Die Störfestigkeitsanforderungen sind sorgfältig auszuwählen und zu dimensionieren.

Die Vorgehensweise zu ihrer Festlegung sollte sich orientieren

- an der elektromagnetischen Umgebung, für die ein Einsatz des Betriebsmittels gedacht ist, und

- an den möglichen Konsequenzen (Kritikalität), die bei einer Beeinflussung des Betriebsmittels durch elektromagnetische Phänomene auftreten können.

Für ein Betriebsmittel, das mehrere Funktionen ausführen kann, können durchaus unterschiedliche Störfestigkeitsanforderungen für die jeweiligen Funktionen sinnvoll sein. So sollten beispielsweise für sicherheitsbezogene Funktionen eines Betriebsmittels höhere Störfestigkeitsanforderungen festgelegt werden als für solche Funktionen, die lediglich auf den Komfort eines Benutzers zielen.

Eine konsequente Vorgehensweise bei der Festlegung von Störfestigkeitsanforderungen wird daher jeweils die Notwendigkeit des ungestörten Betriebs der einzelnen Funktionen eines Betriebsmittels in Betracht ziehen. Allerdings wird es nicht immer in praktikabler und realistischer Weise möglich sein, eine solche selektive Spezifikation vorzunehmen, schlichtweg aus dem Grund, da in vielen Fällen keine ausreichenden und präzisen Daten vorliegen.

Unsicherheit im Zusammenhang mit der Prüfsituation

Die Relevanz einer Störfestigkeitsprüfung hängt stark davon ab, in und bis zu welchem Maße sie das tatsächliche Einwirken eines elektromagnetischen Phänomens auf ein zu prüfendes Gerät darstellt. Dies betrifft neben dem Prüfgenerator (d.h. dem Gerät, das das entsprechende Phänomen erzeugt) auch die Einrichtungen zur Einkopplung der Prüfstörgröße auf ein zu prüfendes Gerät und natürlich den Störfestigkeitspegel selbst.

Er ist derjenige Pegel, der in einer definierten Prüfsituation verwendet wird. Und ein solcher Prüfpegel stellt letztlich das Ausmaß einer physikalischen Größe dar, gemessen mit einer definierten Methode in einem definierten Aufbau. Allerdings können im Zusammenhang mit Störfestigkeitsprüfungen verschiedene Arten von Unsicherheiten auftreten, die das Ergebnis einer solchen Störfestigkeitsprüfung beeinflussen können (siehe z.B. auch die Informationen in den Normen IEC 61000-4-3 oder CISPR 16-4-1). 

Diese Unsicherheiten sind abhängig von

• Kalibrierung und Genauigkeit der verwendeten Prüfgeräte,
• Festlegung des Prüfaufbaus,
• Festlegung des Aufbaus des zu testenden Prüflings.

Eine Bewertung dieser Prüfunsicherheiten im Zusammenhang mit einer bestimmten Störfestigkeitsprüfung kann über das Ausmaß ihrer Reproduzierbarkeit hinsichtlich der Prüfergebnisse vorgenommen werden.

Typischerweise liegen solche Unsicherheiten im Bereich zwischen 1 und 6 dB, abhängig vom Typ der Prüfung und der Qualität der Festlegung eines Prüfaufbaus in der entsprechenden Norm. Natürlich können die unterschiedlichen Störfestigkeitsprüfungen unterschiedlich im Ausmaß der mit ihnen verbundenen Unsicherheiten sein; bei der Erarbeitung und Überprüfung von Normen wird allerdings versucht, diesem Umstand dadurch gerecht zu werden, dass die verbleibenden Unsicherheiten so gering wie möglich gehalten werden.

Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Anwendungssituation

Die Unsicherheiten bezüglich einer ausreichenden Störfestigkeit im konkreten Anwendungsfalle beim Betrieb von Geräten sind im Wesentlichen auf die Wahrscheinlichkeit zurückzuführen, mit der eine intensivere als die erwartete Störgröße auftritt.

