Die Produktenormen enthalten nur Mindestanforderungen. Es ist zu beachten, dass Gerätenormen Anforderungen enthalten können, die zusätzlich zu den in den Produktnormen festgelegten gelten oder von diesen abweichen.

Beachten Sie, dass im deutschen Teil der SCHURTER-Kataloge und Datenblätter die Bezeichnung Nennwert gleichbedeutend ist mit Bemessungswert.

In der englischen Sprache kennen wir einen nominal value = Nennwert und einen rated value = Bemessungswert. Der Unterschied zwischen diesen beiden Werten ist eine reine Definitionsangelegenheit. Um keine unnötigen Komplikationen zu verursachen, verwenden wir weiterhin die Nennwertbezeichnung.

Die CE-Kennzeichnung gibt an, dass ein Produkt die grundsätzlichen Forderungen der zutreffenden EU-Richtlinie erfüllt.

Das CE-Zeichen ist kein Qualitäts- oder Normenkonformitätszeichen, sondern ein reines Verwaltungszeichen.

SCHURTER-Produkte fallen in den Gültigkeitsbereich der Niederspannungsrichtlinie 72/73/EWG und 93/68/EWG. Diese gelten für Betriebsmittel mit einer Nennspannung zwischen AC 50 V und AC 1000 V sowie DC 75 V und DC 1500 V.

Die CE-Kennzeichnung der SCHURTER-Produkte befindet sich auf der Etikette der kleinsten Verpackungseinheit.

Auf Anfrage ist auch eine entsprechende CE-Konformitätserklärung erhältlich. CE-Konformitätserklärungen und Approbationen sind auch im Internet unter www.schurter.com abrufbar.

Nationale Prüfstellen prüfen nach nationalen und internationalen Normen oder anderen allgemein anerkannten Regeln der Technik. Durch das Zulassungszeichen bescheinigen die Prütstellen die Einhaltung der sicherheitstechnischen Anforderungen, die an elektronische Produkte gestellt werden.

Approbationen

Approbationen

Die meisten Bauteile von SCHURTER sind zusätzlich zu den kombinierten UL/CSA-Zulassungen noch durch eine der europäischen Zulassungsbehörden wie VDE (Deutschland), Electrosuisse (Schweiz) oder SEMKO (Schweden) zertifiziert. Die Sicherheitsprüfverfahren der europäischen Zulassungsbehörden basieren auf einem gemeinsamen europäischen Sicherheitsstandard. Durch die Bemühungen, die Normen in Europa zu vereinheitlichen, verlieren die verschiedenen, nationalen Zulassungsbehörden immer mehr an Bedeutung. Aus diesem Grund hat SCHURTER entschieden, nur eine europäische Zulassungslizenz beizuhalten (z. B. VDE, SEV oder SEMKO). Die anderen Lizenzen werden nach Ablauf der Laufzeit nicht mehr verlängert.

Da UL und CSA keine Mitglieder des CENELEC sind, sind die UL- und CSA-Standards noch nicht mit den europäischen Standards vereinheitlicht worden. UL und CSA versuchen zur Zeit ihre Standards untereinander zu harmonisieren. SCHURTER wird, wenn möglich, die kombinierten Prüfzeichen cULus oder cURus beantragen.

Durch die wirtschaftliche Entwicklung in Asien, verfügen viele Produkte von SCHURTER auch über Zulassungen für China, Japan und Korea.

Informationen zu Approbationen

SCHURTER Produkte sind nach EN / IEC Normen zertifiziert und tragen europaweit länderspezifische Prüfzeichen:

Während den letzten Jahren, haben sich europäische Länder bemüht ihre Prüfzeichen auf ein allgemein anerkanntes zu reduzieren. Das ENEC Prüfzeichen löst (wo möglich) die bisherigen Prüfzeichen ab. Das ENEC Prüfzeichen wird von allen nationalen Zertifizierungsstellen, die das Europäische Zertifizierungsabkommen (CCA) unterzeichnet haben, angeboten.

SCHURTER hat sich dazu entschieden die Vielfalt der europäischen Prüfzeichen zu reduzieren. Für Neuapprobationen von SCHURTERteilen, wird in Zukunft nur noch das ENEC genannt:

Zulassungen für USA und Kanada erfolgen entsprechend UL- und CSA-Normen:

Da UL und CSA nicht Mitglied von CENELEC sind, sind diese beiden nicht im Einklang mit den europäischen Prüfzeichen. Überall wo es möglich ist, will SCHURTER das kombinierte cULus Prüfzeichen erlangen:

Das chinesische Prüfzeichen ist seit dem 1.8.2003 für den Import nach China für viele Produkte erforderlich. SCHURTER ist bestrebt, für betroffene Produkte die Zulassung zu erlangen. Für nicht prüfbare Produkte bieten wir ein Import-Zertifikat an (Free of CCC).

Weiter Informationen:

Approval Industry Links

Norm IEC 60529, EN 60529 und DIN 40050

Anwendungsbereich

Diese Normen finden Anwendung bei der Einteilung von Schutzgraden für Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln, deren Nennspannung 72,5 kV nicht überschreitet.

Zweck

Der Zweck dieser Normen ist es, folgendes festzulegen:

a) Begriffe für Schutzgrade durch Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln, betreffend:

1. Schutz von Personen gegen das Berühren von gefährlichen Teilen innerhalb des Gehäuses.

2. Schutz des Betriebsmittels innerhalb des Gehäuses gegen Eindringen von festen Fremdkörpern.

3. Schutz des Betriebsmittels innerhalb des Gehäuses gegen schädliche Einwirkungen durch das Eindringen von Wasser.

b) Bezeichnungen für diese Schutzgrade.

c) Anforderungen für jede Bezeichnung.

d) Prüfungen, die durchzuführen sind, um zu bestätigen, dass das Gehäuse die Anforderungen dieser Normen erfüllt.

