoren in [1] auf, in der die transiente Methode vorgestellt, diese
jedoch nicht auf Leitungsnetzwerke unbekannter Leitungsimpedanz angewendet wurde
Beeinflussung von WLAN-Verbindungen durch ISM-Anwendungen
No full textDie Kommunikation in Form drahtloser, digitaler Datenübermittlung nimmt in der modernen Gesellschaft einen immer größer werdenden Stellenwert ein und wird stetig weiterentwickelt. Viele Kommunikationsstandards, wie beispielsweise IEEE 802.11, IEEE 802.15 und ANT, nutzen den Frequenzbereich der sogenannten ISM-Bänder. Diese Frequenzbänder wurden aber ursprünglich extra dafür festgelegt, dass hier Geräte Hochfrequenz ohne Rücksicht auf etwaige Funkstörungen anwenden können. Deshalb müssen Funkdienste wie beispielsweise WLAN im ISM Frequenzbereich zwischen 2400 MHz und 2500 MHz eigentlich Störungen durch ISM-Geräte hinnehmen (siehe hierzu [1]). Inzwischen hat sich allerdings die WLAN-Nutzung in diesem Frequenzbereich so weit verbreitet, dass es sinnvoll ist, die Verträglichkeit mit typischen ISM-Geräten wie beispielsweise einem Mikrowellengerät (MWG) zu untersuchen.
Im Rahmen dieser Arbeit sollte eine Messmethode entwickelt werden, welche
a) die Beeinflussung einer WLAN-Kommunikation durch ein ISM-Gerät mit hoher Reproduzierbarkeit quantifiziert und
b) innerhalb einer relativ kurzen Messzeit belastbare Ergebnisse erzeugt.
Diese kurze Zeitspanne ist notwendig, damit das Messverfahren in einen Entwicklungsprozess eingebunden werden kann. Das neue Verfahren, als Ablaufdiagramm dargestellt in Bild 1, beinhaltet eine Voruntersuchung mit anschließender Überprüfung der Übertragungseigenschaften und eine Hauptuntersuchung
Erdungskonzept für einen halbleitergeschalteten Marxgenerator mit resonanter Aufladung
No full textFür den Aufschluss pflanzlicher Zellen mit Hilfe von gepulsten elektrischen Feldern (Elektroporation) kommen in der Nahrungsmittelindustrie Elektroporationsanlagen zum Einsatz [1]. Für diesen Zweck entwickelt das KIT/IHM einen halbleitergeschalteten Marxgenerator mit resonanter Aufladung. Für Studienzwecke wurde ein 8-stufiger Marxgenerator aufgebaut und an einer künstlichen Last in Betrieb genommen. Er ist für eine Stufenspannung von UL = 1 kV, einen gepulsten Entladestrom von Î = 500 A und eine Pulsrepetitionsrate von frep = 500 Hz ausgelegt [2]. Resonantes Laden ermöglicht auf einfache Weise ein schnelles Nachladen des Generators bei gleichzeitiger Spannungsverdoppelung. Der Ladestrompfad des Generators ist mit stromkompensierten Drosseln bestückt, die für den Ladestrom als Gegentaktsignal eine geringe Impedanz und für den Ausgangspuls eine große Impedanz darstellen
Pointer Image Theory Usage for Common Mode Current Prediction at Power Lines
No full textThis paper aims to explain the pointer image theory as a solution used to predict the common
mode (CM) current at power lines, which is strongly related to radiated electromagnetic emissions.
