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Hochschule RheinMain10. Dezember 2010
Dr.-Ing. Stephan KloskaFachgebiet EMV, EMF und Akustik
VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbHMerianstrasse 28
D-63069 Offenbach
EMV Prüfung und Zertifizierung in Europa und International
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Inhaltsübersicht1. Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
Kennzahlen und FaktenStruktur und weltweite AufstellungDienstleistungen
2. Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)DefinitionPrüfungen
3. EMV: Richtlinien und GesetzeEU-RichtlinieGesetzeUSAOsteuropaAsien
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Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
Kennzahlen und FaktenStruktur und weltweite AufstellungDienstleistungen
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Kennzahlen und Fakten des VDE
VDE – Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
Gegründet 1893, Gründungsmitglied Werner von Siemens
1906 ist VDE eines der wenigen Gründungsmitglieder von IEC
Hauptsitz in Frankfurt am Main, Politische Repräsentanzen in Berlin und Brüssel
Vertretungen in Europa, Afrika, Asien und Nordamerika
35.000 persönliche Mitglieder, 8.000 Studenten1.300 Firmenmitgliedschaften
60.000 Teilnehmer jährlich an VDE Veranstaltungen
Unterstützung des Ingenieurnachwuchses durch 60 VDE Hochschulgruppen
1.100 Mitarbeiter, rund 150 Mio. Euro Umsatz
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35.000 VDE-Mitglieder
Delegiertenversammlung
VDE-Präsidium
VDE-Verbandsgeschäftsstelle VDI / VDE Innovation + Technik
DKEDeutsche KommissionElektrotechnikElektronikInformationstechnikim DIN und VDE
Normung
Tagungen und Seminare
Fach-ausschüsse
Wissenschaft, Bildung, Beruf
• ITG• ETG• DGBMT• GMM• GMA
5 Fachgesellschaften
ForumNetztechnik/Netzbetrieb
VDE – Die Informationsplattform der Elektrotechnik
VDE GMBH
VDE GLOBALSERVICES GMBH
VDE VERLAG GMBH
VDE Prüf- und ZertifizierungsinstitutGmbH
Prüfung und Zertifizierung
ASIG QualityServices GmbH
VDE – ISE Pte. Ltd.
CFV Solar Test Lab.
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Der VDE weltweitVDE Niederlassung
NORD-AMERIKAKanadaUSA
SÜD-AMERIKA
Argentinien Brasilien (in Vorb.)
AFRIKA
MarokkoSüdafrika
EUROPA
DeutschlandFrankreichSchweizItalienSpanien/PortugalTschechienPolen
Ungarn BulgarienRumänienTürkeiRusslandWeißrusslandUkraine
VDE Partner
VDE Hauptsitz
NAHER UND MITTLERER OSTEN
IsraelIndiaSaudi ArabienUAE (in Vorbereitung)
ASIEN PAZIFIK
ChinaTaiwanJapanKoreaThailandMalaysiaSingapurAustralien
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Überblick über die VDE Zeichen (Auswahl)
Zertifizierung von Managementsystemen
Gebrauchstauglichkeit /VDE Quality Tested
VQuality Tested
ID. 49000000
gute Bedienbarkeit energieeffizient
geräuscharm
VQuality Tested
ID. 49000000
VQuality Tested
VQuality Tested
ID. 49000000
gute Bedienbarkeit energieeffizient
geräuscharm
Spezielle Produkteigenschaften• RoHS compliant• PAK geprüft• Energieverbrauch geprüft• VDE SMART Manual• ……
ID. 950003ID. 950003
Sicherheit und EMV
Die VDE-Zeichen für Kabel und Leitungen
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VDE DienstleistungenSicherheit und EMVInternationale ZertifizierungChemische Produktsicherheit und NachhaltigkeitIsolierstoff- und UmweltprüfungenSoftwarebeurteilungGebrauchstauglichkeitEcodesign; EnergieeffizienzLebensdauerprüfung; ZuverlässigkeitsanalyseAkustikInspektionsservices ManagementzertifizierungenVDE SMART Manual (eine Dienstleistung der VDE Global Services GmbH)
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Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Definition EMVPrüfungen und AnlagenTrends in der EMV
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Definition des Begriffes EMV
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die Fähigkeit eines elektrischen Gerätes, Betriebsmittels oder Systems, in seiner
elektromagnetischen Umgebung zufrieden
stellend zu funktionieren, ...