Bezeichnungen

Der Schutzgrad durch ein Gehäuse wird durch den IP Code in folgender Weise angezeigt:

Bestandteile des IP Code und ihre Bedeutungen

Eine kurze Beschreibung der IP Code-Bestandteile ist in der folgenden Tabelle gegeben.

(Schutz gegen gefährliche Körperströme)

1. Schutz gegen direktes und indirektes Berühren (Allgemeines)

Der Schutz gegen gefährliche Körperströme bei elektrischen Betriebsmitteln sowie deren Komponenten gliedert sich in folgende zwei Teile:

¹⁾ berührbares, leitfähiges Teil, das normalerweise nicht unter Spannung steht, das jedoch im Fehlerfall unter Spannung stehen kann.

2.Schutz gegen direktes Berühren aktiver Teile (Berührungsschutz)

z. B. bei Sicherungshaltern. Detaillierte Angaben über getroffene Massnahmen liefern die Datenblätter der entsprechenden Bauteile.

3. Schutz bei indirektem Berühren

Massnahmen zum Schutz bei indirektem Berühren bei elektrischen Betriebsmitteln werden gemäss IEC 61140 mit Hilfe der 4 Schutzklassen 0, I, II, III beschrieben. Jede Klasse beinhaltet zwei Schutzmassnahmen, die auch beim Versagen der einen Massnahme keine gefährlichen Körperströme auftreten lassen.

Für Filter gelten dieselben Anforderungen wie für Funkentstördosseln

Frequenzbereich von 0.01 MHz … 1000 MHz

Die Elektro-Magnetische Verträglichkeit (EMV) ist die Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung - Anlage, Gerät, Baugruppe - in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren (Immunität), ohne diese Umgebung unzulässig zu beeinflussen (Emission). Zum Schutz von elektronischen Schaltungen, Geräten und Apparaten vor transienten Spannungsspitzen oder ähnlichen Störungen auf dem Starkstromnetz werden Netzfilter in verschiedenen Ausführungen verwendet. Je nach Gerät und dessen elektromagnetischen Umweltbedingungen kann ein passendes Filter aus dem bestehenden Angebot ausgewählt werden.

Von der Anwendung her können solche Störer in vier verschiedene Kategorien eingeteilt werden:

In der Praxis sind hauptsächlich Störer der letzten beiden Kategorien C und D anzutreffen. Dem Starkstromnetz überlagert, können solche Störvorgänge elektronische Schaltungen in ihrer Funktion beeinflussen oder sie gar zerstören. Ein optimal dimensioniertes Netzfilter kann durchwegs eine Doppelfunktion erfüllen:

Funktion 1

Das Filter schützt eine elektronische Steuerung vor Spannungsspitzen auf der Netzleitung, die z.B. durch einen elektromagnetischen Schaltvorgang erzeugt werden.

Funktion 2

Gleichzeitig wirkt dasselbe Filter in entgegengesetzter Richtung. Die durch Thyristorsteuerung im Gerät erzeugte HF-Störung wird so weit gedämpft, dass die Grenzwerte der Klasse B (EN 55011/22) eingehalten werden können.

Filter setzen sich in der Regel aus Kondensatoren und Drosselspulen zusammen. Zusätzlich werden Bauteile wie Ableitwiderstand, Überspannungsableiter und UKW-Drossel im Filter integriert. Breitbandfilter, die höchste Ansprüche erfüllen, setzen sich häufig aus 3 Stufen zu einer Filtereinheit zusammen.

Ableitstrom nach IEC 60335-1

Der Ableitstrom eines Gerätes ist vor allem durch den Kapazitätswert des Y-Kondensators bestimmt.

Nach internationalen Normen (IEC 60335-1) sind folgende Regelungen in Bezug auf Ableitstrom festgehalten:

Bemessungsspannung U_R (U_max)

Die Bemessungsspannung (Rated voltage) ist die höchste (RMS) effektive Betriebsspannung zwischen zwei Phasen (U_max) bei Bemessungsfrequenz, die dauernd bei Temperaturen zwischen der unteren Kategorietemperatur und der Bemessungstemperatur am Filter anliegen darf. Die Bemessungsspannung ist die Nennspannung einschliesslich Toleranz (10%).

Beispiel:

Ein Filter mit U_R = 440 VAC ist vorgesehen für eine Netz-Nennspannung von 400 VAC +10%.

Bei Standard-Dreiphasenfiltern darf die Spannung zwischen Phase und Erde (UR/√3) sein (zum Beispiel 440/250 VAC).

Filter für IT-System lassen zwischen Phase und Erde die gleiche Bemessungsspannung zu wie zwischen 2 Phasen.

SCHURTER-Filter für IT-Netze sind am Ende des Codes mit einem „I“ bezeichnet (z.B. FMAC-0932-2512I).

Die Betriebsfrequenz f_N (50/60 Hz) darf unter gewissen Bedingungen überschritten werden. Bei Netzfrequenzüberschreitungen empfehlen wir Rücksprache mit SCHURTER zu nehmen.

Systeme der elektrischen Energieversorgung

Nach IEC 60950 (1.2.12) unterscheidet man drei Systeme der elektrischen Energieversorgung: TN, TT, IT.

TN-SYSTEM: System der elektrischen Energieversorgung, in welchem ein Punkt direkt geerdet ist; die Körper im System sind mit diesem Punkt über Schutzleiter verbunden. Je nach Anordnung der Neutralleiter und der Schutzleiter sind drei Arten von TN-Systemen zu unterscheiden: TN-S, TN-C-S, TN-C.

Beispiel eines TN-C-S Systems

Im TN-C-S-System ist der Neutralleiter und der Schutzleiter in einem Teil des Systems zu einem einzigen Leiter zusammengefasst.

Beispiel eines TT Systems

Das TT-System ist ein System der elektrischen Energieversorgung, in welchem ein Punkt des Nullleiters direkt geerdet ist. Die Körper im System (exponierte, leitende Teile) sind mit Erden verbunden, welche von der Erdung des Systems elektrisch unabhängig sind.