Techniques to measure the CM current at power lines in huge installations such as wind turbines
(WT) are needed and novel methods are emerging. The WT tower may become an unintentional
antenna due to the CM current flowing at its body through stray capacitances. The easiest way to
measure the total CM current flow on a three-phase system is by measuring it using a device such
as a current clamp or a Rogowski coil. This clamp must cover the whole 3-phase-cable bundle,
however, the problem is that such a huge clamp or coil does not exist on the market, besides
customized parts. The proposed method in this paper is to implement the pointer image theory to
predict the CM current from a WT power plant. Laboratory measurements and SPICE simulations
are used to show that the proposed method works well for CM current prediction
Störaussendungen von Antrieben in industriellen DC-Netzen
No full textIm Bereich der industriellen Antriebstechnik sind herstellerspezifische, räumlich konzentrierte Gleichspannungs-Verbünde seit vielen Jahren Stand der Technik, jedoch existieren derzeit keine technischen Regeln um herstellerübergreifende DC-Netze aufbauen zu können. Eine wichtige Aufgabe ist es daher, für Hersteller von Geräten, Maschinen und Anlagen die Basis zu schaffen, um EMV analog zum Vorgehen bei AC-Niederspannungsnetzen zu erreichen. Im Projekt DC-INDUSTRIE2 arbeiten 39 Partner aus Industrie und Forschung und der ZVEI daran, diese Lücke zu schließen. Informationen zu dem Systemkonzept von DC-INDUSTRIE2 sind in [1] zu finden. In diesem Beitrag liegt der Schwerpunkt auf Störaussendungen und geeigneten Netznachbildungen für den Bereich von 150 kHz bis 30 MHz. Anhand von Messungen wird gezeigt, dass das im Systemkonzept von DC-INDUSTRIE beschriebene Konzept der dezentralen Funkentstörung funktioniert und ein so aufgebautes DC-Netz nicht stärker abstrahlt als ein vergleichbares AC-Netz
Proceedings EMV Kongress 2024 : Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit
No full textProceedings der EMV 202
Laborvergleich IEC 61000-4-3: Konsequenzen für die Normung?
No full textDer verwendete Musterprüfling entspricht dem Prüfling aus [1]. Es handelt sich um ein LED-Modul mit Anschlussleitungen, das so modifiziert wurde, dass es für elektromagnetische Felder eine ge-wisse Empfindlichkeit aufweist. Es weist vier pfeilähnliche LED-Anordnungen auf, von denen im normalen Betriebsmodus zwei leuchten. Im Falle einer Beeinflussung beginnen weitere LEDs zu leuchten oder LEDs hören auf zu leuchten. Ähnlich wie in [1] bereits beschrieben wird ein einheit-licher Prüfablauf und der genaue Aufbau des Prüflings auf einem Tisch (Bild 1) nach [2] festgelegt, das Monitoring und die Ausfallkriterien beschrieben und ein einheitliches Auswerteformular zur Verfügung gestellt. Anders als in [1] beschrieben wird die horizontale Leitungsführung auf einem Styrodurträger fixiert, um mögliche Variationen der Leitungsführung so gut wie möglich auszuschließen. Die Versor-gungsleitung wird etwa 80 cm horizontal und dann 80 cm vertikal auf den Boden geführt, wo sie anschließend mit einer CMAD (common mode absorbing device) zur Impedanzvereinheitlichung abgeschlossen wird. Eine zweite horizontale Leitung wird nur horizontal geführt.
Es werden Prüfungen in beiden Antennenpolarisationen mit einer Prüfschärfe von 10 V/m im Fre-quenzband 80 MHz bis 1 GHz durchgeführt (gesucht: Frequenzgrenzen bei Prüflingsausfall) so-wie die Ausfallschwelle in V/m bei festgelegten Einzelfrequenzen (83, 110 und 200 MHz) bis ma-ximal 20 V/m. Das Testsignal wurde jeweils mit der üblichen Amplitudenmodulation von 80 % mit 1 kHz gebildet und mit einer Verweilzeit von 0,5 sec. beaufschlagt
Leitungsgebundene Störungen eines Flugzeugantriebsstrangs unter asymmetrischer Last
No full textIn der Luftfahrt ist es notwendig, Situationen zu beherrschen, die in einem stationären Betrieb eines Antriebstrangs eine untergeordnete Rolle spielen. Dazu gehört die Betrachtung systematischer Störursachen, aber auch die Betrachtung von Fehlerfällen und deren Auswirkung. Dieser Beitrag erläutert angesichts der absehbaren Elektrifizierung der Luftfahrt, wie das elektromagnetische Störpotenzial eines elektrischen Antriebsstrangs entsteht und inwiefern es durch existierende Luftfahrtstandards [1] abgesichert ist. Er benennt die systematische Ursache von Störspannungen und die Auswirkung von Netzformen und Asymmetrien der Last. Die Auswahl der Umrichtertopologie, die Wahl der Netzform, und im mehrphasigen Antriebsstrang die Betrachtung von Asymmetrien und damit auch seltene Fehlerfällen, die elektrisch tolerierbar sein können, beeinflussen das Maß der zu beherrschenden Störwirkung. Das Störpotenzial ist eine Folge von Architekturentscheidungen, die früh im Entwicklungsprozess getroffen werden sollten
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