CE-Kennzeichnung + CE-Kennzeichnung ≠ CE-Kennzeichnung: Begriff, der auf Maschinen, komplexe Systeme oder feste Installationen angewendet wird

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Einführung 

Das Konzept "CE+CE=CE" ist eine gängige Praxis im Bereich großer Maschinen, großer elektrischer Festinstallationen und des integrierenden Engineerings großer komplexer Systeme. Es basiert auf der Idee, dass beim Kauf mehrerer Komponenten oder Geräte für ein System, die alle CE-gekennzeichnet sind, das gesamte System aus diesen Komponenten keine zusätzlichen Arbeiten erfordert, um das CE-Kennzeichen tragen zu können komplette Montage. Somit konnte es für kompatibel mit allen relevanten Sicherheits-, Niederspannungs- und elektromagnetischen Kompatibilitätsrichtlinien (EMV) erklärt werden. Abbildung 1 zeigt die Blöcke einer Maschine, die aus 9 Komponenten besteht, alle mit CE-Kennzeichnung. 

Die Praxis „CE+CE=CE“ könnte die CE-Kennzeichnung automatisch auf der gesamten Maschine anbringen. Wenn die EMV-Tests durchgeführt werden, ist dies jedoch höchstwahrscheinlich nicht der Fall, und die gesamte Maschine entspricht nicht den Anforderungen und kann nicht mit dem CE-Zeichen gekennzeichnet werden (Abbildung 2). Es ist klar, dass, wenn eine der in die Maschine eingebauten Komponenten nicht konform ist und keine CE-Kennzeichnung trägt, die gesamte Maschine auch nicht konform ist und die CE-Kennzeichnung nicht tragen kann (Abbildung 3). Achtung, diese Praxis ist in jeder Hinsicht völlig falsch und wird rechtlich nicht akzeptiert. Es gab nie eine rechtliche oder technische Rechtfertigung für diese Praxis, aber das hat sie nicht davon abgehalten, auf allen Ebenen in vielen Branchen in ganz Europa weit verbreitet zu sein, insbesondere für die Einhaltung der Kompatibilitätsrichtlinie 2004/108/EG, zusätzlich zur Sicherheit Richtlinie 2006/42/EG und Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG. Alles, was über große Maschinen, große und komplexe Anlagen oder feste Installationen gesagt wird, gilt fortan unterschiedslos für die drei Elemente. 

Die Hauptgründe, warum diese Praxis falsch befolgt wurde, sind: 

a) „CE+CE ≠ CE“: Wenden Unternehmen direkt die „CE+CE=CE“-Praxis an, gehen sie fälschlicherweise davon aus, dass sie die EMV-Richtlinie bereits automatisch einhalten. 

b) Mangelndes Wissen und mangelnde Professionalität : Viele Unternehmen, die Maschinen oder große Anlagen herstellen, wissen aus Unkenntnis oder mangelnder Professionalität nicht, dass sie neben der Niederspannungs- und der Sicherheitsrichtlinie auch der EMV-Richtlinie verpflichtet sind. 

c) Verantwortungslosigkeit und hohe Kosten: Viele Maschinen- oder große Anlagenbauer, obwohl sie wissen, dass sie auch zur Einhaltung der EMV-Richtlinie verpflichtet sind, halten sich nur an die Niederspannungs- und die Sicherheitsrichtlinie, weil sie verantwortungslos der Meinung sind, dass die EMV-Konformität zu teuer ist und sie nicht betrifft. 

d) Komplexität: Obwohl viele Unternehmen, die Maschinen oder große Anlagen herstellen, wissen, dass sie auch zur Einhaltung der EMV-Richtlinie verpflichtet sind, sind sie der Ansicht, dass die Sicherstellung der Einhaltung komplex ist, sie wissen nicht, wie es geht, sie versuchen es nicht und sie fordern nicht danach auch keine externe Beratung. 

e) Ernsthafte Konsequenzen: Viele Unternehmen, die Maschinen oder große Anlagen herstellen, denken, dass die Nichteinhaltung der EMV-Richtlinie keine schwerwiegenden Folgen für sie haben wird. 

f) schlechtere Qualität: Die Einhaltung von Richtlinien ist ein höherer Qualitätsfaktor für das Produkt. Die Nichteinhaltung der Richtlinie führt zu einer Minderqualität der Maschinen oder Großanlagen. 

g) Mögliche Unfälle: Bisher ist noch niemand an den direkten Folgen der Nichteinhaltung der EMV-Richtlinie gestorben. Viele Unternehmen sorgen sich nur um die Sicherheit aufgrund der möglichen Folgen eines Unfalls bei der Manipulation ihrer Maschinen oder Anlagen. 