...ohne diese Umgebung, zu der
auch andere Einrichtungen
gehören, unzulässig zu beeinflussen.
(Aus DIN EN 55014-2:1997)
ElektroMagnetischeVerträglichkeitist
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Modell für Emissionsgrenzwerte
Störquelle
XNoiseSignal
≥
Noise Signal
Grenzwerte
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Emissionsprüfungen
GerätStromnetz
Telekomunikationsnetz
Gerät
Feldstärke
Störspannung
Störstrom
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Emission: Gestrahlte Felder 30 MHz – 1 GHz
Empfanggestört
Reale Welt:
Gerät
230 V
Standardisierte Welt:
Direkter Strahl
Reflektierter Strahl230 V Empfänger
Gerät
h = 1-4 m
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Emission: Störleistung 30 MHz – 300 MHz
GerätEmpfanggestört
Reale Welt:
230 V
Standardisierte Welt:
Gerät 230 V
Mess-empfängerStörleistung
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Emission: Störspannung
Standardisierte Welt:
Reale Welt:
Gerät
Geräte
UStör
Netznachbildung
Empfänger
230 V Netz
Entkopplung
UStörUStör
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Störfestigkeitsprüfung: Das ModellStörgrößen Gehäuse:• ESD• Gestrahlte HF-Felder• Magnetische Felder 50 Hz• Gepulste magnetische felder
Störgrößen Leitungen:• Schnelle Transienten (Burst)• Langsame Transienten (Surge)• Induzierte HF-Ströme• Schwingende Wellen
NetzspannungEUT (Prüfling)
(EUT = Equipment under Test)Signal
PE
Gehäuse
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GeneratorEntkopplung
Störfestigkeitsprüfung: Typischer Prüfaufbau
EUT
(EUT = Equipment under Test)
Zusatzgeräte,
oder230 V Netz
Bezugsmasse
Überwachungdes Prüflings!
Entkopplung
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Bewertungskriterien
Kriterium A: Das Gerät muss während der Prüfung weiterhin bestimmungsgemäß arbeiten.
Kriterium B: Das Gerät muss nach der Prüfung weiterhin bestimmungsgemäßarbeiten.
Kriterium C: Ein zeitweiliger Funktionsausfall ist erlaubt, wenn die Funktionsich selbst wieder herstellt oder die Funktion durch Betätigung der Einstell-/Bedienelemente wiederherstellbar ist.
Kriterium D: Dauerhafter Verlust der Funktion ist erlaubt (z. B. Beschädigung).
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EM-Phänomene (IEC 61000-2-5:1995) (1/2 )Niederfrequente Störgrößen (ca. bis 9 kHz)Geleitet:
Oberschwingungen, InterharmonischeSignalübertragung auf NetzleitungenSpannungsschwankungenSpannungseinbrüche und -unterbrücheSpannungsunsymmetrieNetzfrequenzvariationInduzierte Niederfrequente SpannungenGleichspannung in Wechselstromnetzen
Gestrahlt:Magnetische FelderElektrische Felder
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EM-Phänomene (IEC 61000-2-5:1995) (2/2 )Hochfrequenz (von 9 kHz aufwärts)Geleitet:
Induzierte Spannungen und StrömeUnipolare TransientenOszillierende Transienten
Gestrahlt:Magnetische FelderElektrische FelderElektromagnetische Felder
DauerstörgrößenTransienten
Elektrostatische Entladungen (ESD)
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Störfestigkeit: Hochfrequente Felder IEC 61000-4-3Reale Welt:
Gestört!