Beispiel eines IT Systems

IT-SYSTEM: Ein System der elektrischen Energieversorgung ohne direkte Verbindung mit der Erdung, bei dem die Körper im System geerdet sind. In diesem Fall kann die Spannung zwischen Phasen und Erde gleich der Spannung zwischen Phase-Phase sein.

Nennstrom (Bemessungsstrom) I_N

Bei den technischen Daten ist der Dauerbetriebsstrom bei entsprechender Umgebungstemperatur in I_N/T_u festgehalten.

Im SCHURTER-Programm wird generell zwischen zwei Filter-Bauarten unterschieden:

Der zulässige Betriebsstrom bei erhöhter Umgebungstemperatur kann somit aus folgendem Diagramm abgelesen resp. berechnet werden.

Zulässiger Nennstrom (im Quadrat) als Funktion der Temperatur

Bis zur zugelassenen nominellen Umgebungstemperatur Tu kann das Filter dauernd mit seinem Nennstrom betrieben werden. Ab dieser Temperatur nimmt der Nennstrom im Quadrat linear ab und erreicht seinen Nullpunkt bei T_umax (85 bzw. 100 °C).

Derating-Kurve (angenähert)

Formel

Ableitstrom

Für Filter gelten dieselben Anforderungen wie für Funkentstördrosseln, (siehe auch Funkentstörkondensatoren allgemein).

1-Phasen-Messmethode

Messung des Ableitstromes.

Man misst dem Ableitstrom von jedem Pol des Netzes :

Die Prüfung wird mit Wechselspannung (250 V/50 Hz) vorgenommen (siehe Zeichnung).

Schutzklasse l

Geräte sind zum Schutz gegen elektrischen Schlag mit einem speziellen Schutzleiter versehen (3-Draht-Kabel). SCHURTER-Filter entsprechen der Schutzklasse I.

Einfügungsdämpfung gem. CISPR 17 (asymmetrisch und symmetrisch)

Asymmetrische Messung

Bei der asymmetrischen Messung werden Phase und Nullleiter zusammen gegenüber Erde gemessen.

Phase (L) und Nullleiter (N) werden gegenüber Erde (E) gemessen.

Symmetrische Messung

Bei der symmetrischen Messung wird mit einem Symmetriertrafo die Einfügungsdämpfung von Phase zu Nullleiter gemessen, der Schutzleiter wird nicht verwendet.

Vierpol mit integrierten Symmetriertrafos zur Messung der Einfügungsdämpfung im symmetrischen Fall.

Messmethode

Die Einfügungsdämpfung D ist als diejenige Dämpfung definiert, die entsteht, wenn in einer bestehenden Anordnung mit dem Wellenwiderstand Z ein Vierpol eingefügt wird. Unter der Voraussetzung, dass der linksseitige und der rechtsseitige Abschlusswiderstand des Vierpols gleich gross und reell ist, entsprechen Einfügungsdämpfung und Betriebsdämpfung einander.

Die Einfügungsdämpfung in Dezibel errechnet sich:

Einfügungsdämpfung „Alternative Test Methode“

Asymmetrische Messung

Symmetrische Messung

Die alternative Testmethode erlaubt die Bestimmung der Einfügungsdämpfung bis in den GHz Frequenzbereich, wogegen nach CISPR 17 Frequenzen über 30 MHz nicht abgedeckt sind. Die Methode bestimmt die Einfügungsdämpfung mit einer Durchgangsmessung (asymmetrisch) und einer Übersprechmessung (symmetrisch). Dabei wird bei der symmetrischen Messung die Dämpfung zwischen Polleiter-Eingang und Neutralleiter-Ausgang bestimmt (kreuzweise). Die Resultate der symmetrischen Messung der alternativen Methode sind nicht direkt vergleichbar zu denen der herkömmlichen Messung gem. CISPR 17.

In Anlehnung an die genannten Standards IEC, EN, VDE und UL werden Filter wie nachfolgend getestet:  Im Prinzip sind die Tests vergleichbar mit denjeningen der Funkentstörkondensatoren.

Prüfdauer

- 2 sec für die Produktionsendprüfung

- 60 sec für die Typenprüfung

Die Produktionsendprüfung mit 2 sec darf max. 1 mal wiederholt werden z.B. als Wareneingangsprüfung. Ein Filter, das 60 sec geprüft wurde, kann vorgeschädigt sein und darf nicht mehr in Betrieb genommen werden (Lebensdauer).

Filter mit Ableitwiderstand (inkl. Medizinfilter) werden mit einer reduzierten Spannung von 500 VDC getestet (gemäss IEC 60939-2).

Der Zweck dieser Norm ist, die Grundlage für die Einteilung elektrischer Bauelemente der Nachrichtentechnik nach Anwendungsklassen entsprechend ihrer klimatischen und mechanischen Einsatzfähigkeit zu schaffen.

Beispiel:

* relative Luftfeuchtigkeit

Die hohe Zuverlässigkeit der Filter kann aus den MTBF (Mean Time Between Failures) Werten entnommen werden. Diese Werte sind nach MIL-HB-217 F class G_B bei einer Nenntemperatur von 40 °C bei Nennstrom und -spannung berechnet.

Stufe 1

Symmetrisch wirkendes Filter mit hoher Energieabsorption. Ableitwiderstand in der Regel bei Kapazitätswerten > 0.1 μF. Die Kondensatoren sind als sogenannte Störschutzkondensatoren der Klasse X geprüft und zugelassen. Die 1. Stufe dient als dI/dt- Begrenzung.

Stufe 2

Asymmetrisch wirkendes Filter mit hohem, breitbandigem Dämpfungsverhalten. Als Überspannungsschutzelement dient ein ZNRVaristor. Die Kondensatoren zur Erde sind als sogenannte Störschutzkondensatoren der Klasse Y geprüft und zugelassen.

Stufe 3

Asymmetrisch wie auch symmetrisch wirksames Filter im HF-Bereich bis 300 MHz. Durchführungsfilter erlauben hohe Dämpfungswerte bis in den Gigaherz-Bereich. Auch diese Kondensatoren entsprechen der Klasse Y. SCHURTER verwendet in allen Filtern nach EN 132400 zugelassene Störschutzkondensatoren (MP, MK).