Sie berücksichtigen fälschlicherweise nicht, dass EMV auch ein Aspekt sein kann, der die persönliche Sicherheit beeinträchtigen kann. Manchmal werden diese EMV-bedingten Sicherheitsprobleme aus Unwissenheit von anderen Effekten überdeckt. 

h) Irreführung: Gerätehersteller führen manchmal in die Irre, wenn sie die EMV-Konformität ihrer Produkte erklären. 

i) Mangelnde Professionalität der Lieferanten: Einige Lieferanten unterziehen ihre Produkte nicht ernsthaft genug EMV-Tests mit der entsprechenden Nachfrage. 

j) Fehler: Einige Anbieter bemühen sich, die Regeln einzuhalten, können aber Fehler machen. In manchen Fällen können Labors auch unbewusste Fehler machen. 

k) Tests ohne wirkliche Bedeutung: Einige Konfigurationen der EMV-Tests im Labor entsprechen nicht der tatsächlichen Installation des Produkts und verlieren die Bedeutung, realistische Ergebnisse für seine tatsächliche Anwendung zu erhalten. Es ist schwierig, in Normen alle Arten realer Installationen zu berücksichtigen. 

l) Falsche Standards: Die Lieferanten von Komponenten, die in eine endgültige Maschine eingebaut werden sollen, wenden manchmal die einfachsten Standards an, um die CE-Kennzeichnung zu erhalten, und nicht die strengsten Standards, die ihre Kunden für ihre endgültige Maschine oder Anlage anwenden müssen. 

m) Keine EMV-Kontrolle in der Produktion: Ohne einen Qualitätssicherungsprozess, der die EMV in der Massenproduktion kontrolliert, können anfängliche Tests von frühen Prototypen bedeutungslose Ergebnisse liefern, da sie besser sind als die Produktion. Dies führt dazu, dass die Produktion nicht konform ist. 

Das Konzept „CE+CE=CE“ ist rechtlich nur für Endverbraucher akzeptabel, die ihre Geräte, Systeme oder Anlagen nicht professionell entwickeln oder herstellen. Ein Beispiel wäre, wenn wir als Verbraucher ein neues Audio-/Videogerät oder einen Computer kaufen und es an unser HiFi- und Fernsehsystem zu Hause anschließen. 

Für produzierende Unternehmen ist das Konzept „CE+CE=CE“ jedoch keine akzeptable Praxis, um die Einhaltung der EU-Richtlinien zu erreichen, wenn es allein verwendet wird. Wird bei einer Inspektion festgestellt, dass die Maschine oder Anlage gegen eine EU-Richtlinie verstößt, drohen dem verantwortlichen Unternehmen Bußgelder und sogar deren Geschäftsführer können strafrechtlich verfolgt werden. Die von einem Hersteller angebotene Idee des "Kaufs in gutem Glauben" mit ausreichendem Nachweis, dass die gesetzliche Verpflichtung zur Einhaltung der Richtlinien erfüllt wurde, ist unzureichend. Der offizielle EG-Leitfaden zur Richtlinie 2004/108/EG enthält die folgende Aussage: 

„Es muss berücksichtigt werden, dass die Kombination von zwei oder mehr Geräten, die mit der CE-Kennzeichnung versehen sind, nicht automatisch eine „Konformität“ des Systems erzeugt, zum Beispiel: eine Kombination aus programmierbaren Steuerungen und Wechselrichtern (VSD oder VFD) von Motoren, gekennzeichnet CE entspricht möglicherweise nicht den Schutzanforderungen. 

Somit ist im Durchschnitt jede Maschine oder Anlage, die drei oder mehr mit der CE-Kennzeichnung gekaufte Komponenten enthält und nur mit dem Konzept „CE+CE=CE“ gebaut wurde, fast garantiert nicht CEM-konform. Aus Sicherheitsgründen und zur Einhaltung der Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG ist leicht ersichtlich, dass ein Steuersystem, das eine Reihe von CE-gekennzeichneten Geräten enthält, die vom Netz gespeist werden, den zulässigen Ableitstrom zur Erde problemlos überwinden kann Sicherheitsbestimmungen. Jedes der gekauften Geräte kann einen Erdschluss auf dem maximal zulässigen Niveau haben, sodass nur der Anschluss von zwei von ihnen gleichzeitig dazu führen würde, dass das Steuersystem die Grenzen überschreitet und für die Benutzer des Systems gefährlich wäre. Ein ähnliches Beispiel in CEM wird im Fall von EM-Emissionen gegeben. Die EM-Emissionsgrenzwerte für eine industrielle Komponente wie eine programmierbare Steuerung, ein Netzteil oder ein Motorwechselrichter sind dieselben wie die Grenzwerte für eine Maschine. Beispielsweise kann das einfache Befolgen des „CE+CE=CE“-Ansatzes leicht dazu führen, dass Maschinen elektromagnetische Interferenzen (EMI) in der Nähe von Radio- oder Fernsehfrequenzen verursachen. Dies könnte Beschwerden bei der Telekommunikation hervorrufen und das Interesse von Inspektoren wecken, die befugt sind, die Einrichtungen zu schließen, wenn sie feststellen, dass sie die Grenzwerte nicht einhalten. Sie könnten auch Bußgelder verhängen oder in schwerwiegenderen Fällen strafrechtliche Verantwortlichkeiten unterstellen. Testlabors testen niemals eine Maschine oder ein System nach dem „CE+CE=CE“-Ansatz, um die anzuwendenden Tests zu bestehen. 

