Moderne elektrische und elektronische Produkte arbeiten in einer zunehmend komplexen elektromagnetischen Umgebung. Stromrichter, Motoren, Prozessoren, Schaltelektronik, Kommunikationssysteme und andere Geräte können elektromagnetische Störungen erzeugen – und sind zugleich anfällig für Störungen, die an anderer Stelle entstehen.
Die Richtlinie 2014/30/EU – die EMV-Richtlinie – schafft den europäischen Rechtsrahmen, mit dem diese Wechselwirkungen beherrscht werden sollen.
Das Prinzip ist einfach: Betriebsmittel sollen keine elektromagnetischen Störungen in einem Ausmaß erzeugen, das den bestimmungsgemäßen Betrieb anderer Geräte verhindert, und sie sollen eine ausreichende Störfestigkeit gegenüber den in ihrer vorgesehenen Umgebung zu erwartenden elektromagnetischen Störungen aufweisen.
Die EMV-Konformität zu erreichen erfordert jedoch wesentlich mehr, als ein fertiges Produkt an ein Labor zu senden. Produktarchitektur, Leiterplattenlayout, Erdung, Schirmung, Kabel, Gehäuse, Filterung, Betriebsarten, Software und Installationsbedingungen können das endgültige elektromagnetische Verhalten des Geräts beeinflussen.
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Erfahren Sie mehr über Anwendungsbereich, grundlegende Anforderungen, Störaussendung, Störfestigkeit, Normen, Prüfung, ortsfeste Anlagen, Konformitätsbewertung, Dokumentation und CE-Kennzeichnung im Bereich EMV.
Die EMV-Richtlinie verstehen
Elektromagnetische Verträglichkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Betriebsmittels, in seiner elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu arbeiten, ohne selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für andere Betriebsmittel in derselben Umgebung unannehmbar sind.
Die Richtlinie 2014/30/EU legt Anforderungen fest, die eine annehmbare elektromagnetische Umgebung im europäischen Binnenmarkt sicherstellen sollen.
Elektromagnetische Störaussendung
Betriebsmittel sollen keine elektromagnetischen Störungen oberhalb des Pegels erzeugen, bei dem Funk-, Telekommunikations- oder andere Geräte nicht mehr bestimmungsgemäß arbeiten können.
Elektromagnetische Störfestigkeit
Betriebsmittel sollen eine ausreichende Störfestigkeit gegenüber zu erwartenden Störungen aufweisen, damit sie ohne unzumutbare Beeinträchtigung ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung arbeiten können.
Betriebsmittel, Geräte & ortsfeste Anlagen
Die korrekte Klassifizierung ist grundlegend, weil die Richtlinie unterscheidet zwischen Geräten und ortsfesten Anlagen.
Gerät
Ein fertiger Apparat oder eine als Funktionseinheit für den Endnutzer bereitgestellte Kombination solcher Apparate, die elektromagnetische Störungen verursachen oder durch solche Störungen beeinträchtigt werden kann.
Ortsfeste Anlage
Eine besondere Kombination von Geräten und gegebenenfalls weiteren Einrichtungen, die miteinander verbunden oder installiert werden und dazu bestimmt sind, auf Dauer an einem vorab definierten Ort betrieben zu werden.
Typische Geräte können Leistungselektronik, Industriesteuerungen, elektrische Haushaltsprodukte, Beleuchtungseinrichtungen, Antriebe, Netzteile, Laborgeräte, elektronische Steuerungssysteme und viele weitere elektrische oder elektronische Produkte umfassen.
Zu ortsfesten Anlagen können Industrieanlagen, Produktionslinien, Energieanlagen, Gebäudesysteme und andere dauerhafte Kombinationen von Betriebsmitteln gehören.
Die grundlegenden EMV-Anforderungen
Anhang I der Richtlinie 2014/30/EU legt zwei grundlegende Anforderungen an Betriebsmittel fest.