In der Praxis hat sich der Einbau von Netzentstörfiltern nach drei verschiedenen Arten durchgesetzt:

Sammelentstörung

Beim Prinzip der Sammelentstörung kommt man mit einem Filter pro Anlage aus. Dieses muss jedoch den gesamten Strom verarbeiten. Zusätzlich müssen alle Verbindungsleitungen abgeschirmt verlegt werden. Eine wirtschaftlichere Lösung könnte also das nächste Beispiel aufzeichnen.

Einzelentstörung

Das Prinzip der Einzelentstörung wird in vielen Fällen die wirtschaftlichste Lösung sein.

Kombination der beiden Methoden

Von der technischen Seite betrachtet, kann nur die Kombination der beiden Entstörarten eine wesentliche Verbesserung bringen.

Als Übertragungsmedium interessiert uns für den Bereich Störschutz- resp. Funkentstörfilter vor allem die galvanische Kopplung, also die Verbindungsleitungen. Die Strahlungskopplung ist aus der Sicht der Elektro-Magnetischen Verträglichkeit (EMV) ebenso von Interesse; sie kann jedoch an dieser Stelle nicht behandelt werden.

Ausbreitung von Störungen

Im Gehäuse-Innenraum wirken sich vor allem die kapazitiven resp. induktiven Kopplungen aus. Dies könnten sein:

In der Einleitung wurde die Möglichkeit der Doppelfunktion eines Netzfilters kurz erwähnt. Je nach Haupteinsatzgebiet bezeichnet man ein solches Filter als FUNKENTSTÖR- resp. als STÖRSCHUTZFILTER.

Dasselbe Filter kann also unter 2 Begriffen in der Fachliteratur erscheinen. In der Praxis wird ein Filter nebst seinen elektrischen Daten auch durch die mechanische Einbaurichtung klassifiziert.

FUNKENTSTÖRFILTER verhindern das Ausbreiten von in einem Gerät generierten Störungen ins Speisenetz. Sie garantieren den störfreien Rundfunkempfang auch in nächster Umgebung.

STÖRSCHUTZFILTER verhindern das Eindringen von Netzstörungen in ein elektronisches Gerät. Sie erlauben einen störfreien Betrieb auch an einem von Netzstörungen verseuchten Speisenetz.

Es ist durchaus üblich, dasselbe Netzfilter im gleichen Gerät in beiden Richtungen einzusetzen. Dabei erfüllt es seine Doppelfunktion als Störschutz wie als Funkentstörfilter entsprechend den gestellten Anforderungen.

In der Filtertechnik unterscheidet man zwischen asymmetrischen und symmetrischen leitungsgebundenen Störungen.

Bei einer erdfreien Störquelle breiten sich zunächst nur Störungen längs der angeschlossenen Leitungen aus. Gleich dem Netzwechselstrom fliesst auf dem einen Leiter der Störstrom zum Verbraucher hin, auf der anderen Seite zurück zur Störquelle. Die beiden Ströme befinden sich im Gegentakt. Diese Störart wird deshalb als Gegentaktstörung (differential mode) oder symmetrische Störung bezeichnet.

Durch mechanisch bedingte Anordnungen und deren Parasitärkapazitäten werden jedoch auch Störströme im Erdkreis generiert. Dieser Störstrom fliesst auf beiden Anschlussleitungen zum Verbraucher hin und über Erdleitungen zurück zur Störquelle. Die beiden Ströme auf den Anschlussleitungen befinden sich im Gleichtakt. Die Störung wird deshalb als Gleichtaktstörung (common mode) oder asymmetrische Störung bezeichnet.

Um die Wahl der Filter zu vereinfachen, hat SCHURTER folgende Einteilungen definiert:

Medizinal-Filter

SCHURTER Medizinal-Filter erfüllen die Normanforderung nach U544 und IEC 60601-1 und werden in zwei verschiedenen Varianten angeboten, wobei sie sich durch die Ableitströme unterscheiden.

Medizinal Filter (M5)

1) Netz

2) Last

Medizinal Filter (M80)

1) Netz

2) Last

SCHURTER bietet Medizinal-Filter standardmässig mit einem Ableitstrom <5 μA an (M5). Dies kann nur ohne C_Y realisiert werden. Dadurch werden die unsymmetrischen Störungen gegen Erde nicht gedämpft und der Filter wirkt nur noch gegen symmetrische Störungen. Zudem ist es hier möglich, ein Inlet der Schutzklasse II zu verwenden, da hier keine Erdverbindung vorhanden ist. Ist diese Erdverbindung jedoch gewünscht, so kann der Typ (M80) zum Einsatz kommen, der mit einem Ableitstrom von <80 μA unterhalb des geforderten Grenzwertes von 0.1 mA liegt. Der Typ (M80) wird auf Anfrage hergestellt.

Ableitwiderstand

Medizinal-Filter und Filter mit einem X-Kondensator >100nF haben einen Ableitwiderstand, damit an den berührbaren Kontakten keine unzulässige Restspannung auftritt.

Alle SCHURTER-Filter werden mit Drosseln bestückt, welche den Richtlinien der internationalen und nationalen Normstellen genügen.

Wichtigste Prüfdaten an Funkentstördrosseln sind:

Grenzabweichung

Isolationswiderstand R_is: 6000 MΩ

Max. Erwärmung bei Nennstrom: ΔT = 60°C

Kurzschlussfestigkeit:

In der Störschutzfiltertechnik wird meistens die stromkompensierte Drossel verwendet. Dabei werden vor allem die asymmetrischen Störungen gedämpft. Die symmetrischen Störströme resp. die von ihnen hervorgerufenen magnetischen Flüsse im Kern werden durch die spezielle Wickelart kompensiert. Die relative geringe Dämpfung der symmetrischen Störströme kann durch grosse, symmetrisch geschaltete Kapazitäten C_x zwischen den Leitungen ausgeglichen werden. Als Induktivität ist dann lediglich die Streuinduktivität L_s der Drossel massgebend.