Abgesehen von rechtlichen Compliance-Problemen zeigt die Erfahrung, dass viele EMI-Probleme auftreten können. EMIs können systemintern oder zwischen Systemen extern sein. Die Produkte funktionieren gut, bis sie am endgültigen Verwendungsort installiert werden, und dann beginnen sie, Fehler zu haben und an Zuverlässigkeit zu verlieren. Die Kosten zur Behebung dieser Probleme können sehr hoch sein. Dies kann besonders schwerwiegend sein, wenn ein Vertrag Gebühren für verspätete Lieferung enthält. Es kann auch sehr hohe Haftpflichtkosten als Folge von EMI verursachen. Die Einhaltung der EMV und die Sicherheit einer Maschine liegt in der Verantwortung des Herstellerunternehmens oder des Importeurs, der das Produkt unter seinem eigenen Namen in der EU verkauft. 

Alternativen 

Nur durch entsprechende Prüfungen kann sichergestellt werden, dass eine Maschine der EMV-Richtlinie entspricht. Das muss klar sein. Es können jedoch verschiedene Schwierigkeiten auftreten. Das Unternehmen hat drei Alternativen: 

1. Nichts tun mit entsprechendem Risiko. 

2. Führen Sie alle EMV-Tests durch. 

3. Versuchen Sie, die CEM-Richtlinie mit einem geringen technischen und Kostenprofil zu erfüllen, indem Sie ein technisches Konstruktionsdokument (Technical Construction File, TCF) erstellen. 

Alternative 1 ist rechtlich nicht akzeptabel und wir müssen sie vergessen. Alternative 2 ist möglicherweise aufgrund mehrerer Schwierigkeiten nicht durchführbar. Es kann sich um sehr große Maschinen handeln, die aufgrund von Platzmangel schwer zu messen sind. Die industrielle Umgebung ist laut und es ist schwierig, EM-Messungen durchzuführen, da sich die Maschine nicht in einer Faraday-Kammer befindet. Das Laborbudget für Messungen kann sehr hoch sein. Wenn es aus welchen Gründen auch immer nicht möglich ist, Alternative 2 anzuwenden, müssen wir Alternative 3 anwenden, wobei wir viele Vorsichtsmaßnahmen treffen und ein höheres Risiko eingehen. Dazu müssen die unten aufgeführten Empfehlungen für die EM-Analyse der Komponenten, aus denen die endgültige Maschine besteht, befolgt werden. Das Endergebnis ist ein Technical Construction File (TCF). Es sollte betont werden, dass Alternative 3 keine 100%ige Einhaltung der EMV-Richtlinie gewährleistet.86 

Komponentenintegration 

Viele Systeme enthalten komplexe elektrische und elektronische Komponenten, die von anderen Anbietern gekauft wurden, zum Beispiel: 

• Maschinen können gekaufte Unterbaugruppen wie Netzteile, Automaten, Computer, Motorumrichter, Schalttafelmessgeräte, Instrumentierungs- und Steuermodule usw. enthalten. (Einige dieser Produkte werden als eigenständige Endprodukte verkauft). 

• Große Einrichtungen werden im Allgemeinen mit zugekauften Fertigprodukten wie Computern, Maschinen, Telekommunikationsausrüstung, Instrumentierungs- und Steuerungsausrüstung usw. gebaut. 

Der korrekte Betrieb eines Endgeräts hängt von den elektromagnetischen Emissionen (EM) und der Störfestigkeit der zugekauften Komponenten ab. Der „CE+CE=CE“-Ansatz gibt eigentlich kein Vertrauen in das Erreichen der ordnungsgemäßen Konformität und führt zu unkontrollierten Risiken (obwohl unter bestimmten Umständen eine Konformitätsvermutung erreicht werden kann). Das Konzept „CE+CE=CE“ kann nur dann richtig sein, wenn die CE-gekennzeichneten Komponenten tatsächlich konform sind und wenn sie in einem bestimmten Abstand voneinander (normalerweise einige Meter) installiert sind. Aber oft werden diese Komponenten sehr nahe beieinander installiert (weniger als 2 Meter) und die Wahrscheinlichkeit, die EMV-Tests nicht zu bestehen, ist sehr hoch. Am Ende CE-KENNZEICHNUNG + CE-KENNZEICHNUNG ≠ CE-KENNZEICHNUNG. 

