Studie zum Blitzüberspannungsgenerator basierend auf dem Standard IEC 61000-4-5: Eine Fallstudie von LISUN SG61000-5

Abstrakt
Blitzüberspannungen stellen eine erhebliche Gefahr für elektronische Geräte dar und sind daher ein wichtiges Thema in der Forschung zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Der Überspannungstester nach IEC 61000-4-5 bietet eine standardisierte Methode zur Bewertung der Überspannungsfestigkeit elektrischer und elektronischer Geräte. Dieses Dokument befasst sich mit den Funktionsprinzipien von Blitzüberspannungsgeneratoren, Prüfmethoden und Anwendungen, mit einem Schwerpunkt auf LISUN SG61000-5 Überspannungsgenerator. Durch die Analyse der technischen Spezifikationen und praktischen Anwendungsfälle dieses Geräts soll diese Studie Einblicke in die Entwicklung und Prüfung von Überspannungsschutz für elektronische Geräte geben.

1. Einleitung
Dank des rasanten Fortschritts der Elektroniktechnologie finden elektronische Geräte in den verschiedensten Bereichen breite Anwendung. Blitzeinschläge und Schaltvorgänge in Stromversorgungssystemen können jedoch hochenergetische transiente Überspannungen (Überspannungen) erzeugen, die diese Geräte schwer beschädigen können. Die Bewertung und Verbesserung der Überspannungsfestigkeit ist ein wesentlicher Bestandteil der EMV-Forschung. Der Überspannungstester nach IEC 61000-4-5 spielt dabei eine entscheidende Rolle, da er eine standardisierte Prüfmethode zur Bewertung der Überspannungsfestigkeit definiert.

2. Überblick über die Norm IEC 61000-4-5
Die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) veröffentlichte Norm IEC 61000-4-5 definiert Prüfmethoden und Anforderungen zur Bewertung der Störfestigkeit gegen Überspannungen und befasst sich insbesondere mit transienten Überspannungen durch Schaltvorgänge und Blitzeinschläge. Die Norm beschreibt Wellenformspezifikationen, Prüfpegel, Prüfgeräte und Prüfverfahren, um einen einheitlichen Bewertungsrahmen zu schaffen. Die neueste Version, IEC 61000-4-5:2014, enthält Aktualisierungen und Verbesserungen der Prüfmethoden und technischen Anforderungen.

Überspannungsgenerator SG61000-5

3. Funktionsprinzip von Blitzüberspannungsgeneratoren
Blitzstoßgeneratoren simulieren transiente Überspannungen durch Blitzeinschläge oder Schaltvorgänge, um die Störfestigkeit elektronischer Geräte zu bewerten. Die Hauptfunktion dieser Generatoren besteht in der Erzeugung standardisierter Stoßwellenformen gemäß IEC 61000-4-5, wie beispielsweise:

• 1.2/50 μs Leerlaufspannungswellenform
• 8/20μs Kurzschlussstromwellenform

Diese Wellenformen werden über Kopplungs-/Entkopplungsnetzwerke (CDN) auf das zu prüfende Gerät (EUT) angewendet, um dessen Stoßspannungsfestigkeit zu beurteilen.

4. Überspannungstestmethodik

4.1 Testpersonen und Anwendungsbereich
Der Überspannungstester nach IEC 61000-4-5 eignet sich für strombetriebene Geräte, Kommunikationsgeräte, industrielle Steuerungssysteme und mehr. Das Hauptziel der Überspannungsprüfung besteht darin, die Immunität dieser Geräte gegen transiente Überspannungen zu bewerten und ihre Zuverlässigkeit unter realen Bedingungen sicherzustellen.

4.2 Stoßwellenformen
Der LISUN SG61000-5 Der Überspannungsgenerator erzeugt zwei grundlegende Überspannungswellenformen:

• Leerlaufspannungswellenform (1.2/50 μs)
• Spannungsanstiegszeit: 1.2 μs ±20 %
• Spannungsdauer: 50μs ±20%
• Kurzschlussstromwellenform (8/20μs)
• Stromanstiegszeit: 8μs ±20%
• Stromdauer: 20μs ±20%

4.3 Testkonfigurationen
Stoßspannungstests werden typischerweise auf zwei Arten durchgeführt:

• Gleichtaktprüfung (Leitung-Erde): Die Überspannung wird zwischen der Phasenleitung (L) oder dem Neutralleiter (N) und der Erde (PE) angelegt und simuliert so durch Blitzschlag verursachte Überspannungen, die sich durch Erdungsnetze ausbreiten.
• Differentialmodus-Test (Leitung-zu-Leitung): Der Stoß wird zwischen der Phasenleitung (L) und der Neutralleitung (N) angelegt und simuliert so vorübergehende Überspannungen im Stromnetz.

4.4 Anwendung von Überspannungen
Der LISUN SG61000-5 Der Überspannungstester wendet Überspannungen über sein integriertes Kopplungs-/Entkopplungsnetzwerk (CDN) an, um die Einhaltung der Standardprüfbedingungen zu gewährleisten. Die Überspannungen können mit positiver, negativer oder wechselnder Polarität angelegt werden, um eine umfassende Auswertung zu ermöglichen.

5. Analyse der Testergebnisse
Die Testergebnisse können wie folgt kategorisiert werden:

• Klasse A: Das Gerät funktioniert nach dem Test normal und ohne Beeinträchtigung.
• Klasse B: Das Gerät kann vorübergehende Funktionsunterbrechungen aufweisen, erholt sich jedoch ohne Benutzereingriff.
• Klasse C: Das Gerät erfordert einen manuellen Eingriff, um den Normalbetrieb wieder aufzunehmen.
• Klasse D: Das Gerät ist dauerhaft beschädigt und kann nicht wiederhergestellt werden.

6. Schlussfolgerung und Anwendungen
Der LISUN SG61000-5 Der Überspannungsgenerator ist vollständig kompatibel mit Norm IEC 61000-4-5, was es zu einem idealen Werkzeug für Stromversorgungssysteme, Kommunikationsnetzwerke, Automobilelektronik und Haushaltsgeräte macht. Seine Präzision und Automatisierung machen es für EMV-Labore und Hersteller elektronischer Produkte äußerst wertvoll.

Da elektronische Geräte immer komplexer werden, wird sich die Technologie zur Prüfung von Überspannungen weiterentwickeln, um den strengeren EMV-Anforderungen gerecht zu werden. LISUN und andere Hersteller werden ihre Testlösungen weiter verbessern, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit elektronischer Produkte zu gewährleisten.