Verringerung der elektromagnetischen Störemissionen von Widerstandsschweissmaschinen durch leistungsteilinterne Massnahmen. Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben AiF-Nr. 13.284 B (DVS-Nr.: 4.032). Laufzeit: 01.05.2002 - 30.04.2004
(German)
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Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Abschlussberichts wird das Inkrafttreten der europäischen Norm EN 50240, der EMV-Produktnorm für Widerstandsschweißeinrichtungen, deren Schlussentwurf vorliegt und die der IEC zur Übernahme in das internationale Normenwerk vorgeschlagen worden ist, erwartet. Im Ergebnis der Untersuchungen zu den geleiteten Störemissionen gegenwärtig genutzter Leistungsteile für das Widerstandsschweißen kann festgestellt werden, dass die untersuchten Widerstandsschweißeinrichtungen die diesbezüglichen Grenzwerte des Normenvorschlags für Klasse-A-Geräte mit einem Kurzschluss-Eingangsstrom I(ind.1cc) > 100 A einhalten. Als Einführung wurde im vorliegenden Bericht ein Überblick über die komplexe Problematik der elektromagnetischen Verträglichkeit mit Schwerpunkt auf den für die spezielle Thematik besonders bedeutsamen Aspekten wie rechtliche Situation, Arten und Mechanismen der Störungsausbreitung, grundlegende Strategien und Elemente für die Störminderung, gegeben. Für die vorrangig betrachteten Widerstandsschweißinverter wurden dementsprechend u. a. die mit der Gestaltung der Schutzbeschaltungen der Leistungshalbleiter, der Leitungsführung im Gerät und der Herein- und Herausführung von Leitungen durch das Gehäuse des Inverters verbundenen Einflüsse auf die Störemissionen untersucht, wobei auch die Auswirkungen einer Veränderung der Schaltgeschwindigkeit der Leistungshalbleiter einbezogen wurde. Für weitergehende Störminderungen erfolgte die Untersuchung und Anpassung spezieller Entstörkomponenten wie Entstörkondensatoren und -drosseln. Dabei erwies sich der Einsatz einer stromkompensierten Drossel in der Netzzuführung des Inverters als besonders wirkungsvoll. Das Prinzip einer für Frequenzumrichter der Elektroantriebstechnik vorgesehenen speziellen Ausführung des geräteinternen Massesystems wurde auf Widerstandsschweißinverter übertragen. Neben der Vielzahl praktisch durchgeführter Untersuchungen wurde im Rahmen der Bearbeitung des Forschungsvorhabens auch die Möglichkeit untersucht, das EMV-Verhalten von Leistungsteilen auf simulative Weise zu analysieren. Dabei kann mit Hilfe der PEEC-Methode der Einfluss geometrischer Strukturen der Leiterführung auf die Entstehung und Ausbreitung von Störungen berücksichtigt werden. Für in ihrer Ausdehnung begrenzte Objekte wird eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung erreicht. Im Ergebnis der Bearbeitung des Forschungsvorhabens kann festgestellt werden, das mit systematisch angewendeten, an die jeweiligen Besonderheiten der Störungsentstehung angepassten kostengünstigen Maßnahmen eine maßgebliche Reduzierung der Störemission erreicht werden kann. In Zusammenhang mit der bei Widerstandsschweißeinrichtungen und speziell Widerstandsschweißinvertern vorliegenden Komplexität der Leistungsteile muss dabei die teilweise Frequenzselektivität der Entstörmaßnahmen besonders beachtet werden. In vielen Fällen erweist es sich als möglich, ohne die kostenintensive spezielle EMV-Messmittel erfordernde Ermittlung von Störspektren, bereits aus den Zeitverläufen relevanter elektrischer Größen wesentliche Informationen über die Wirksamkeit bestimmter Entstörmaßnahmen zu entnehmen. Aus den an der SLV Duisburg durchgeführten vergleichenden Schweißversuchen geht hervor, dass die Anwendung der untersuchten und realisierten Störminderungsmaßnahmen keine negativen Auswirkungen auf die Qualität der Schweißungen zur Folge hat.
Verringerung der elektromagnetischen Störemissionen von Widerstandsschweissmaschinen durch leistungsteilinterne Massnahmen. Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben AiF-Nr. 13.284 B (DVS-Nr.: 4.032). Laufzeit: 01.05.2002 - 30.04.2004