Die Haftung für die Nichteinhaltung kann nicht einfach auf den Lieferanten einer fehlerhaften Komponente abgewälzt werden. Bedenken Sie daher auf sehr radikale und grobe Weise, dass die CE-Kennzeichnung im schlimmsten Fall bedeutet, dass der Hersteller der Komponente eine Rolle mit „CE-Kennzeichen“-Etiketten hatte und keine Tests durchgeführt hat (es ist passiert). Beachten Sie, dass die Kosten für die Entfernung des Produkts und den Imageverlust vor dem Kunden usw. möglicherweise nicht erstattet werden können. Wenn eine Maschine oder ortsfeste Anlage aufgrund der Nichtkonformität eines eingebauten Elements nicht konform ist, neigen die offiziellen Stellen dazu, sowohl gegen den endgültigen Hersteller des Systems als auch gegen den Lieferanten der Komponente vorzugehen. Der richtige Weg, um sicherzustellen, dass eingebaute Komponenten die Konformität der Endgeräte nicht gefährden, besteht darin, sich nicht auf ihre CE-Kennzeichnung zu verlassen. Es ist besser sicherzustellen, dass das Design und die elektromagnetische Leistung angemessen sind. Die folgenden Empfehlungen sind einfach zu übernehmen, ähnlich wie der Prozess, um sicherzustellen, dass die funktionale Leistung angemessen ist. Diese Empfehlungen machen es sehr einfach, die richtige Konformität für das endgültige System zu erreichen, während gleichzeitig die Entwicklungs- und Herstellungskosten und -zeiten minimiert und gleichzeitig die finanziellen Risiken reduziert werden. 

Wenn Sie nicht die Zeit haben, all diese Empfehlungen in die Praxis umzusetzen, sollten Sie sich zumindest der Situation und ihrer Grenzen bewusst sein. Beim Engineering dreht sich alles um Kompromisse, aber es ist unmöglich, den richtigen Kompromiss einzugehen, ohne zu wissen, worauf Sie sich einlassen. Im Allgemeinen zahlt sich die Zeit, die Sie mit der Befolgung dieser Empfehlungen verbringen, aus, indem negative Garantiefolgen und andere finanzielle Kosten aufgrund unzuverlässiger Produkte reduziert werden. 

Eine CE-gekennzeichnete Komponente, die rechtmäßig in einer Sendung platziert wurde, die zum Einbau in eine Maschine durch einen professionellen Lieferanten bestimmt ist, ausschließlich auf der Grundlage ihrer Konformität mit der Niederspannungsrichtlinie oder der Maschinensicherheitsrichtlinie, ohne dass die EMV für die Einhaltung keine Relevanz hat der EMV-Richtlinie und kann zu EMV-Problemen führen. 

Additive Emissionen 

Elektromagnetische Emissionen summieren sich: Beispielsweise liegen die Emissionen eines konformen Wechselrichter-Motor-Systems oft knapp unter den Grenzwerten der entsprechenden Prüfnorm. Wenn zwei oder mehr Wechselrichter-/Motorsysteme in einer Maschine montiert werden, überschreiten ihre kombinierten Emissionen häufig die Grenzwerte in der endgültigen Maschine. Wir können uns einen bellenden Hund vorstellen. Es kann nervig sein. Stellen wir uns nun vor, dass fünf Hunde gleichzeitig bellen. Jeder bellt auf seine Weise mit unterschiedlichen Tonfrequenzen und die lästige Wirkung der Summe aller Frequenzen ist viel schlimmer. Alle digitalen Schaltkreise, Leistungsschaltkreise mit Spannungs- oder Stromumschaltung und HF-Schaltkreise emittieren Rauschen, jedoch im elektromagnetischen Spektrum. Auch hier sind fünf lärmende elektromagnetische "Beller" viel schlimmer als nur einer. Emissionsnormen haben Grenzwerte für die Komponenten einer Maschine, und für eine Maschine gelten die gleichen Emissionsgrenzwerte wie für die einzelnen Komponenten, aus denen sie gebaut ist. Daher muss bei der Auswahl der zu verwendenden Komponenten die Möglichkeit der Akkumulation von Emissionen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Installation von 100 oder 150 LED-Leuchten mit ihren geschalteten AC/DC-Wandlern („elektronischen Transformatoren“) problematisch sein, da die vorgeschriebenen Grenzwerte die gleichen sind wie für eine einzelne Leuchte. Wenn jede Lampe nicht sehr gut gefiltert wird, ist die EMI-Erzeugung nicht akzeptabel. Die Emissionen der kombinierten Oberschwingungen der "elektronischen Transformatoren" sind auf die Verzerrung der Wellenform des Stroms im Netz zurückzuführen, an das sie angeschlossen sind. 

