Surge Generator EN61000-4-5

[Michael Koch]

Hallo,

ich versuche gerade eine Schaltung zu dimensionieren die den
normgerechten Surge-Impuls nach EN 61000-4-5 erzeugt, also 1.2µs/50µs im
Leerlauf und 8µs/20µs bei Kurzschluss.
Die Grundschaltung steht beispielsweise in
Schwab/Kürner, Elektromagnetische Verträglichkeit, Kapitel 8.1.3.

An der Pulsformung sind 5 passive Bauteile beteiligt: C, L, und drei
Widerstände. Also 5 Unbekannte.
Die 4 bekannten Zeiten führen zu 4 Gleichungen.
Die 5. bekannte Information besteht darin, dass der Innenwiderstand 2
Ohm sein soll. Gemeint ist das Verhältnis von Umax im Leerlauf zu Imax
bei Kurzschluss. Leider lässt sich das aber ohne Simulation nicht so
einfach berechnen.

Daher meine Frage: Kennt jemand die Dimensionierung von _einem_ der 5
Bauteile? Zum Beispiel wie gross ist der Kondensator? Die anderen 4
Bauteile kann man dann problemlos ausrechnen.

Gruss
Michael

[Oliver Betz]

Post by Michael Koch
ich versuche gerade eine Schaltung zu dimensionieren die den
normgerechten Surge-Impuls nach EN 61000-4-5 erzeugt, also 1.2µs/50µs im
Leerlauf und 8µs/20µs bei Kurzschluss.
Die Grundschaltung steht beispielsweise in
Schwab/Kürner, Elektromagnetische Verträglichkeit, Kapitel 8.1.3.

poste mal die Schaltung (ggf. mit AAcircuit).

Ich krame morgen mal ein Design raus, das IIRC aus vier Komponenten
besteht.

Ein _richtiger_ Surgegenerator ist recht aufwendig. Sonst würde sich
den ja jeder selbst bauen und nicht tausende Euro dafür ausgeben. Für
hochohmige Lasten reicht aber ein wesentlich einfacherer Aufbau.

Und dann ist da noch die Frage, ob Du auf eine DC- oder eine
AC-Spannung koppeln willst. Bei AC willst Du wohl auch den Bezug zur
Phase steuern...

Servus

Oliver

[Michael Koch]

Hallo Oliver,

Post by Oliver Betz
poste mal die Schaltung (ggf. mit AAcircuit).

Seite 8 in diesem Dokument:
http://public.rz.fh-wolfenbuettel.de/~kraft/vl/EMV-PR/stf_w07.pdf

Post by Oliver Betz
Ein _richtiger_ Surgegenerator ist recht aufwendig. Sonst würde sich
den ja jeder selbst bauen und nicht tausende Euro dafür ausgeben. Für
hochohmige Lasten reicht aber ein wesentlich einfacherer Aufbau.

Ja, dass es bei hochohmiger Last mit einer RC Schaltung geht ist
bekannt. Ich möchte aber normgerechte Pulse erzeugen:
1.2µs/50µs bei hochohmiger Last
8µs/20µs bei Kurzschluss
Umax/Imax = 2 Ohm

Da bleiben keine Freiheitsgrade bei der Dimensionierung der Bauteile
übrig. Wenn man diese Schaltung verwendet kann es bei bei der
Dimensionierung der Bauteile eigentlich nur eine Lösung geben.

Gruss
Michael

[Michael Koch]

Hallo,

die Frage hat sich erledigt, da stundenlanges Googeln zum Erfolg geführt
hat:
http://books.google.de/books?id=JO_BVJnc20sC&pg=PA61&lpg=PA61&dq=simulation+conducted+transients+protection+zones+peaking+circuits&source=bl&ots=62niuhBChV&sig=AZDN7j5ToduFArLTKHpytEILemc&hl=de&ei=SdSaScSLGYPg0AW9kPS-Ag&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result
Habe die Schaltung mal eben mit kleinen Spannugen ausprobiert, und die
Pulsformen und Zeiten sehen gut aus.

