Was bedeutet Frequenzumrichter-EMV?

Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) spielt in der modernen Elektronik eine entscheidende Rolle, insbesondere bei drehzahlvariablen Antriebssystemen wie Frequenzumrichter, Antriebe mit variabler Frequenz (VFDs). In diesem Artikel werden wir die Bedeutung der EMV und ihre Bedeutung für die variable Frequenzumrichterund die dafür geltenden Normen.

Was ist EMC?

EMC steht für Elektromagnetische Verträglichkeitdefiniert als die Fähigkeit von Geräten oder Systemen, in ihrer elektromagnetischen Umgebung ordnungsgemäß zu funktionieren, ohne andere Geräte in unzulässiger Weise zu stören. Da Leistungs- und Mikroelektronik zunehmend in komplexe Systeme integriert werden, ist die Sicherstellung der EMV-Konformität bereits in der Entwurfs- und Planungsphase zu einem wichtigen Aspekt geworden. Dazu gehören die Auswahl geeigneter Kabel, die Festlegung von Verdrahtungskonfigurationen und die Implementierung von Filtern oder Entstörungsmaßnahmen, wo dies erforderlich ist.

EU-Normen für Niederspannungsantriebssysteme mit variabler Drehzahl

In der Europäischen Union ist die Einhaltung der EMV-Richtlinie 2004/108/EG (jetzt ersetzt durch 2014/30/EU) eine gesetzliche Vorschrift. Sie stellt sicher, dass elektrische und elektronische Geräte keine elektromagnetischen Störungen aussenden bzw. von diesen nicht beeinflusst werden. Für Antriebe mit variabler FrequenzDie Einhaltung der EU-Normen unterstützt den freien Handel und gewährleistet die Kompatibilität im gesamten Europäischen Wirtschaftsraum.

Zwei Schlüsselrichtlinien beeinflussen Niederspannungsantriebssysteme wie Wechselrichter-VFDs:

• Niederspannungsrichtlinie (2006/95/EG): Regelt die elektrische Sicherheit.
• EMV-Richtlinie (2004/108/EG): Regelt die elektromagnetische Verträglichkeit.

Diese Richtlinien werden in die nationalen Gesetze aufgenommen und bilden die Grundlage für die rechtliche Durchsetzung in den EU-Ländern.

Was ist die EMV-Norm für Frequenzumrichter?

Geräte, die elektromagnetische Störungen aussenden oder dafür empfindlich sind, müssen den EMV-Normen entsprechen. Variable Frequenzumrichter fallen in diese Kategorie. Die Einhaltung kann anhand von produktspezifischen Normen nachgewiesen werden. Für Antriebe mit variabler Frequenzist der primäre Standard EN 61800-3die für Power Drive Systems (PDS) gilt und definiert:

• Anforderungen an die Störfestigkeit.
• Grenzwerte für elektromagnetische Emissionen.

Diese Norm berücksichtigt das gesamte Antriebssystem, einschließlich des Umrichters, des Motors und der zugehörigen Ausrüstung.

Schlüsselbegriffe der EN 61800-3:

• PDS (Power Drive System): Das komplette Antriebssystem, einschließlich Umrichter, Motor und Zusatzkomponenten.
• CDM (Vollständiges Antriebsmodul): Ein vollständig integriertes Umrichtersystem, z. B. ein Antriebsschrank.
• BDM (Basis-Antriebsmodul): Ein eigenständiges Wechselrichtermodul.

Kategorien und Umgebungen

In der Norm werden die Systeme je nach Umgebung und Spezifikationen in vier Klassen (C1 bis C4) eingeteilt:

1. C1: Antriebe mit einer Spannung von <1000V für den Einsatz in Wohnumgebungen mit minimalen Einschränkungen.
2. C2: Antriebe mit einer Nennspannung von <1000V für den industriellen Einsatz, können jedoch von qualifiziertem Personal unter Beachtung der Installationsrichtlinien in Wohngebieten installiert werden.
3. C3: Antriebe mit einer Spannung von <1000V für den uneingeschränkten Einsatz in industriellen Umgebungen.
4. C4: Antriebe mit Nennspannung ≥1000V oder Stromstärke ≥400A für komplexe industrielle Systeme.

Geschwindigkeitsregulierbares Antriebssystem PDSUmgebung1. Umgebung (Wohngebiet, Gewerbegebiet und Handwerksgebiet)
(ziviles Stromnetz)2. umwelt
(Industriegebiet)
(Industrielles Netz, gekoppelt durch Trenntransformator)KategorieC1 ¹C2 ²C3 ³C4 ⁴Spannung, Strom<1000V≥ 1 000 V
OR ≥ 400 APStromnetzsystemTN,TTTN,TT,ITFachleuteKeine AnforderungenInstallation und Inbetriebnahme müssen von Fachleuten durchgeführt werden.

	Geschwindigkeitsregulierbares Antriebssystem PDS
Umwelt	1. Umgebung (Wohngebiet, Gewerbegebiet und Handwerksgebiet) (ziviles Stromnetz)		2. Umwelt (Industriegebiet) (Industrielles Netz, gekoppelt durch Trenntrafo)
Kategorie	C1 ¹	C2 ²	C3 ³	C4 ⁴
Spannung, Strom	<1000V			≥ 1 000 V OR ≥ 400 A
Stromnetzsystem	TN,TT			TN,TT,IT
Fachleute	Keine Anforderungen	Installation und Inbetriebnahme müssen von Fachleuten durchgeführt werden

Umweltklassen:

• Erste Umwelt: Zivile Umgebungen, die direkt an öffentliche Niederspannungsnetze angeschlossen sind. Diese erfordern geringe Störaussendungen und geringere Störfestigkeit.
• Zweite Umgebung: Industrielle Umgebungen, die über Trenntransformatoren versorgt werden. Diese tolerieren höhere Emissionspegel, erfordern aber eine robuste Störfestigkeit.

 

Warum ist EMC für drehzahlvariable Antriebe wichtig?

Für Geräte wie Frequenzumrichter und drehzahlvariable AntriebeEMC gewährleistet einen reibungslosen Betrieb in einer gemeinsamen Umgebung. Eine schlechte EMV kann zu Systemstörungen, verminderter Effizienz und sogar zu Schäden an Geräten führen. Hersteller von Antriebe mit variabler Frequenz müssen klare Anleitungen für die Installation und den Betrieb geben, damit die Systemintegratoren die Anforderungen erfüllen können.

Verantwortung für die EMC-Konformität

Während der Hersteller des Wechselrichters sicherstellt, dass das Gerät die EMV-Normen erfüllt, ist letztlich der Systemintegrator oder Erstausrüster (OEM) dafür verantwortlich, dass das gesamte System die EMV-Anforderungen erfüllt. Dazu gehören eine ordnungsgemäße Kabelführung, Erdung und die Installation zusätzlicher Filter oder Abschirmungen, falls erforderlich.

Schlussfolgerung

Die EMV-Konformität ist für die Entwicklung und Anwendung von variable Frequenzumrichter und andere Antriebssysteme. Normen wie EN 61800-3 bieten einen klaren Rahmen für die Gewährleistung der Kompatibilität, die Reduzierung von Störungen und die Verbesserung der Zuverlässigkeit in industriellen und privaten Umgebungen. Wenn Ingenieure die EMV-Richtlinien verstehen und einhalten, können sie Systeme entwickeln, die nahtlos funktionieren, Störungen minimieren und die Effizienz maximieren.