Oberschwingungen sind nicht nur ein EMV-Problem. Oberschwingungen haben auch potenziell gefährliche Auswirkungen wie Überhitzung, giftige Dämpfe und Feuer, insbesondere in älteren Installationen, in denen die Oberfläche des Neutralleiters zu klein ist. Kabel- und Motorüberhitzung ist eine typische Auswirkung von Oberschwingungen. Aktuelle Empfehlungen lauten, dass der Neutralleiter immer mindestens die gleiche Oberfläche wie die Phasenleiter haben sollte. Es wäre viel besser, die doppelte Fläche im Neutralleiter als in den Phasen zu installieren, um mit den typischen Oberschwingungsströmen aktueller elektronischer Geräte mit Schaltnetzteilen fertig zu werden. Viele Unternehmen, die LED-Leuchten und „elektronische Transformatoren“ herstellen, machen sich keine Gedanken über die Möglichkeit des Emissionsaufbaus, obwohl sie wissen, dass ihre Produkte in großen Mengen in einer einzigen großen Installation verwendet werden können. Die Installateure berücksichtigen es auch nicht, hauptsächlich aus Unwissenheit. Das kleinere Problem hier ist die hohe Erzeugung von EMI, die die elektronischen Geräte im Gebäude beeinträchtigen kann. Das Schlimmste ist, dass es durch Überhitzung der Drähte zu Bränden kommen kann. 

Um Vertrauen in die Konformität des Endgeräts zu haben, ist es notwendig, 87 die Konformität seiner Einbauten vom Standpunkt der Leistung seines EM-Designs aus zu betrachten und die CE-Kennzeichnung außer Acht zu lassen. Sehen wir uns an, wie die EMV-Spezifikationen für ein Produkt eingestellt werden, das für unsere Maschine gekauft wurde. 

Ermittlung der Spezifikationen eines einzubauenden Bauteils

Der Markierungsprozess ist in Abbildung 4 dargestellt. Zunächst muss entschieden werden, welche Richtlinien, Normen und EMV-Stufen die endgültige Maschine erfüllen muss, unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Umgebung, in der sie betrieben werden muss. Dann müssen die anwendbaren Anforderungen der Richtlinien identifiziert werden. Der nächste Schritt ist die Entscheidung über das am besten geeignete Compliance-Verfahren. Dann wird der Konformitätsbericht der Maschine entweder durch Labortests oder durch die Erstellung eines technischen Dokuments eingeholt. Wenn am Ende des Prozesses alles stimmt, kann die Erklärung erstellt und das CE-Zeichen gestempelt werden. 

Abbildung 5 zeigt den Ablauf zur Bestimmung der elektromagnetischen Spezifikationen einer Maschine oder Anlage. Dies ist möglicherweise nicht so einfach wie die Auswahl harmonisierter Normen aus einer Liste, da die harmonisierten Normen die tatsächliche EM-Umgebung möglicherweise nicht angemessen abdecken. Möglicherweise müssen andere Normen angewendet werden, um sicherzustellen, dass die endgültige Maschine die grundlegenden Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie erfüllt. Die Bewertung der EM-Umgebung umfasst normalerweise mindestens eine Bewertung der EM-Bedrohungen, denen die Endmaschine ausgesetzt sein wird. Dies basiert häufig auf einer Sichtprüfung oder Kenntnis des Standorts, an dem Sie operieren müssen. IEC 61000-2-5 (Beschreibung und Klassifizierung elektromagnetischer Umgebungen) ist für diesen Zweck ein sehr nützlicher Leitfaden. Eine Inspektion des Installationsorts kann erforderlich werden, wenn EM-Bedrohungen unbekannt oder nicht quantifizierbar sind. Es kann schwieriger sein, seltene Ereignisse wie Blitzeinschläge zu quantifizieren. Betrachten Sie als Beispiel für die mögliche Unzulänglichkeit der Immunitätsregeln einen Bediener, der ein Mobiltelefon verwendet, während er eine Maschine steuert. Selbst die strenge generische industrielle Störfestigkeitsnorm EN 61000-6-4 ist nicht anspruchsvoll genug, um den Grad der Exposition des EM-Felds des Telefons auf der Maschine abzudecken. 