01 · Elektromagnetische Störungen begrenzen
Betriebsmittel müssen so konstruiert und gefertigt sein, dass die von ihnen verursachten elektromagnetischen Störungen keinen Pegel erreichen, bei dem ein bestimmungsgemäßer Betrieb von Funk-, Telekommunikations- oder anderen Geräten nicht möglich ist.
02 · Ausreichende Störfestigkeit gewährleisten
Betriebsmittel müssen gegen die bei bestimmungsgemäßem Betrieb zu erwartenden elektromagnetischen Störungen hinreichend unempfindlich sein, um ohne unzumutbare Beeinträchtigung bestimmungsgemäß arbeiten zu können.
Die EMV-Konformität wird daher nicht allein durch die Messung der Störaussendung festgestellt. Die Störfestigkeit ist ebenso wichtig.
Die EMV-Bewertung beginnt vor dem Labor
Der Hersteller muss eine Bewertung der elektromagnetischen Verträglichkeit auf Grundlage der relevanten elektromagnetischen Phänomene und unter Berücksichtigung der normalen bestimmungsgemäßen Betriebsbedingungen durchführen.
Kann ein Gerät in unterschiedlichen Konfigurationen betrieben werden, sollte die Bewertung die Konformität für Konfigurationen feststellen, die für seine bestimmungsgemäße Verwendung repräsentativ sind.
Leiterplattenentwurf
Leiterbahnführung, Rückstrompfade, Hochfrequenzschleifen und Bauteilplatzierung können die EMV-Leistung erheblich beeinflussen.
Erdung & Potenzialausgleich
Eine mangelhafte Erdungsarchitektur kann die Störaussendung erhöhen und die Störfestigkeit gegenüber externen Störungen verringern.
Schirmung
Gehäuse, Kabelschirme und Verbindungsstellen können abgestrahlte elektromagnetische Energie begrenzen.
Filterung
Netz- und Signalfilter können leitungsgebundene Störungen verringern, die in das Produkt gelangen oder es verlassen.
Kabel & Schnittstellen
Kabellänge, Verlegung, Abschluss und Steckverbinderkonstruktion können Störaussendung und Störfestigkeit stark beeinflussen.
Betriebsarten
Schaltfrequenzen, Prozessoraktivität, Lasten und Softwaremodi sollten bei der Festlegung repräsentativer Prüfbedingungen berücksichtigt werden.
Harmonisierte Normen & Konformitätsvermutung
Harmonisierte europäische Normen bieten Herstellern technische Spezifikationen und Prüfverfahren, um die Konformität mit den einschlägigen grundlegenden EMV-Anforderungen nachzuweisen.
Bei Betriebsmitteln, die anwendbaren harmonisierten Normen oder Teilen davon entsprechen, deren Fundstellen im Amtsblatt der Europäischen Union veröffentlicht wurden, wird die Konformität mit den von diesen Normen abgedeckten grundlegenden Anforderungen vermutet.
Produktnormen
Für bestimmte Produkte oder Geräteklassen verfasste Normen können EMV-Grenzwerte, Prüfverfahren und Bewertungskriterien festlegen.
Produktfamiliennormen
Diese behandeln Gruppen verwandter Produkte mit ähnlichen EMV-Eigenschaften und Umgebungen.
Fachgrundnormen
Fachgrundnormen zur EMV können relevant sein, wenn keine geeignete spezifische Produkt- oder Produktfamiliennorm verfügbar ist.
EMV-Grundnormen
Grundnormen legen häufig spezifische Prüftechniken, Messgeräte und elektromagnetische Phänomene fest, auf die andere Normen verweisen.