Die hohe, für asymmetrische Störströme wirksame Nenninduktivität L_N erlaubt in einer Filterschaltung den Einsatz von kleinen, gegen Masse geschalteten Kapazitätswerten C_Y. Diese Kondensatorwerte sind durch festgesetzte internationale Normen bezüglich des Ableitstromes gegeben.

Alle SCHURTER-Filter sind mit Funkentstörkondensatoren der Klasse X resp. Y nach Bestimmungen internationaler Standards (IEC, EN) bestückt. In der Regel sind es selbstheilende Metallpapier-Typen oder metallisierte Polyester-Kondensatoren, nach Normen der wichtigsten Länder der Welt geprüft und als Störschutzkondensatoren zugelassen.

X-Kondensatoren sind Kondensatoren unbegrenzter Kapazität für Anwendungen, bei denen ihr Ausfall durch Kurzschluss nicht zu einem gefährlichen elektrischen Schlag führen kann.

Y-Kondensatoren sind Kondensatoren für eine Betriebsspannung von U_eff = 250 V mit erhöhter elektrischer und mechanischer Sicherheit und begrenzter Kapazität.

Alle SCHURTER-Filter sind mit geprüften und als Störschutzkondensatoren zugelassenen Bauelementen versehen.

Wichtigste Prüfdaten an Störschutzkondensatoren sind:

Kapazität C_X, C_Y ± 20% für f_M = 1 kHz

Isolationswiderstand R_is zwischen den Kondensatoranschlüssen:

für C > 0.33 μF: R_is x C > 2000 s (Zeitkonstante τ)

für C ≤ 0.33 μF: R_is> 6000 MOhm

X2Y^® Filter vereinen die X- und Y-Kondensatoren in eine Komponente, welche grossflächig mit dem Filterbecher kontaktiert ist. Dadurch entstehen kürzeste Kondensatorenanschlüsse, was die parasitären induktiven Impedanzen auf ein Minimum reduziert. Das Resultat ist eine breitbandige Dämpfung bis in den höchsten Frequenzbereich.

Im Folgenden werden die wichtigsten Sicherheitsnormen für Geräte und Anlagen aufgezählt:

Man spricht in der Regel von zwei Arten von Störemissionen: die leitungsgebundene und die abgestrahlte Störaussendung. Leitungsgebundene Störungen sind hochfrequente Störanteile, die dem eigentlichen Nutzsignal auf der Eingangs- und Ausgangsleitung überlagert sind. Hierbei spricht man von symmetrischen und asymmetrischen Störungen. Über einer Frequenz von 30 MHz geht die Bedeutung der leitungsgebundenen Störungen stark zurück. Von jetzt an nimmt die Abstrahlung von Störemission stark zu: abgestrahlte Emissionen. Im Weiteren werden wir uns jedoch hauptsächlich mit leitungsgebundenen Störungen befassen.

Messplatz für die Funkstörspannungsmessung

EN 55011: Grenzwerte und Messverfahren für die Funkentstörungen von industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen Hochfrequenzgeräten (ISM),1989 (siehe auch CISPR 13 oder VDE 0871)

Grenzwerte nach EN 55011

Quasipeak (QP) und Average (AV) sind zwei Limiten, die beide nicht überschritten werden dürfen und mit zwei verschiedenen Messempfängern gemessen werden. Der Messaufbau bleibt gleich. Diese Grenzwerte ersetzen die in den älteren Normen angegebenen Grenzwerte für Breitband- und Schmalbandstörer.

Die Grenzwerte werden in Klasse A oder B eingeteilt.

In die Klasse A fallen diejenigen Geräte, die nicht in Wohnräumen betrieben werden sollen und nicht an solche Versorgungsnetze angeschlossen werden, die auch Wohnräume versorgen. Die Grenzwerte der Klasse A sind einzuhalten.

In die Klasse B fallen solche Geräte, für die diese Einschränkung nicht gilt. Die Grenzewerte der Klasse B sind einzuhalten.

EN 55022: Grenzwerte und Messmethoden für Funkentstörungen von Hochfrequenzgeräten für industrielle, wissenschaftliche, medizinische (ISM) und ähnliche Zwecke sowie von Einrichtungen der Informationsverarbeitungstechnik.

Grenzwerte nach EN 55022

In die Klasse A fallen alle Einheiten, die in einer kommerziellen Umgebung mit einem Schutzabstand von 30 m zu anderen Einheiten genützt werden sollen.

In die Klasse B fallen alle Einheiten, die keiner Anwendungsbeschränkung unterliegen.

EN 55013: Grenzwerte und Messmethoden für Funkentstöreigenschaften von Rundfunkempfängern und angeschlossenen Geräten, 1990 (siehe auch CISPR 13 oder VDE 0872 Teil 13)

EN 55014: Grenzwerte und Messverfahren für Funkentstörungen von Elektro-Haushaltsgeräten, handgeführten Elektrowerkzeugen und ähnlichen Elektrogeräten, 1993 (siehe auch CISPR 14 oder VDE 0875, Teil 14)

EN 55015: Grenzwerte und Messverfahren für Funkentstörungen von Leuchtstofflampen und Leuchtstofflampenleuchten, 1993 (siehe auch CISPR 15 oder VDE 0875, Teil 15)

(EN 61000-3-2, IEC 61000-3-2)

Strom-Oberschwingungen stellen eine Verzerrung der normalen Sinus-Welle dar. Geräte wie Schaltnetzteile, Frequenzumrichter etc. führen zu solchen Strom-Verfälschungen und demzufolge zu einer Kurvenformverzerrung.

Dies hat zur Folge, dass

Oberschwingungen können in einem dreiphasigen System den neutralen Leiter überhitzen oder stark erwärmen.