Vorhersehbare Extreme 

Für die Ausführung unkritischer Funktionen auf EM-Ebene reicht es aus, den normalen Betrieb der Umgebung des Geräts zu berücksichtigen. Für alle kritischen Funktionen (egal ob sicherheits- oder EMV-kritisch) ist es jedoch notwendig, alle vernünftigerweise vorhersehbaren Situationen zu berücksichtigen, auch wenn sie nur mit geringer Wahrscheinlichkeit eintreten. Dazu gehört auch die Berücksichtigung vorhersehbaren Missbrauchs: beispielsweise die Wahrscheinlichkeit, dass ein Bediener oder Besucher ein Mobiltelefon oder ein Walkie-Talkie in Bereichen verwendet, in denen deren Verwendung verboten ist und die Maschine beeinträchtigen könnte. Wenn EMI ein Sicherheitsrisiko darstellen oder einfach das Risiko erhöhen können, fallen sie unter die Sicherheitsrichtlinie und nicht unter die EMV-Richtlinie, sodass sie in alle Risikoanalysen einbezogen werden müssen, die in den Niederspannungsrichtlinien und der Maschinensicherheit vorgesehen sind. Ein Beispiel hier ist die Möglichkeit, EMI mit einem Industrieroboter-Steuerungsautomaten zu haben, was dazu führt, dass er "verrückt" wird und außerhalb seines funktionalen Programms arbeitet. Einige Maschinenhersteller berücksichtigen dieses Sicherheitsrisiko aufgrund der elektromagnetischen Unverträglichkeit nicht bei der Erstellung der von der Maschinenrichtlinie geforderten technischen Dokumentation. Es ist falsch und riskant. 

EMV an Maschinenkomponenten 

Nach der Auswahl der EM-Emissionswerte an der endgültigen Maschine können die Störfestigkeitsspezifikationen für die Kaufkomponenten bestimmt werden. Manchmal sind die in eine Maschine eingebauten Komponenten bis zu einem gewissen Grad vor äußeren Umgebungen geschützt. Beispielsweise kann eine empfindliche Komponente, die in der Nähe eines Motorantriebs mit variabler Drehzahl montiert ist, lokal stark EM-Feldern ausgesetzt sein, und das Einschließen beider in einem Metallschrank kann EM-Störfestigkeitsprobleme haben. Schutzschilde und Filter können verwendet werden, um externe Bedrohungen für eine eingebettete Komponente auf ein akzeptables Maß zu reduzieren. 

Die resultierenden technischen Spezifikationen für die gekaufte Komponente sind idealerweise eine Liste harmonisierter EMV-Normen, müssen jedoch möglicherweise Modifikationen enthalten. Zum Beispiel eine Feldstärkeerhöhung auf 30 V/m, um die 4 Watt auf UKW von Walkie-Talkies bei nicht weniger als 50 cm bei den entsprechenden Frequenzen zu bewältigen. Abbildung 6 zeigt die Entfernungen, bei denen verschiedene Arten von HF-Sendern Immunitätsprobleme verursachen können. 

Eine weitere Änderung kann auch erforderlich sein, um Normen hinzuzufügen, z. B. Überspannungsspitzentests gemäß EN 61000-4-5 (Prüf- und Messverfahren. Stoßwellen-Störfestigkeitsprüfungen), EN 61000-4-8 (Störfestigkeitsprüfungen gegen energiefrequente magnetische Felder), EN 61000-4-11 (Störfestigkeitsprüfungen gegen Spannungseinbrüche, kurze Unterbrechungen und Spannungsschwankungen) und EN 61000-4-12 (Störfestigkeitsprüfungen gegen Netzfrequenz-Oszillationswellen (Transienten)). Manchmal kann es auch erforderlich sein, nicht harmonisierte EN-, CISPR-, IEC-, ISO-, IEEE-, VDE-, BS- oder AENOR-Normen oder sogar spezielle Normen zu verwenden, um die in einer Maschine erforderliche Störfestigkeitsleistung zu spezifizieren. 

Um die technischen Störfestigkeitsspezifikationen einer gekauften Komponente zu vervollständigen, müssen die Funktionen, die die Komponente ausführt (oder die von ihrer ordnungsgemäßen Funktion abhängen), analysiert werden, um ihre Kritikalität zu bestimmen. Sicherheitskritische Funktionen (z. B. Not-Aus-Systeme). Sie erlauben keine signifikante Verschlechterung ihrer Leistung unter dem gesamten Spektrum elektromagnetischer Bedrohungen, einschließlich solcher, die durch vernünftigerweise vorhersehbare Fehler, Missbrauch, Überlastung, Ausfall anderer Komponenten, Stromausfall, Sicherungen usw. verursacht werden. 

