Elektromagnetische Verträglichkeit

Ohne daß wir sie körperlich wahrnehmen, sind elektromagnetische Wellen fester Bestandteil des täglichen Lebens. Radio, Fernsehen und Handys sind nur drei Anwendungen, die sich ihrer bedienen. So groß der Nutzen elektromagnetischer Wellenausbreitungen auch ist, so gefährlich können sie dann sein, wenn sie andere, lebenswichtige Geräte aus dem Gleichgewicht bringen. Nicht umsonst ist die Handybenutzung in Krankenhäusern und Flugzeugen untersagt. Zur Einhaltung der Vorschriften und Richtlinien bedient man sich der speziellen EMV-Messtechnik, die in der Regel stark von den üblichen "Allzweck-Messgeräten" abweichen. Ein umfassendes, technisches Wissen im Hinblick auf Hochfrequenzausbreitungen und Störstrahlungseigenschaften von Komponenten und Schaltungen sowie ein komplett ausgerüsteter EMV-Messpark sind heute unerlässlich für ein EMV-gerechtes Schaltungsdesign. Die Entwicklung von Hardware ist heutzutage einem ernormen Zeit- und Kostendruck unterworfen. Designfehler oder EMV-technisches Unwissen verzögern die Markteinführung eines Produkts und erhöhen die Entwicklungskosten. Fakt ist: Je früher die elektromagnetische Verträglichkeit einer neuen Hardware überprüft wird, umso erfolgreicher kann sie am Markt plaziert werden. 

Die CE-Kennzeichnung wurde als wichtiges Instrument für das Funktionieren des freien Warenverkehrs innerhalb des europäischen Binnenmarktes eingeführt. Mit dem Anbringen des CE-Zeichens an einem Produkt wird durch den Hersteller die Übereinstimmung mit allen für dieses Produkt anzuwendenden Richtlinien der Europäischen Union (EU) bestätigt. Die EMV-Richtlinie legt für alle elektrischen Geräte Grenzwerte fest. Dies betrifft sowohl die Strahlung, die von dem Gerät ausgeht, als auch die Strahlung, die das Gerät aushält, ohne daß Funktionsstörungen auftreten. So soll verhindert werden, daß zum Beispiel Fernseher, Handys und Computer sich gegenseitig stören.

Bild: Störfestigkeitsprüfung PC-Schaltschrank mittels Pulsgenerator und kapazitiver Koppelstrecke.

CE ist die Abkürzung für Conformite Europeen (europäische Normierung). Das CE-Zeichen muß seit 1.Jan.1996 auf allen elektrischen Geräten sichtbar angebracht werden. Damit erklärt der Hersteller oder Verkäufer, daß dieses Gerät den Richtlinien der Europäischen Union entspricht. Im besonderen handelt es sich dabei um die sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Die Schwäche: Jeder Elektrofabrikant kann behaupten, daß seine Geräte CE-konform sind - ohne sie testen zu müssen. Probleme bekommen Hersteller nur, wenn die Nichterfüllung der CE-Norm nachgewiesen werden kann. Vor allem der steigende Anteil an Elektroniksystemen im Automobil und die rasant wachsende PC- und EDV-Gerätedichte in Heim und Büro sorgen dafür, daß die elektromagnetische Verträglichkeit auch weiterhin ein brisantes Thema bleibt. 

Hersteller und natürlich, insbesonders Entwickler von Elektronikbaugruppen und Systemen aller Art müssen also mehr denn je, nicht zuletzt aus Kostengründen, umfassende Kenntnisse besitzen, wie störfest ihre Geräte sind bzw. welche Störungen sie verursachen können. Dabei verdichten sich die Grundkenntnisse auf Bereiche wie: Hochfrequenztechnik, Entstörtechnik und Nieder.- bzw. Hochvolttechnik bei Stromversorgungen. Eigene, entwicklungsbegleitende Messungen sowie die optimale Nutzung von Dienstleistungs-Prüflabortorien stellen dabei die richtige Kombination dar.
 

EMV-Prüfung: Burst & schnelle Transienten Bild: Eigenes EMV-Test- und Messlabor

Typischer Aufbau zur Störstrahlmessung. Industrie-Messkarten-PC und VModule im Schaltschrank.