Am 1.01.2001 trat die Norm EN 61000-3-2 in Kraft. Sie gilt für alle elektrischen und elektronischen Geräte mit einem Eingangsstrom ≤ 16A pro Phase im Niederspannungsbereich (220/380V; 230/400V und 240/415V bei 50Hz). Die Grenzwerte für Eingangströme >16A pro Phase sind zur Zeit noch in Beratung.

Diese Norm teilt die Geräte in vier Klassen ein.

Klasse Geräte

Eine Prüfung der Oberschwingungen muss eine Stromanalyse bis zur 40. Oberschwingung beinhalten (z. B. fN = 50Hz → fH = 2kHz). Die IEC 61642 «Von Oberschwingungen beeinflusste industrielle Wechselstromnetze – Anwendung von Filtern und Parallelkondensatoren» ist eine Leitlinie für die Verwendung von passiven AC Oberschwingungsfiltern und Parallelkondensatoren zur Begrenzung von Oberschwingungen und zur Verbesserung des Leistungsfaktors für den Einsatz in industriellen Anwendungen bei Nieder- und Hochspannung.

(EN61000-3-3, IEC 61000-3-3, IEC 61000-3-5)

Flickererscheinungen und Spannungsschwankungen am Versorgungsnetz werden durch die am Netz angeschlossenen und sich wechselhaft verhaltenden Lasten verursacht. Kritisch ist die Auswirkung von Spannungsschwankungen bei Verbrauchern wie Lampen, Leuchten und Beleuchtungseinrichtungen. Hier ist die abgegebene Lichtleistung und damit die abgegebene Helligkeit im Quadrat abhängig von der anliegenden Spannung. Diese Helligkeitsunterschiede sind als Flicker definiert. Bei vielen Personen führen sie zu Übelkeit und Kopfschmerzen.

Es gibt verschiedene Grenzwerte, abhängig von der Art der Spannungsschwankung (rechteckförmige, sinusförmige und gemischte oder beliebige).

Zur Messung werden sog. Flickermeter (Aufbau nach EN 60868) eingesetzt.

ESD (Electrostatic Discharge)

(IEC 61000-4-2)

Eine der wichtigsten Störquellen neben dem Schaltvorgang durch Funkenbildung ist die elektrostatische Entladung von Personen und Geräten.

Burst

(IEC 61000-4-4)

Eine der häufigsten und gefährlichsten Störquellen ist der Schalter, der nicht im Stromnulldurchgang geschaltet wird. Insbesondere können heftige Störungen auftreten, wenn im Schaltkreis induktive

Lasten vorhanden sind. Die Burst-Prüfung prüft die Resistenz des Gerätes bzw. der Schaltung gegenüber schnellen transienten Störgrössen (Burst).

Surge

(IEC 61000-4-5)

Mit diesem Testverfahren wird das Verhalten des zu prüfenden Gerätes auf die Einwirkung energiereicher Impulse geprüft. Quellen solcher Impulse sind Schaltvorgänge aufgrund von Blitzeinschlägen, Kurzschlüssen oder Schaltvorgängen, die sich zeitlich und örtlich ändern.

Surge-Prüfung an SCHURTER Filtern sind nach EN133200 ausgeführt.

Die Definition der Burst-Prüfimpulse nach IEC 1000-4-4

Surge Spannungsform im Leerlauf

Die Einsatzmöglichkeiten von Impulstransformatoren sind sehr vielseitig. In den meisten Fällen muss ein Signal oder ein Steuerimpuls zwischen galvanisch getrennten Schaltkreisen übertragen werden. Dieses Problem besteht bei der Zündung von Thyristoren und Triacs oder bei der Ansteuerung von FETs oder IGBTs in Hochleistungsschaltkreisen. Ein weiterer Anwendungsbereich betrifft die sichere galvanische Trennung in Telefonzentralen und Datenübermittlungsgeräten.

Beim Einsatz in der Leistungselektronik liegt die Sekundärseite des Impulstransformators in der Regel auf einem hohen Spannungspotential. Daher wird vom Impulstransformator eine hohe Isolationsfestigkeit verlangt.

Nach VDE 110b (Teil 1) werden für Transformatoren der Schutzklasse I und Drosselspulen, je nach Betriebsspannung, die folgenden Prüfspannungen zwischen Primär- und Sekundärkreis verlangt:

Die Prüfspannungen für SCHURTER-Impulstransformatoren sind von der angewandten Wicklungstechnik und der Beschichtung des verwendeten Wicklungsdrahtes abhängig. Genaue Angaben zum jeweiligen Typ finden Sie in den technischen Spezifikationen. Die Prüfspannung ist in jedem Fall wesentlich höher als gemäss VDE 110 b vorgeschrieben.

Teilentladungen während des normalen Betriebs beeinträchtigen die Funktion der Schaltung kaum, können aber Alterungsvorgänge im Impulstransformator beschleunigen. Die Glimmeinsetz- und Aussetzspannung liegt für alle SCHURTER Impulstransformatoren mindestens 50% höher als die zugelassene Betriebsspannung. Damit werden Langzeitschäden mit höchster Sicherheit ausgeschlossen.

Über den fast geradlinigen Verlauf in den unteren 2/3 der Anstiegskurve, also im Bereich, in dem der Halbleiter sicher zündet, legen wir eine Gerade und messen die Zeit von 10% bis 90% der gesamten Impulshöhe.

Gemessen wird nach folgendem Schaltschema:

Der Lastwiderstand R_L wird für jeden Typ einzeln angegeben.

Bei einem Windungsverhältnis von 1:1 beträgt die Primär-Messspannung 10V, bei 2:1 sind es 20V usw.

Der maximale Zündstrom ist ein Richtwert. Beim angegebenen Strom ist der Spannungsabfall am Sekundärwicklungs-Widerstand kleiner als ein Volt.

Die Spannungszeitfläche ist das Produkt von Impulshöhe und Pulsbreite, gemessen auf halber Impulshöhe. Die Spannungszeitfläche wird sekundärseitig im unbelasteten Betrieb gemessen.

Die Spannungszeitfläche U_S*T_W wird nach dem Messprinzip der folgenden Schaltung bestimmt. Es werden die gleichen Spannungen wie bei der Messung der Anstiegszeit angewandt.