Wenn die Beeinträchtigung einer nicht sicherheitsrelevanten Funktion zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten (z. B. Produktionsausfall) oder Imageproblemen für ein Projekt (z. B. Verzögerung bei der Inbetriebnahme einer wichtigen Anlage) führen kann, kann entschieden werden, sie zu behandeln als ob es sicherheitskritisch wäre. Weniger wichtige Funktionen können angesichts von Transienten vorübergehend ihre Leistung verschlechtern. Watchdog-, Datenberichts- und Alarmfunktionen fallen oft in diese Kategorie, solange sie nach dem Übergang automatisch ohne Benutzeraktion wiederhergestellt werden. 

Diese Übung sollte zu einer Tabellenkalkulationsmatrix aller Funktionen gegen alle EM-Bedrohungen führen, mit der maximal zulässigen Funktionsverschlechterung für jede Funktion, wenn sie jeder EM-Bedrohung ausgesetzt ist. Die Analyse dieser Matrix ist wichtig, um die Kritikalität der Funktionen zu bestimmen. Einige (Gleichstrom-)Netzteile ändern tatsächlich ihre Ausgangsspannung, wenn sie von transienten Überspannungen an ihrem Eingang beeinflusst werden, während andere diese Transienten ohne signifikante Abweichung von ihrem Ausgang herausfiltern. Beide Arten von Quellen erfüllen den entsprechenden generischen Störfestigkeitsstandard, da sie eine beliebige vorübergehende Leistungsminderung während transienter Tests zulassen (Kriterien der Stufe B). Wenn eine Stromversorgung Leuchtanzeigen liefert, kann es akzeptabel sein, dass sie während eines Übergangs störende Schwankungen aufweist. Aber wenn ein Netzteil einen Schaltkreis mit kritischen Funktionen versorgt (z. B. einen Automaten, Relais, Schütze, pneumatische Solenoide, die Steuerung des Maschinenbetriebs usw.), ist es offensichtlich wichtig, ein Netzteil zu wählen, das Transienten korrekt filtert wenn diese Transienten in der Arbeitsumgebung der Maschine häufig auftreten. 

Die Emissionen können zu hoch sein 

Harmonisierte Abgasnormen lassen Emissionen bis zu einer bestimmten Höhe zu. Diese Mindestemissionen können in Situationen zu hoch sein, in denen sich ein empfindliches Gerät in der Nähe befinden kann. Dies ist besonders wichtig bei einigen wissenschaftlichen oder medizinischen Geräten, insbesondere wenn es um empfindliche Messungen geht. Wie viele Maschinenbauer fragen, wenn sie gebeten werden, eine Maschine zu installieren, automatisch, was sich in der näheren Umgebung befindet, wo möglicherweise andere Einheiten EMI-Probleme mit der neuen Maschine haben könnten? 

Die gesamten EM-Emissionen einer Reihe von Komponenten, die in eine Maschine integriert sind, übersteigen ihre individuellen Emissionen. In einigen Fällen führt dies zu einem stärker belegten Spektrum ohne Erhöhung der emittierten Werte, aber in anderen Fällen liegen die Emissionen von den verschiedenen Einheiten im Spektrum so nahe beieinander, dass höhere Emissionswerte gemessen werden. Die Standard-Emissionswerte, die für eine Endmaschine gelten, die eine Reihe von Komponenten in einem Gehäuse mit einem einzigen Netzkabel enthält, unterscheiden sich jedoch oft nur sehr wenig von den maximalen Emissionswerten, die für die eingebetteten Komponenten gelten. 

Ein grober, aber effektiver Weg, um festzustellen, ob die Emissionen von eingebetteten Komponenten wahrscheinlich ein belegtes Spektrum erzeugen oder ob sie sich summieren, besteht darin, ihre Emissionsdiagramme zu erhalten und sie in Frequenzsegmente zu unterteilen, wodurch der in jedem Jahrzehnt erreichte Maximalpegel bestimmt wird. Anschließend wandeln wir die maximale Messung jeder Dekade von dBμV (oder für Strahlungsemissionen, dBμV/m) in Mikrovolt (oder μV/m) um. Wir addieren dann alle Spitzenwerte für jedes Segment aller Komponenten, um die Gesamtspitzenemissionen für dieses Jahrzehnt zu erhalten. Wenn die Geräte mit einem synchronen Haupttakt arbeiten, müssen die Emissionen rechnerisch addiert werden. Wenn die Einheiten mit unabhängigen Uhren arbeiten, müssen sie, selbst wenn die Uhren nominell die gleiche Frequenz haben, gemäß der "Quadratwurzel der Summe der Quadrate" addiert werden. Nach der Addition wird die Summe für jede Dekade zurück in dBμV oder dBμV/m umgewandelt. Wir vergleichen diese Werte dann mit den von der endgültigen Maschine geforderten Höchstgrenzen, und sie müssen alle niedriger sein. 