3 mV
Antenne
Geschirmter AbsorberraumStandardisierte Welt:
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CDN
Störfestigkeit: Transienten (Burst) IEC 61000-4-4
Standardisierte Welt:
Reale Welt:
Prüfling
Generator
230 V
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EMV im VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut
Neue Prüfhalle für Emission und Störfestigkeit
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Technische Ausstattung (1/3)
Prüfeinrichtungen
Absorberhalle Messabstand 10 m, Größe: B x L x H = 16 x 23 x 9 mDrehscheibe, Durchmesser 6 m, Maximalgewicht: 5 TonnenGeschirmter Raum unter der Drehscheibe für HilfsgeräteFrequenzbereich bis 26 GHz (40 GHz)Stromversorgung für Prüflinge bis 125 A/Phase 50 Hz und 100 (200) A/Phase von DC bis 5000 HzWasser, Abwasser, Druckluft, Absaugung für die Abgase von VerbrennungsmotorenEinstrahlungsprüfung von 20 MHz bis 18 GHz direkt in der Absorberhalle durchzuführen (Kein Umbau des Prüflings!)Großer Montageplatz vor der AbsorberhalleLKW können direkt in das Gebäude bis vor das Tor der Absorberhalle fahrenEbenerdiger Zugang (Keine Schwellen)
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Technische Ausstattung (2/3)
ImpulsprüfeinrichtungenBurst (IEC 61000-4-4) bis 7 kV! und für Prüflinge bis 100 A/PhaseSurge (IEC 61000-4-5) bis 8 kV! und für Prüflinge bis 100 A/PhaseEinströmung (IEC 61000-4-6) für Prüflinge bis 63 A/PhaseLow frequency immunity test (IEC 61000-4-13) bis 108 A/ PhaseOscillating waves (IEC 61000-4-12)
NetzrückwirkungenOberschwingungen und Flicker bis 100 A/Phase messbarMessung für Anforderungen in Korea und Japan möglichMessung auf allen drei Phasen gleichzeitig Zeitersparnis
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Technische Ausstattung (3/3)
SonderprüfeinrichtungenHochstromanlage für elektronische Leistungsschalter bis 5000 A (Besonderheit: Prüfung auch für Überlagerung von Stromharmonischen)Prüfmöglichkeit für Solar-Wechselrichter (Solarzellensimulator und Lastseitensimulation)Magnetfelder bis 2500 A/m in Helmholzspule. Frequenzbereich 15 Hz bis 200 kHz.
SchirmräumeGroßkabine (Größe 110 m²) mit ebenerdigem Zugang (Keine Schwellen)Weitere fünf Schirmkabinen (15 bis 25 m²)Kompakt-Vollabsorberhalle (20 MHz bis 3 GHz) für Einstrahlung und Emissions-Vormessungen (3 m Messabstand)
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Trends in der EMV
Emissionsmessung mit ZeitbereichsanalyseHohe Abtastraten von AD-Wandlern im GHz-Bereich ermöglichen große Bandbreiten für eine FFTDynamikproblem ist durch kaskadierte AD-Wandler gelöstMessungen können schneller ablaufen
Alternative Mess- und PrüfverfahrenIn Normen werden alternative Mess- und Prüfverfahren eingebrachtFür eine Prüfung oder Messung stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung Unterschiedliche Messergebnisse und der Streit darüber werden zunehmen
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EMV: Richtlinien und Gesetze
EU-RichtlinieGesetzeUSAOsteuropaAsien
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Richtlinien der EU mit EMV
Spi
elze
ug
Per
sönl
iche
Sch
utza
usr. „Vertikale“
Richtlinien
„Horizontale“Richtlinien
Niederspannung
Mas
chin
enEMV
R&
TTE
Med
izin
gerä
te
KFZ
(„A
ltes
Kon
zept
“)
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EU-Richtlinien (mit EMV) und Gesetze in Deutschland
EMV-RL 2004/104/EG EMV-Gesetz (EMVG)
Niederspannungsgeräte-RL Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG)
Gesetze in D Richtlinien der EU
Medizingeräte-RL Medizinproduktegesetz (MPG)
R&TTE-RL 1999/5/EG Funk und Telekommunikations-endgeräte-Gesetz (FTEG)
Kfz-RL 2004/108/EG Fahrzeugverordnung / Fahrzeugteileverordnung
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Zugang zum Markt mit Richtlinien des „New Approach“ oder „NLF“
Hersteller
Konformitäts-bewertungs-
verfahrenProdukt
Binnen-markt der
EU
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Konformitätsbewertungsverfahren EMV-RL 2004/104/EGZwei mögliche Wege
EG Konformitätserklärungdurch den Hersteller
Korrekte und erfolgreiche
Anwendung aller relevanten
harmonisierten und im OJEU aufgeführten
Normen
Erfolgreiche (Teil-) Beurteilung der
technischen Dokumentation durch
eine „Benannte Stelle“
Freiwillig!