Die Wichtigkeit zur Einhaltung aller Vorschriften des Gesetzes über die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMVG) von Geräten wird schon aus der Begriffsdefinition "Gerät" des EMVG deutlich: Demnach sind "Geräte" alle elektrischen und elektronischen Apparate, die elektrische oder elektronische Bauteile enthalten. Insbesondere sind hierunter zu verstehen: Computer, Rundfunk- und TV-Empfänger, mobile Industrieausrüstungen und Funkgeräte, informationstechnische Geräte, Haushaltsgeräte und elektronische Haushaltsausrüstungen, Telekommunikationsgeräte, sowie alle Arten kommerzieller Funktelefone. Das CE-Zeichen richtet sich als Nachweis für die Richtlinienkonformität an die zuständigen Überwachungsbehörden. Die EG-Richtlinien beschreiben die Produkteigenschaften in Bezug auf die Gerätesicherheit und die Vermeidung von Gefahren. Es sind verbindliche Rechtsvorschriften der Europäischen Union (EU), das heißt, daß die Erfüllung der Anforderungen eine gesetzliche Voraussetzung für die Vermarktung der Artikel innerhalb der EU ist. Die europäische Gesetzgebung trägt damit der Bedeutung der elektromagnetischen Verträglichkeit von Geräten und Systemen als wesentliche Voraussetzung für das fehlerfreie Arbeiten mit Meßsystemen und anderen technischen Anlagen Rechnung. Alle eigenständige Geräte fallen, so weit jeweils zutreffend, zum heutigen Zeitpunkt in den Geltungsbereich der 89/336/EWG Richtlinie.

Bild: Leitungsgebundene EMV-Messung mittels Netznachbildung von 9 kHz bis 30 MHz.

Das EMV-Gesetz umfasst i.d.R. alle selbstbetreibbaren Geräte, die insbesonders für den Endmarkt (Endverbraucher) hergestellt werden. Von der mikroprozessorgesteuerten Kaffeemaschine über die ABS-Elektronik im Auto bis hin zum PC, Monitor oder Handy muß jedes Gerät "in der elektromagnetischen Umwelt zufriedenstellend arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für andere in dieser Umwelt vorhandene Geräte unannehmbar wären" - so das EMVG. Keine Konformitätserklärung bzw. CE-Kennzeichnung ist für Produkte erforderlich, die nicht allgemein im Handel erhältlich, nicht selbständig betreibbar und damit ausschließlich für die Verarbeitung bzw. Weiterverarbeitung durch Industrie oder sonstige fachkundige Betriebe bestimmt sind. Diese brauchen weder die Schutzanforderungen gemäß § 4 Abs. 1 einzuhalten noch bedürfen sie einer Konformitätsbescheinigung oder Kennzeichnung (vorausgesetzt, es handelt sich dabei nicht um selbständig betreibbare Geräte). Nicht kennzeichnungspflichtige Kompontenten sind beispielsweise alle Arten von OEM-Baugruppen, spezielle PC-Karten, Maschinensteuerungen oder Controller-Boards, die ausschließlich an Unternehmen zur Weiterverarbeitung (also zum direkten Einbau in größere Systeme) geliefert werden. In diesem Fall ist der Weiterverarbeiter Hersteller und für die Einhaltung der EMV-Vorschriften eigenverantwortlich. Doch dieser wird natürlich dafür sorgen, daß sein Zulieferer keine "strahlende" Platine, beispielsweise zum Einbau in ein Kopiergerät, liefert. Aus diesem Grund kontrollieren wir neben den üblichen Prüfungen eines unabhängigen EMV-Dienstleisters, unsere hergestellten Produkte sukzessiv auf EMV-Konformität. Hierzu besteht jedoch keine Prüf- und Kennzeichnungspflicht.

Nicht alle Produkte unterliegen der Konformitätskennzeichnungspflicht.

Daher gelten lt. EMVG folgende Einschränkungen:

· Geräte, die ausschließlich zur Verwendung in eigenen Laboratorien,
  Werkstätten und Räumen hergestellt sind (bsp. Prüfautomaten & spez. Messgeräte...)