Nächste Frage: Was für ein Schalter wird üblicherweise in
Surge-Generatoren verwendet?
-- Funkenstrecke (kann eigentlich nicht sein, weil man auch kleine
Spannungen ab 200V einstellen kann)
-- Relais
-- Thyrsitor
-- Thyratron

Gruss
Michael

[gUnther nanonüm]

"Michael Koch" <***@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag news:gnekp6$1ph$02$***@news.t-online.com...
..

Post by Michael Koch
Nächste Frage: Was für ein Schalter wird üblicherweise in
Surge-Generatoren verwendet?
-- Funkenstrecke (kann eigentlich nicht sein, weil man auch kleine
Spannungen ab 200V einstellen kann)
-- Relais
-- Thyrsitor
-- Thyratron

Hi,
Plungerschalter :-)

[Michael Koch]

Hi,

Post by gUnther nanonüm
Plungerschalter :-)

Nie davon gehört, weder Google noch Wikipedia helfen hier weiter. Was
ist denn das?

Gruss
Michael

[gUnther nanonüm]

Post by Michael Koch

Post by gUnther nanonüm
Plungerschalter :-)

Nie davon gehört, weder Google noch Wikipedia helfen hier weiter. Was
ist denn das?

Hi,
dann hast Du Tante Gugel nicht gefragt. Das ist ne alte Bauform, ein
Metallstempel wird, manchmal von einer Feder unterstützt, gegen oder
zwischen Kontakte geknallt. Gab auch die Form "Messerschalter", da ist das
ne Art Klinge. Früher in Funkinstallationen (vor WWI) eine normale Bauweise,
da es weder isolierte Kabel noch Schutzkleinspannungen gab. Die
Generatorspannung lag in "Freileitung" auf Porzellanisolatoren auf dem Tisch
des Funkers und wurde daher mit Respekt behandelt. Der Schaltgriff war vom
Leiter isoliert und "knallte" zu. Damit der Lichtbogen nicht an ungeeigneter
Stelle entstand. Etwa durch den Funker hindurch....die modernste Version hab
ich aus einem Miele Mixer ausgebaut, soein federgespannter Knebelschalter,
der erst nach dem vollen Hebelweg "plötzlich" switchte.

[Michael Koch]

Hi,

Post by gUnther nanonüm
Das ist ne alte Bauform, ein
Metallstempel wird, manchmal von einer Feder unterstützt, gegen oder
zwischen Kontakte geknallt. Gab auch die Form "Messerschalter", da ist das
ne Art Klinge.

Wieder was dazugelernt. Aber für den ersten Versuch werde ich einfach
ein fettes Schütz nehmen.

Gruss
Michael

[Oliver Betz]

Post by Michael Koch
die Frage hat sich erledigt, da stundenlanges Googeln zum Erfolg geführt
http://books.google.de/books?id=JO_BVJnc20sC&pg=PA61&lpg=PA61&dq=simulation+conducted+transients+protection+zones+peaking+circuits&source=bl&ots=62niuhBChV&sig=AZDN7j5ToduFArLTKHpytEILemc&hl=de&ei=SdSaScSLGYPg0AW9kPS-Ag&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result

Google Groups nicht versucht?

Patrick Lawler gab in <***@news.newsguy.com> (s.e.e.c)
zwei Dimensionierungen:

_/ ___ ___
+---o/ o--+-|___|--UUU-+ -o
| | Rm Lr |
| ,-. ,-.
--- | | | |
--- | | | |
| '-' '-'
| | |
+----------+------------+--o
Cc Rs1 Rs2

Cc 12uF 10uF
Rs1 6ohm 7ohm
Rm 1.3ohm 1.1ohm
Lr 8uH 6uH
Rs2 25ohm -

Zur zweiten Dimensionierung: schrieb er "Rs2 is not necessary - use it
for your load resistor, and add a 3uH inductor in series with the
switch. When the components listed above are used, the OCV and SCI
parameters are 1.3x51us and 8x23us, and the effective output impedance
is 1.95ohm."

Eine Dimensionierung aus AN-559 von Analog Devices:
Cc 20uF
Rs1 3.9ohm
Rm 1.9ohm
Lr 10uH
Rs2 50ohm

Jetzt kannst Du aus vier Varianten wählen...