Erfolgreiche Beurteilung
(Assessment) der elektromagnetischen Verträglichkeit. durch
den Hersteller.
Annex Ia Annex Ib
Aussage der „Benannten Stelle“über Einhaltung der
Schutzanforderungen
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Zertifizierung / CE-Kennzeichnung: Unterschied! (1/2)
Zeichen-genehmigungsausweis
Konformitätserklärungdurch Hersteller
Prüfung nach Normen
Produkt
Hersteller NeutralerZertifizierer
Neutrale Prüfung
+
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Zertifizierung / CE-Kennzeichnung: Unterschied! (2/2)Hersteller Neutraler Zertifizierer
Überwachung der Fertigung(Werkskontrolle)
Pro
dukt
lebe
nsda
uer
Überwachung Aktualität der Normen
Überwachung der Produkte(Produktkontrolle)
?
Zeichengenehmigung
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Regelungen zur EMV in USA
Die FCC (Federal Communications Commission) regelt als Behörde den MarktzugangDas “EMV-Gesetz” ist der CFR Title 47, davon hauptsächlich part15 (Digital devices and unlicensed transmitters) und part 18 (ISM)Es wird nur die Emission der Geräte beurteilt!Abhängig vom Produkt sind drei Verfahren möglich:
Certification (FCC oder TCB zertifiziert das Gerät und erteilt eine Genehmigung und wird in Datenbank aufgeführt)DoC (Declaration of Conformity) (Hersteller erklären die Konformität. Basis: Prüfbericht aus akkreditiertem Labor) Verification (Hersteller hält einen Prüfbericht und Dokumentation für die Behörden bereit)
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36
US-MarktZugang zum US-Markt mit FCC
Certification
Prüfmuster “FCC”- gelistetesLabor
FCC oderTCB
Declaration of Conformity (DoC)
Prüfmuster AkkreditiertesLabor
Verification
Prüfmuster HerstellerLabor
FCC ID: XXX123.XXX
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Osteuropa (Nicht EU)Beispiel: Russland, Weissrussland, Ukraine
Prüfung eines Musters in
anerkanntem Labor
Zertifizierung durch
Behörde
Inspektion der Fertigung durch
Behörde
Jährlich
Vergabe eines Prüfzeichens
Markt im jeweiligen
Land
GOST R (Russia)
STB (Belarus)
UkrSEPRO (Ukraine)
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Marktzugang in AsienChina, Japan, Korea
Prüfung eines Musters in
anerkanntem Labor
Zertifizierung durch
Behörde
Inspektion der Fertigung durch
Behörde
Jährlich
Vergabe eines Prüfzeichens
Markt im jeweiligen
Land
Teilweise Anerkennung
von CB-Prüfberichten
CCC mark (PR China)
KCC mark (S-Korea)
PSE mark (Japan)
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