Die Primärinduktivität wird mit einem Kleinsignal von 0.1 mA/10 kHz bei 25°C und offener Sekundärwicklung gemessen. Die Toleranz beträgt -30% / +50%. Der Messwert kann bei Temperaturabweichungen im Bereich von 0°C bis 70°C zusätzlich bis zu ±25% abweichen.

Die Koppelkapazität wird zwischen der Primär- und einer Sekundärwicklung gemessen. Dieser Wert wird von der Wicklungstechnik beeinflusst. Die bifilare Wicklungstechnik, welche für Typen mit schneller Anstiegszeit angewandt wird, ergibt etwas höhere Koppelkapazitäten als die Lagen- oder Kammer-Wickeltechnik.

Beim angegebenen Windungsverhältnis bezieht sich die erste Zahl immer auf die Primärwicklung. Somit hat ein «1:1» Impulstransformator je eine Primär- und eine Sekundärwicklung mit der gleichen Anzahl Windungen. Das Windungsverhältnis «3:1:1» steht für eine Primär und zwei Sekundärwicklungen mit einem Übersetzungsverhältnis von drei zu eins zwischen der Primär- und den Sekundärwindungen.

Auf Anfrage liefern wir auch Impulstransformatoren mit Windungsverhältnissen, welche in unseren Unterlagen nicht spezifiziert sind.

Anwendungsbeispiel

Leistungstransistor im Pulsbetrieb

UL-Approbationen

Die Kunststoffgehäuse wie auch der Verguss sind bei allen SCHURTER Impulstransformatoren flammhemmend nach UL94V-0.

Code

I¹⁾ T²⁾ N³⁾ F⁴⁾ - 0⁵⁾ 2⁶⁾ 35⁷⁾ - D1⁸⁾ 03⁹⁾

Das DC/DC Konverter Modul PSDM-0DN1-5040 eignet sich, um galvanisch isolierte, regulierte und überwachte Versorgungspannung für IGBT und MOSFET Treiber bereitzustellen. Das Modul benötigt eine Eingangsspannung von 12V_DC ± 10% und hat zwei Ausgänge von 15V bzw. -4V mit einem maximalen Nennstrom von 140 mA. Dieses DC/DC Modul verfügt über einen einzigartigen diagnostischen Ausgang, welcher dem Benutzer erlaubt, die Konverterausgangsspannung zu überwachen und somit Schäden in den Leistungsstufen aufgrund von Unterspannungen zu verhindern.

Die IGBT Treiber Module PSDM-0DO2-5040 und PSDM-0DT2-5020 wurden entwickelt um sicher, zuverlässig und einfach IGBT oder MOSFET Transistoren zu steuern. Die Module haben einen internen Switch-Off Schaltkreis und können den Leistungsteil vor Kurzschlüssen schützen. Für die Versorgung des Treiberkreises besitzt das PSDM einen isolierten DC/DC Konverter mit 2.4W Ausgangsleistung (siehe PSDM-0DN1-5040). Die Daten werden von einem Optokoppler oder einem Impulstransformator übertragen.

Anschluss-Beschreibung

Abb. 1: Treibermodul

PIN1: V_DC

Stabilisierte Spannungsversorgung zwischen 10V und 15V mit Bezug auf GND.

PIN2: GND

GND ist auf die Masse des elektronischen Netzteils geführt.

PIN3: V_SM

Dieser Ausgang überspiegelt die Ausgangspannung des DC/DC Konverters. Wenn mehr Strom in der Ausgangsstufe benötigt wird, dann sinkt sie V_SM Spannung. Wenn V_SM den Wert der Spannungsversorgung des DC/DC Konverters erreicht, bedeutet dies, dass der DC/DC Konverter den maximalen Übermittlungsstrom erreicht hat.

Pin4: V_CS1

VCS1 ist die isolierte, positive Ausgangsspannung für die Treiberlogik.

PIN5: SGND

SGND ist die galvanisch isolierte Ausgangsmasse vom DC/DC Konverter.

PIN6: V_CS2

VCS2 ist die isolierte, negative Ausgangsspannung für die Treiberlogik

PIN7: V_ES

VES ist die externe Spannungsversorgung für die Treiberlogik. V_ES wird mit V_CS2 verbunden um den MOSFET/IGBT, welcher mit dem Modul verbunden ist, auszuschalten.

PIN8: KGND

KGND ist die isolierte Kelvin Masse, welche mit SGND verbunden wird.

PIN9: V_O

Der Output V_O ist der Signalausgang für die IGBT Ansteuerung. Um die Schaltgeschwindigkeit während dem Ein- und Ausschalten unabhängig festlegen zu können, müssen zwei Ausgangswiderstände und eine Diode eingesetzt werden (Bsp. R_g1 = 22 Ω und R_g2 = 100 Ω).

Abb. 2: Gate-Treiber

PIN10: D_PR

Dieser Anschluss wird gebraucht, um den Spannungsabfall über dem eingeschalteten Stromtransistor zu messen und somit den Schutz vor Kurzschluss und Überlast am IGBT sicherzustellen. Dabei wird die Kollektor Spannung des Transistors überwacht, bei einer Grenzwertüberschreitung ein Ausschaltsignal generiert und der Leistungstransistor wird ausgeschaltet. Die beste Methode eine Grenzwertüberschreitung festzustellen, ist der Gebrauch einer externen flinken oder super-flinken Hochspannungsdiode D1 (zum Beispiel 1N4937) und eines internen Vergleichers.

Das PSDM besitzt eine Leistungstransistorüberwachung, welche die Kollektorspannung am I_GBT misst. Im Normalbetrieb, wenn der IGBT eingeschaltet und gesättigt ist, wird die Spannung an DPR niedrig gehalten. Wenn sich der IGBT nicht mehr in der Sättigung befindet oder nicht eingeschaltet ist, wird die interne Stromquelle (270 μA) den Vergleicher auslösen. Der Vergleicher-Grenzwert ist typischerweise 6.5 V (D_PRth). Der Widerstand R_RV wird benötigt, um das PSDM vor Gegenspannungen zu schützen und sollte nicht grösser als 1kΩ sein. Der Fehlerfall wird von einem internen Optokoppler zum Ausgangsanschluss FLT transferiert.

