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TDK TDK Electronics · TDK Europe

EMV-Messung

23. Januar 2020

Alpine Oberschwingungsmessung

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TDK ist nicht nur führender Hersteller von EMV-Filtern, sondern auch kompetenter Dienstleister im Bereich der EMV-Messtechnik. Selbst unter extremen Bedingungen wie etwa im Skigebiet Pfelders in Italien werden solche entwicklungsbegleitenden Messungen an Schneekanonen durchgeführt.

TechnoAlpin aus Bozen in Italien ist Weltmarktführer bei der Entwicklung und Fertigung von Schneekanonen. Dabei handelt es sich um äußerst komplexe Maschinen, die über eine aufwändige Steuerung verfügen und deren Antriebe für Pumpen und Gebläse über Umrichter geregelt werden. Die TDK Electronics Entwicklungsabteilung für EMV-Filter in Heidenheim wurde beauftragt für die Schneekanonen des Typs TR08 einen kombinierten EMV- und Oberschwingungsfilter zu entwickeln und zu fertigen (Abbildung 1). Die anschließende Messung des kompletten Systems im Stand-alone-Betrieb an einem Referenznetz im TDK eigenen EMV-Labor in Regensburg ergab einen THD-Wert (Total Harmonic Distortion) des Stroms von rund 5 Prozent.

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Abbildung 1:

Kombinierte EPCOS EMV- und Oberschwingungsfilter für die Schneekanonen des Typs TR08 von TechnoAlpin.

EMV-Messung in 2000 Meter Höhe

Um den Funktionsnachweis der Schneekanonen unter Realbedingungen zu erbringen, war es erforderlich, eine EMV-Messung am Einsatzort im Ski-Gebiet Pfelders auf 2000 Metern Höhe durchzuführen. Folglich musste das gesamte Mess-Equipment – teils sogar per Ski – in diese Höhe transportiert werden. Ziel der Messungen war eine Prüfung nach EN6100-3-12, die die Grenzwerte für Oberschwingungen des Stroms festlegt.

Oberschwingungsmessungen (OSM) im Feld sind nicht mit normativen Abnahmemessungen im Labor zu vergleichen. Die normgerechte Messung wird an synthetischen Stromversorgungsnetzen durchgeführt, was im Feld nicht möglich ist, da hier andere Versorger und Lasten mit am gleichen Einspeisestrang hängen. Daher muss vor der Messung mit dem zu prüfenden Objekt, in einer separaten Messung die Qualität des vorhandenen Netzes beurteilt werden. Im konkreten Fallbeispiel war das Netz mit den Antrieben der Lifte beaufschlagt, die über einen thyristorgesteuerten Sanft-Anlauf-Starter betrieben werden und einen typischen Kommutierungseinbruch bei einem 60°-Phasenwinkel erzeugen. Allein in dieser Betriebsart lag der ermittelte THD des Stroms bereits bei 7,3 Prozent. Die zur Messung verwendete PQ-Box (Power Quality) erkennt die Netzqualität und wertet dieses bei erkennbar schlechtem Netz nicht normativ aus. Somit war eine Diagnose durch die PQ-Box nur eingeschränkt möglich.

In den Messungen mit den eingeschalteten Schneekanonen ging es schließlich um die Erfassung der Differenz der Oberschwingungsanteile bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen. Außerdem musste geprüft werden, ob bestimmte Betriebszustände die Oberschwingungsfilter der Schneekanonen in Resonanz versetzen.

Im Skigebiet unter allen geprüften Betriebsbedingungen und unter Teil- und Volllast wurde ein Wert von 8,1 Prozent THD nicht überschritten; die Streuung der unterschiedlichen Betriebszustände lag bei 0,5 Prozent (Abbildung 2). Damit wurde ein stabiler Betrieb nachgewiesen und belegt, dass der maßgebliche THD-Anteil nicht von den Schneekanonen stammt.

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Abbildung 2:

Screenshot der Spannungs- und Stromverläufe bei allen zugeschalteten Verbrauchern bei Volllast. Dabei wurde ein maximaler THD des Stroms von 8,1 Prozent nicht überschritten.

Eine normative Auswertung ließ sich unter den gegebenen Umständen zwar nicht durchführen, aber auf Basis der Messergebnisse konnte eine Einschätzung in Anlehnung an die Norm EN 61000-3-12 gegeben werden. Für die Bewertung wurde die in der Norm angegeben Tabelle 3 „Aussendungsgrenzwerte für Oberschwingungsströme für symmetrische 3-phasige Netze“ verwendet. Maßgeblich zur Auswahl der einzelnen Oberschwingungsstromanteile (I5, I7, I11, I13) ist die Festlegung des Rsce, dem Kurzschlussleistungsverhältnis. Dieses wurde mit einem Wert von 150 festgelegt. Sowohl alle daraus resultierenden Grenzwerte wurden eingehalten als auch die dazugehörigen zulässigen Kennwerte des Oberschwingungsstroms. Fazit: Die TDK EMV-Filter erfüllen die Anforderungen des im Feld geprüften Systems.