EMV-Prüfung: Störaussendung & Störfestigkeit
Das konkrete EMV-Prüfprogramm hängt vom Betriebsmittel, den anwendbaren Normen, den Schnittstellen, der elektromagnetischen Umgebung und der bestimmungsgemäßen Verwendung ab.
| Typischer Bewertungsbereich | Was bewertet wird |
|---|---|
| Gestrahlte Störaussendung | Elektromagnetische Energie, die vom Betriebsmittel in seine Umgebung abgestrahlt wird. |
| Leitungsgebundene Störaussendung | Störungen, die über Netz- oder andere relevante Schnittstellen geleitet werden. |
| Störfestigkeit gegen gestrahlte HF-Felder | Fähigkeit des Betriebsmittels, bei Einwirkung elektromagnetischer Felder weiter zu funktionieren. |
| Störfestigkeit gegen leitungsgeführte HF-Störgrößen | Widerstandsfähigkeit gegen HF-Störungen, die in Kabel und Anschlüsse eingekoppelt werden. |
| Elektrostatische Entladung | Verhalten bei elektrostatischen Entladungsereignissen. |
| Schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst) | Widerstandsfähigkeit gegen wiederholte schnelle transiente Störungen an relevanten Anschlüssen. |
| Stoßspannungen (Surge) | Fähigkeit, relevanten energiereichen transienten Störungen standzuhalten. |
| Spannungseinbrüche & Unterbrechungen | Verhalten des Betriebsmittels bei festgelegten Störungen der Versorgungsspannung. |
| Magnetfelder mit energietechnischen Frequenzen | Störfestigkeit gegen Magnetfeldphänomene, soweit für das Produkt relevant. |
Nicht jede der oben genannten Prüfungen gilt für jedes Produkt. Die anwendbare Produktnorm, die Anschlüsse, die vorgesehene Umgebung und die Risikobewertung bestimmen das geeignete Programm.
Besondere Anforderungen an ortsfeste Anlagen
Ortsfeste Anlagen werden in der EMV-Richtlinie besonders behandelt, weil ihr elektromagnetisches Verhalten von der Kombination, Installation und räumlichen Anordnung mehrerer Betriebsmittel abhängen kann.
Anerkannte Regeln der Technik
Ortsfeste Anlagen müssen nach den anerkannten Regeln der Technik installiert werden, wobei die Angaben zur bestimmungsgemäßen Verwendung ihrer Komponenten zu berücksichtigen sind.
Dokumentierte Konformität
Die angewandten anerkannten Regeln der Technik müssen dokumentiert werden, und die Dokumentation ist für Kontrollen bereitzuhalten, solange die Anlage in Betrieb ist.
Geräte, die in Verkehr gebracht werden und in eine ortsfeste Anlage eingebaut werden können, unterliegen in der Regel weiterhin den für Geräte geltenden Bestimmungen.
Die Richtlinie enthält jedoch eine besondere Regelung für Geräte, die ausschließlich für den Einbau in eine bestimmte ortsfeste Anlage vorgesehen sind und nicht anderweitig auf dem Markt bereitgestellt werden. In diesem Fall muss die Dokumentation die ortsfeste Anlage, deren EMV-Eigenschaften und die für den Einbau erforderlichen Vorkehrungen angeben.
Modul A oder Modul B gefolgt von Modul C
Die Richtlinie 2014/30/EU bietet Herstellern zwei Konformitätsbewertungswege für Geräte.
Weg 1 · Modul A
Interne Fertigungskontrolle. Der Hersteller führt die EMV-Bewertung durch, erstellt die technischen Unterlagen und erklärt in alleiniger Verantwortung, dass das Gerät die anwendbaren Anforderungen erfüllt.
Weg 2 · Modul B + Modul C
EU-Baumusterprüfung durch eine benannte Stelle, gefolgt von der Konformität mit der Bauart auf Grundlage einer internen Fertigungskontrolle.
Klassifizieren
Gerät, bestimmungsgemäße Verwendung und elektromagnetische Umgebung festlegen.
Bewerten
Relevante elektromagnetische Phänomene und Anforderungen ermitteln.
Weg wählen
Modul A oder Modul B gefolgt von Modul C festlegen.
Prüfen
Geeignete Nachweise zu Störaussendung und Störfestigkeit erzeugen.
Dokumentieren
EMV-Bewertung und technische Unterlagen zusammenstellen.
Fertigung überwachen
Sicherstellen, dass die gefertigten Geräte konform bleiben.