Filter und Abschirmungen können hinzugefügt werden, um das Gesamt-dBμV oder dBμV/m zu reduzieren, aber in diesen Fällen ist es sehr wichtig, die richtige Auswahl und gute Montagetechniken in Ihrer Installation zu verwenden. Der Anstieg der emittierten Werte tritt eher auf, wenn mehrere identische Einheiten in ein endgültiges System eingebaut werden. Beispielsweise können bei identischen Geräten, deren Uhren nicht synchronisiert sind, zehn von ihnen die Gesamtemissionen direkt um etwa +10 dB erhöhen. Wenn jedoch 10 identische Geräte auf eine „Hauptuhr“ synchronisiert werden, können Sie mit Gesamtemissionen von etwa +20 dB über dem Pegel eines einzelnen Geräts rechnen. Beim Anschluss von Netzfiltern an eine nahezu verlustfreie Leitung spielt die Impedanz verrückt. Der Satz kann als Übertragungsleitung mit zwei Ableitungen und deren Endabschlüssen angefahren werden. Sowohl im Hauptzweig als auch an jedem Ende der Umlenkungen müssen RC-Glieder ("Snubber") angeschlossen werden, um die Resonanzen zu dämpfen und die Impedanz zu stabilisieren. Der Querschnitt des Hauptabzweigkabels bestimmt die charakteristische Hauptimpedanz der Leitung. Bei Emissionen durch Oberschwingungen wirkt die Netzfrequenz als synchronisierte Uhr, daher müssen diese Emissionen immer rechnerisch addiert werden. 50 „elektronische Transformatoren“ hätten eine 50-mal stärkere Oberwellenemission (+34 dB) als eine einzelne Einheit des gleichen Typs. Natürlich ist dies eine ziemlich grobe Technik, aber in der Praxis funktioniert sie ziemlich gut. 

Komponentenspezifikation 

Sobald alle oben genannten Punkte erledigt sind, ist es möglich, eine vollständige technische Spezifikation für eine Komponente zu schreiben, die in die Maschine eingebaut werden soll. Die Spezifikation muss alle EMIs enthalten, denen sie standhalten muss, das Ausmaß der Beeinträchtigung der funktionalen Leistung, das für jede Funktion während der Anwendung jeder elektromagnetischen Bedrohung zulässig ist, und die Menge an EM-Emissionen, die nicht überschritten werden darf. In vielen Fällen kann diese Spezifikation einfach die harmonisierten EMV-Normen auflisten, um die Emissions- und Störfestigkeitsanforderungen der Komponente zu beschreiben. Wenn kritische Funktionen nicht im Spiel sind, können die Spezifikationen für die Funktionsbeeinträchtigung aufgrund von EMI für den Komponentenlieferanten weniger anspruchsvoll sein. Die Spezifikation ist den Lieferanten der Komponenten zuzusenden, wobei darauf hinzuweisen ist, dass der eigentliche unabhängige Konformitätsnachweis im Angebot des Bieters verlangt wird. 

Schlussfolgerungen 

Die hier vorgestellten Empfehlungen erfordern im Allgemeinen mehr Arbeit für Designer, als sie vielleicht gewohnt sind, sollten jedoch als Ansatz zur Verbesserung der Geschäftseffizienz und Rentabilität sowie zur Reduzierung von Geschäfts- und Imageverlustrisiken angesehen werden. 

Die Annahme dieser Empfehlungen führt im Allgemeinen zu: 

• Kosten- und Zeitersparnis im Projekt 

• Größere Zuverlässigkeit für den Endverbraucher 

• Bessere Produktqualität 

• Weniger Gewährleistungsansprüche 

• Ein verbessertes Firmenimage auf dem Markt und ein höheres Maß an Wiederholungsverkäufen. 

Befolgen Sie unter dem Gesichtspunkt des wirtschaftlichen Risikos die folgenden Empfehlungen: 

• Das Risiko von Strafklauseln in Verträgen wird erheblich reduziert. 

• Das Risiko, im Falle einer Nichteinhaltung vom EU-Markt verbannt zu werden, wird verringert 

• Das Risiko von Produkthaftungsansprüchen wird erheblich reduziert. 

• Die Gesamtkosten für das Unternehmen durch die Übernahme dieser Empfehlungen sollten neutral oder sogar geringer sein.