20. - 22.02.2018
Düsseldorf
EMV 2018
Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit

 
 
 

Session 1b

EMV-Analyse von Leitungsstrukturen

Termin

Dienstag, 20.02.2018, 15:00 - 17:00 Uhr

Chairperson

Dr. Heinz-Dietrich Brüns

Beschreibung

15:00 Simulation leitungsgeführter Störspannungen von DC-DC-Wandlern
M.Sc. Tim Baumgarten, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont, Deutschland
In diesem Beitrag werden EMV-Simulationen von DC-DC-Wandlern vorgestellt. Der Fokus liegt auf leitungsgeführten Störspannungen, ihre Abhängigkeit vom Schaltungslayout und ihre Unterdrückung durch Filterung.
15:30 Effizientes Netzwerkmodell zur breitbandigen Modellierung gleichförmiger Mehrfachleitungen
Dipl.-Ing. Andreas Mantzke, Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg, Deutschland
Seit jeher ist die Modellierung von Mehrfachleitungen (MTLs) ein Forschungsschwerpunkt von EMV-Ingenieuren. Wichtige Anwendungen sind das sog. Übersprechen zwischen den Leitungen, das zur Beeinträchtigung der Signalintegrität beitragen kann, oder die parasitäre Auskopplung relativ kleiner Signale auf strahlende Strukturen.
Im vorgestellten Beitrag wird ein neuartiger Modellierungsansatz für gleichförmige MTLs präsentiert, als Erweiterung eines bereits vorgestellten Modells für Einfachleitungen. Der Ansatz basiert auf einer Eigenfunktionsentwicklung, wobei die Eigenfunktionen und -werte bei gleichförmigen Leitungen analytisch gegeben sind. Die aus der Eigenfunktionsentwicklung abgeleiteten Impedanzparameter entsprechen einem äquivalenten Netzwerk, das dem Foster-Theorem genügt und somit effizient, inhärent stabil und mit beliebigen Lasten (linear, nicht-linear, aktiv und passiv) im Zeit- und Frequenzbereich nutzbar ist. Das Modell erlaubt außerdem die Betrachtung frequenzabhängiger Verluste, solange die korrespondierenden Güten hinreichend hoch sind. Zudem wird die Konvergenz des Modells nach Maßgabe der erforderlichen Frequenzbandbreite beschleunigt.

Das präsentierte Netzwerkmodell wird sowohl im Frequenz- als auch Zeitbereich validiert, wobei auch nichtlineare Lasten betrachtet werden.
16:00 Breitbandiges Netzwerkmodell für inhomogene Leitungen unter Berücksichtigung der Abstrahlung
M.Sc. Sebastian Südekum, Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg, Deutschland
In diesem Beitrag wird ein neuartiges, passives Ersatzschaltbild für abstrahlende inhomogene Leitungen entwickelt, dessen Netzwerkparameter sich direkt aus der Eigenvektorentwicklung der Portimpedanz ergeben. Hierbei wird zunächst für die Leitungsparameter einer inhomogenen Leitung ein allgemeiner Ausdruck entwickelt. Die Strahlungsverluste werden mithilfe modaler Leitwerte im Netzwerk erfasst. Aufgrund der SPICE-Kompatibilität ermöglicht dieses Modell eine effiziente Simulation bei beliebiger Beschaltung sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich.
16:30 Anpassung der Teileitermethode auf 3-D-Freileitungsmodelle zur Berechnung der induktiven Beeinflussung
M.Sc. Fabian Wießner, Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V., Leipzig, Deutschland
Bedingt durch die Energiewende und den damit verbundenen Netzausbau ist es immer häufiger notwendig Montagearbeiten auf Freileitungsmasten in der Nähe von unter Spannung stehenden Leitern durchzuführen. Die dabei auftretende induktive und kapazitive Beeinflussung durch elektrische und magnetische Felder muss als Gefährdung für das Montagepersonal berücksichtigt werden. In der Vergangenheit wurden Freileitungsmodelle zumeist nur mit 2-D-Modellen berechnet, wobei die Parameter der Freileitung als konstant angenommen wurden. In der Realität haben die Masten jedoch unterschiedlichen Erdausbreitungswiderstände, die Bodenleitfähigkeit entlang der Freileitung ändert sich und die Anordnung der Leiterseile variiert (z.B. Leiterfolgenwechsel und verschiedene Masttypen). In der Praxis wird bei Beeinflussungsrechnungen die schirmende Wirkung der Erdseile und anderer leitfähiger Objekte in der Umgebung nur im Fehlerfall mit Reduktionsfaktoren berücksichtigt. Geht man davon aus, dass kein Fehlerfall vorliegt, so wird diese Wirkung nicht berücksichtigt. Da die Ströme in den Erdseilen eine zusätzliche Spannung induzieren, kann die gesamte Spannung geringer oder sogar höher im Vergleich diesen Modellen sein. Insbesondere die Phasenlage der Ströme in den Erdseilen spielt eine entscheidende Rolle. In einem 2-D-Modell werden die Ströme in den Erdseilen als konstant angenommen. Mit diesem Beitrag soll deshalb eine Methode gezeigt werden, mit welcher die Beeinflussung bei beliebig angeordneten Leiterstrukturen berechnet werden kann. Damit ist es möglich, mögliche Berührungsspannungen und Ströme am Arbeitsort zu berechnen. Diese Vorgehensweise wird für ein Berechnungsbeispiel gezeigt.

Referenten

Herr Tim Baumgarten
M.Sc. Tim Baumgarten
Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont, Deutschland
Tim Baumgarten studierte von 2003 bis 2009 Physik an der Universität Paderborn. Er arbeitete anschließend bis 2013 als wiss. Mitarbeiter im Fachbereich Physik an der Universität Paderborn. Von 2013 bis 2015 war er wiss. Angestelter bei Fa. Solar-Weaver GmbH. Er studierte anschließend den Masterstudiengang Elektrotechnik an der Universität Paderborn, den er 2017 mit der Masterarbeit bei Fa. Phoenix Contact GmbH in Bad Pyrmont abschloss. Seit April 2017 arbeitet er als Doktorand bei Phoenix Contact im Bereich EMV-Simulationen.
Dipl.-Ing. Andreas Mantzke
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg, Deutschland
Andreas Mantzke erhielt 2012 das Diplom im Fach Elektrotechnik von der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg und ist seitdem wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik (Prof. Leone). Sein Forschungsthema umfasst die Makromodellierung linearer Verbindungsstrukturen.
M.Sc. Sebastian Südekum
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg, Deutschland
Sebastian Südekum erhielt 2014 den B.Sc. und 2015 den M.Sc. in der Fachrichtung Elektro- und Informationstechnik von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Seit 2015 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Theoretische Elektrotechnik von Prof. Dr.-Ing. M. Leone und beschäftigt sich mit der Netzwerkmodellierung von verlustbehafteten Verbindungsstrukturen.
M.Sc. Fabian Wießner
Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V., Leipzig, Deutschland
Studium der Elektrotechnik mit Schwerpunkt Energietechnik an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig. Fabian Wießner arbeitet seit 2010 beim Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V. an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig als wissenschaftlicher Mitarbeiter. Seine Forschungsgebiete umfassen niederfrequente ohmsche, kapazitive und induktive Beeinflussungen und Entwicklung von induktiven Federsensoren.


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