Erklären
Die EU-Konformitätserklärung erstellen.
CE-Kennzeichnung
Die CE-Kennzeichnung anbringen, bevor das Gerät in Verkehr gebracht wird.
Die technischen EMV-Unterlagen aufbauen
Die technischen Unterlagen sollten es ermöglichen, das Gerät anhand der anwendbaren EMV-Anforderungen zu bewerten, und eine angemessene Risikoanalyse und -bewertung enthalten.
EU-Konformitätserklärung & CE-Kennzeichnung
Sobald das gewählte Konformitätsbewertungsverfahren nachweist, dass das Gerät die anwendbaren Anforderungen erfüllt, stellt der Hersteller die EU-Konformitätserklärung aus und bringt die CE-Kennzeichnung an.
Die CE-Kennzeichnung muss gut sichtbar, leserlich und dauerhaft auf dem Gerät oder seinem Typenschild angebracht werden. Ist dies aufgrund der Art des Geräts nicht möglich, sieht die Richtlinie die Kennzeichnung auf der Verpackung und den Begleitunterlagen vor.
Dem Gerät müssen außerdem Informationen über besondere Vorkehrungen beiliegen, die bei Montage, Installation, Wartung oder Betrieb zu treffen sind, damit die Konformität erhalten bleibt.
Ist die Einhaltung der grundlegenden Anforderungen in Wohngebieten nicht gewährleistet, muss das Gerät einen deutlichen Hinweis auf diese Nutzungsbeschränkung tragen, gegebenenfalls auch auf der Verpackung.
Häufige EMV-Konformitätsfehler
| Häufiges Problem | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Prüfung nur einer Betriebsart | Die geprüfte Konfiguration repräsentiert möglicherweise nicht den normalen Betriebszustand mit der höchsten Störaussendung oder der größten Störempfindlichkeit. |
| Falsche EMV-Norm gewählt | Grenzwerte, Phänomene oder Umgebungsannahmen entsprechen möglicherweise nicht dem tatsächlichen Produkt. |
| Prüfung eines nicht repräsentativen Prototyps | Serienhardware, Kabel, Netzteile oder Software können sich anders verhalten. |
| Kabelkonfiguration nicht berücksichtigt | Kabeltyp, Länge, Schirmung und Verlegung können die EMV-Leistung erheblich verändern. |
| Späte Änderungen an Gehäuse oder Leiterplatte | Nach der Prüfung vorgenommene Änderungen können frühere EMV-Nachweise ungültig machen. |
| Annahme, dass konforme Komponenten ein konformes System ergeben | CE-gekennzeichnete Komponenten machen das vollständige Gerät nicht automatisch EMV-konform. |
| Unvollständige Installationsanleitungen | Erforderliche Vorkehrungen zu Erdung, Schirmung oder Kabeln werden vom Anwender möglicherweise nicht umgesetzt. |
| Keine EMV-Strategie für ortsfeste Anlagen | Einzeln konforme Betriebsmittel können nach der Installation dennoch Störungen auf Systemebene verursachen. |
Von der EMV-Prüfung zur elektromagnetischen Verträglichkeit durch Konstruktion
Ein erfolgreiches EMV-Programm beginnt lange vor der formalen Prüfung. Die effizientesten Hersteller behandeln die elektromagnetische Verträglichkeit von den frühesten Phasen der Produktentwicklung an als Konstruktionsanforderung.
Erdungsstrategie, Leiterplattenarchitektur, Schirmung, Filterung, Kabel, Gehäusekonstruktion, Softwarebetrieb und vorgesehene Installationsumgebung sollten Teil derselben Konformitätsstrategie sein.
Die Laborfrage
Hat das repräsentative Produkt die anwendbaren Prüfanforderungen an Störaussendung und Störfestigkeit erfüllt?
Die Konformitätsfrage
Kann der Hersteller nachweisen, dass das in Verkehr gebrachte Gerät die grundlegenden EMV-Anforderungen in allen vorgesehenen Konfigurationen und Betriebsbedingungen erfüllt?