· Anlagen, die erst am Betriebsort zusammengesetzt werden (gilt nur für 89/336/EWG)
  (ortsfeste Anlagen benötigen keine CE-Kennzeichnung)

· Amateurfunkgeräte, sowie Netze

Diese Ausnahmen bedürfen i.d.R. keiner Konformitätserklärung und keiner CE-Kennzeichnung, müssen aber die Anforderungen der EMV-Richtlinie erfüllen. Werden EMV-geprüfte Komponenten zu einer Anlage/System zusammengefügt, kann auch hier die Konformität vermutet werden, sodaß eine weitere Prüfung entfallen kann. Für selbst hergestellte, nicht im Handel erhältliche Funkgeräte, die von Funkamateuren im Sinne des Amateurfunkgesetzes verwendet werden, sind die Bestimmungen nicht anzuwenden. Bei auftretenden elektromagnetischen Unverträglichkeiten können zu deren Behebung die anwendbaren Normen zur Bewertung herangezogen werden. Werden Geräte, die nach den Bestimmungen dieses Gesetzes in Verkehr gebracht wurden, in einer Weise verändert, umgebaut oder angepasst, die die elektromagnetische Verträglichkeit verändert oder ggf. verschlechtert, so sind sie wie neue Geräte zu behandeln und erneut zu prüfen. Weitere Einschränkungen, Normen und Verordnungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen EMVG.

Fazit:
Jeder Entwickler einer elektronischen Schaltung, die später weiterverarbeitet oder eingebaut, kommerziell in den Handel gelangt, muß bereits im Entwicklungsstadium die EMV-Problematik berücksichtigen. Nicht zuletzt auch desshalb, um nachhaltige Designänderungen und damit unnötige Kosten, vorzubeugen. Da heutzutage "Time to market" ein entscheidender Faktor ist, müssen bereits im Entwicklungsstadium sogenannte precompliance-Messungen durchgeführt werden, um eventuelle Problemstellen möglichst frühzeitig zu erkennen. Wer als klein- oder mittelständisches Unternehmen nur geringes EMV-Know-how besitzt, sollte sich daher zunächst an einen erfahrenen EMV-Dienstleister wenden.
Wir selbst arbeiten mit dem TÜV-Rheinland (Köln) zusammen, um auch in schwierigen Fällen EMV-Sicherheit zu erlangen.

Weitere Links zum Thema:

Weitere Informationen finden Sie bei der Bundesnetzagentur (vormals RegTp):
http://www.bundesnetzagentur.de

Wirkungen elektromagnetischer Felder und deren Berechnung finden Sie unter:
http://www.elektrosmoginfo.de

Bundesamtes für Strahlenschutz
http://www.bfs.de/

Weitere Links:
http://www.eit.uni-kl.de/weiss
http://www.et1.tu-harburg.de/de_DE/de_emv_forschungsgebiete.php
http://www.emv-services.de
http://www.emc-test.de
http://www.ralf-woelfle.de/elektrosmog/sub1/expert.htm
http://www.de.tuv.com
http://www.emv.ing.tu-bs.de/institut
 

NEU: Nachtrag zur neuen EMV-Richtlinie
Die neue EMV-Richtlinie 2004/108/EG bietet eine Übergangsfrist bis zum 20.Juli 2009. Die bestehende RL 89/336/EWG wird danach aufgehoben, jedoch gelten die harmonisierten Normen in ihr weiter, da diese in die neue RL übernommen wurden. Somit wird keine Nachprüfung erforderlich. Alte Konformitätserklärungen müssen fortan (spätestens ab 20.Juli 2009) einen Verweis auf die neue RL 2004/108/EG beinhalten. Neu ist auch, dass der Hersteller nun selbst eine Konformitätserklärung ausstellen kann, ohne die zuständige Stelle für seine Bewertung einzuschalten. Dabei ist er jedoch verpflichtet ein technisches Handbuch zu erstellen, um die EMV-Konfomität gem. der gültigen Richtlinie zu begründen.

Weitere Informationen finden Sie hierzu unter:
http://lga.de/tuv/de/produkte/produkte_emv.shtml
http://www.stmwivt.bayern.de/pdf/europa..
http://www.elektroniknet.de/home/messentesten...
http://www.mikes-testing-partners.com
http://www.ce-zeichen.de