Abb. 3: Leistungstransistorüberwachung Dpr

PIN11: I_SEN

Der Eingang I_SEN wird benötigt, um den Nennstrom über Risen zu prüfen und dient somit als Schutz vor Kurzschluss und Überspannung am IGBT. Um Hochfrequenzstörungen zu beseitigen, wird über die beiden Anschlüsse 8 und 11 ein RC-Filter platziert. Wenn ein Überstrom (V_ISOC> 65 mV) über Risen auftritt, so wird der IGBT durch einen internen Schaltkreis ausgeschaltet. Der Signalfehler wird zurückgesetzt, wenn ein erneuter Impuls am Signaleingang VIN auftritt. Die Induktivität wird bei einem Kurzschluss am Ausgang (V_ISSC> 130 mV) sehr niedrig sein. Das Kurzschlusssignal, gemessen über den Widerstand Risen, wird von einem internen Optokoppler transferiert und erscheint beim Ausgangsanschluss FLT. Wird ein Kurzschluss festgestellt, so wird der IGBT bis zum nächsten Impuls (V_in) ausgeschaltet.

Abb. 4: Stromüberwachung Isen

PIN12: FLT

Das PSDM verfügt über einen aktiven Fehlerausgang. Dieser Fehlerausgang ist intern an einen Optokoppler angeschlossen. Der Strombereich des Optokopplers liegt in eingeschaltetem Zustand zwischen 10 bis 20 mA und verfügt im ausgeschaltetem Zustand über eine hohe Impedanz. Der integrierte Stromkreis wird untenstehend aufgezeigt.

Abb. 5: Fehlerausgang

Der FLT Anschluss wird nur freigegeben wenn er zusammen mit einem D_PR oder I_SEN Signal genutzt wird. Die Spannung V_FLT kann von einem Widerstand von 5V auf 15V gezogen werden. Der erlaubte Nennstrom ist 10 mA. Tritt ein Fehler auf, so wird der Ausgang FLT auf GND geschaltet.

PIN13: V_IN

Dieser Eingang besitzt eine Schmitt-Trigger Charakteristik. Die hohe Stufe schaltet den Leistungtransistor ein, die niedrige Stufe schaltet den Leistungstransistor aus.

PIN15: V_DD

Stabilisierte Spannungszuführung zwischen 4.5V und 5.5V mit Bezug auf GND.

Anwendungsbeispiel: Spannungsversorgung 0-15V (Abb. 6)

In diesem Schaltungsbeispiel wird an V0 eine Ausgangsspannung von 0-15V generiert. Die beiden Funktionen Fehlerstrommessung (I_SEN) und Leistungstransistorüberwachung (D_PR) werden für diese Anwendung inaktiv geschaltet. Dazu wird SGND mit I_SEN, D_PR, V_ES und KGND verbunden. Setzen Sie falls nötig separate Widerstände zwischen V0 und IGBT, um das Ein- und Ausschalten des Halbleiters zu optimieren.

Anwendungsbeispiel: Spannungsversorgung -4-15V (Abb. 7)

In diesem Schaltungsbeispiel wird an V₀ eine Ausgangsspannung von -4-15V generiert. Die beiden Funktionen Fehlerstrommessung (I_SEN) und Leistungstransistorüberwachung (D_PR) werden für diese Anwendung inaktiv geschaltet. Dazu wird SGND mit I_SEN, D_PR und KGND verbunden. Der Ausgang V_CS2 (-4V) wird mit dem Eingang V_ES verbunden. Setzen Sie, falls nötig, separate Widerstände zwischen V₀ und IGBT, um das Ein- und Ausschalten des Halbleiters zu optimieren.

Anwendungsbeispiel: Leistungstransistorüberwachung (Abb. 8)

In diesem Beispiel wird eine Leistungstransistorüberwachung für IGBT’s dargestellt. Dazu wird der Ausgang V_CS2 (-4V) mit V_ES verbunden. Die Überwachung wird aktiv geschaltet, indem V_CS1 mit I_SEN verbunden wird. Zusätzlich wird eine Hochspannungsdiode in Serie zu einem Widerstand zwischen D_PR und dem IGBT Kollektor geschaltet. Der Kondensator wird von D_PR zu SGND geschaltet.

Anwendungsbeispiel: Stromüberwachung (Abb. 9)

In diesem Beispiel wird eine Stromüberwachung für IGBT’s dargestellt. Dazu wird der Ausgang V_CS2 (-4V) mit V_ES verbunden. Zwischen I_SEN und KGND wird ein Widerstand R_Isen eingebaut. Um Hochfrequenzstörungen zu beseitigen wird ein RC Filter eingesetzt. Zwischen D_PR und KGND wird ein Kondensator benötigt.

Abb. 6: Spannungsversorgung 0-15V

Abb. 7: Spannungsversorgung -4-15V

Abb. 8: Leistungstransistorüberwachung

Abb. 9: Stromüberwachung

Automatische Unterspannungs Abschaltung

Das PSDM Modul ist mit einem Unterspannungsschutz für die Gateansteuerung des IGBT/MOSFET ausgerüstet. Wird die Gatespannung unterschritten so kann der IGBT schnell überhitzen. Der Unterspannungsschutz ist so ausgelegt, dass bei einer Unterschreitung von 10V die Gatespannung am PSDM ausgeschaltet wird.

Layout und Verdrahtung (Abb. 10)

Das Treiber Modul soll so nahe wie möglich beim Leistungstransistor platziert werden, so dass die Verbindungen möglichst kurz sind. Drahtverbindungen zur Länge hin sollten vermieden werden. Hier wird empfohlen die Drähte zu verdrillen.

Abb. 10: Verdrahtung