Post by Michael Koch
Habe die Schaltung mal eben mit kleinen Spannugen ausprobiert, und die
Pulsformen und Zeiten sehen gut aus.
Nächste Frage: Was für ein Schalter wird üblicherweise in
Surge-Generatoren verwendet?
-- Funkenstrecke (kann eigentlich nicht sein, weil man auch kleine
Spannungen ab 200V einstellen kann)
-- Relais
-- Thyrsitor
-- Thyratron

vielleicht solltest Du das doch lieber fertig kaufen.

Und bring Dich bitte nicht um. Ein Surgegenerator ist kein Spielzeug.

Servus

Oliver

[Michael Koch]

Hallo Oliver,

Post by Oliver Betz
Google Groups nicht versucht?

Demnach wird bei einer normalen Google Suche gar nicht in den Groups
gesucht? Oder hast du andere Suchbegriffe verwendet als ich?

Post by Oliver Betz
Jetzt kannst Du aus vier Varianten wählen...

Theoretisch dürfte es eigentlich nur eine Variante geben. 5 Unbekannte,
5 Randbedingungen, das dürfte nur eine eindeutige Lösung ergeben --
vorausgesetzt die Randbedingungen sind nicht redundant. Aber scheinbar
kommt es bei der Dimensionierung gar nicht so genau drauf an. Ich werde
die Schaltungen einfach mal auf dem Steckbrett ausprobieren und
nachmessen -- selbstverständlich nur mit kleiner Spannung.

Post by Oliver Betz
Und bring Dich bitte nicht um. Ein Surgegenerator ist kein Spielzeug.

Das ist mir schon klar, aber dein Hinweis ist selbstverständlich völlig
richtig.

In dem Datenblatt
http://www.hilo-test.de/Data/en/CE_TEST.pdf
ist die maximale gespeicherte Energie mit 120J angegeben, und da die
maximale Spannung 4500V ist kann man daraus ableiten dass der
Kondensator nicht grösser als 12µF sein kann.

Gruss
Michael

[Michael Koch]

Hallo,

Post by Oliver Betz
_/ ___ ___
+---o/ o--+-|___|--UUU-+ -o
| | Rm Lr |
| ,-. ,-.
--- | | | |
--- | | | |
| '-' '-'
| | |
+----------+------------+--o
Cc Rs1 Rs2

Ich habe jetzt mal drei Versionen durchgemessen. Die Version bei der Rs2
weggelassen wird und eine zusätzliche Induktivität in Reihe mit dem
Schalter kommt lasse ich mal weg.

Cc 5.75uF 12uF 20uF
Rs1 21 ohm 6 ohm 3.9 ohm
Rm 0.78 ohm 1.3 ohm 1.9 ohm
Lr 11uH 8uH 10uH
Rs2 26 ohm 25 ohm 50 ohm
gemessene Zeiten:
T1.2 0.9 0.75 0.5
T50 60 46 60
T8 6.25 6.25 6.25
T20 20 24 36
gemessener Innenwiderstand Umax/Imax:
2.4 ohm 2.2 ohm 2.9 ohm

Fazit: Die ersten beiden Versionen sehen ganz gut aus, die dritte aus
der AN-559 passt nicht so gut. Dass der Innenwiderstand bei allen
Varianten etwas zu hoch ist wird wohl an den Übergangswiderständen von
meinem Steckbrett liegen.

Gruss
Michael

[Michael Koch]

Hallo,

Post by Michael Koch
Cc 5.75uF
Rs1 21 ohm
Rm 0.78 ohm
Lr 11uH
Rs2 26 ohm

Wenn man die Bauteile richtig zusammenlötet dann sehen die Zeiten bei
dieser Version sehr gut aus. Durch etwas Feintuning an Rm bekommt man
auch Umax/Imax genau auf 2 Ohm.
Es mag sein dass die anderen beiden Versionen ähnlich gute Zeiten
ergeben, aber diese Version hat den Vorteil dass sie mit dem kleinsten
Kondensator auskommt. Und bei 5kV kostet jedes zusätzliche uF Geld.

Gruss
Michael