Umgang mit Unsicherheiten

Die Behandlung von Unsicherheiten sollte durch die Berücksichtigung einer ausreichenden Spanne (Differenz) zwischen dem zu erwartenden Störpegel und dem festzulegenden Störfestigkeitspegel erfolgen.

Das Ausmaß einer solchen Spanne wird letztlich abhängig von der Kritikalität der interessierenden Gerätefunktion und auch davon bestimmt sein, ob das betreffende Gerät mit dieser interessierenden Funktion in jeder beliebigen kontrollierten oder unkontrollierten elektromagnetischen Umgebung betrieben werden soll.

Die Ermittlung geeigneter, ausreichender Spannen wird von dem relevanten Normungskomitee vorgenommen, in dessen Anwendungsbereich das entsprechende Gerät mit dieser Funktion liegt.

Umgang mit Störquellen, die in hoher Dichte auftreten können

Insbesondere in öffentlichen Einrichtungen kann es zu Situationen kommen, bei denen eine relativ hohe Anzahl von nahezu identischen Störquellen auftritt. Solche Situationen liegen beispielsweise an Flughäfen oder Bahnhöfen mit dem weitverbreiteten Gebrauch von Mobiltelefonen vor. Das resultierende elektromagnetische Feld an solchen Orten ergibt sich dann aus der Überlagerung der von den einzelnen Störquellen erzeugten elektromagnetischen Felder.

Gesamtstörpegel

Die Überlagerung der von vielen Strahlungsquellen erzeugten elektromagnetischen Felder kann zu einem Gesamtstörpegel führen, der größer ist als ein Systemstörpegel, wie er typischerweise in Produkt- oder Fachgrundnormen vorausgesetzt wird.

Eine solche Situation liegt dann vor, wenn die einzelnen Quellen nicht in beabsichtigter Weise zu einem System zusammengestellt werden, sondern als voneinander isolierte Systeme, allerdings in großer Nähe zueinander, auftreten. Das Maximum der Feldstärke ergibt sich dann als Funktion der einzelnen Strahlungsquellen unter Berücksichtigung der Phasenverhältnisse zwischen den einzelnen Strahlern.

Der Spitzenwert der Feldstärke einer Strahlungsquelle an einem interessierenden Ort lässt sich über folgende Beziehung beschreiben:

 Für den Fall, dass einzelne Strahlungsquellen in beabsichtigter Weise zu einem System zusammengebaut werden, hat letztlich der Installateur dafür zu sorgen, dass das gesamte System die Anforderungen der jeweiligen Regulierung bezüglich der Störaussendung berücksichtigt.

Kriterien zur Bewertung der Kritikalität

Im Zusammenhang mit all den auftretenden Folgen einer Beeinflussung durch elektromagnetische Phänomene können verschiedene Grade einer Kritikalität eingeführt werden. Abhängig von dem Typ und der Aufgabe eines Geräts mit seiner Peripherie können solche Grade beispielsweise lauten:

• Beeinflussung mit katastrophalen Folgen: Eine Beeinflussung kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen von Personen, zu einem großen Schaden oder beträchtlichen, schädlichen Umweltfolgen führen.
• Beeinflussung mit kritischen Folgen: Eine Beeinflussung kann zu kleineren Verletzungen, zu großen Schäden an Geräten oder sonstigen beträchtlichen Folgen führen.
• Beeinflussung mit „großen“ Folgen: Eine Beeinflussung kann zu kleinen Schäden an Geräten oder sonstigen mäßigen Folgen führen.
• Beeinflussung mit „kleinen“ Folgen: Eine Beeinflussung kann zu einem vorübergehenden Verlust der Betriebsqualität oder sonstigen kleineren Folgen führen.
• Beeinflussungen ohne Folgen: Eine Beeinflussung kann zu einem Verlust der Betriebsqualität innerhalb der Toleranzen führen und erfordert keinen Eingriff durch Bedienungspersonal.
  

Bereits aus dieser beispielhaften Einteilung in Grade einer Kritikalität ist leicht zu erkennen, dass die Kritikalität einer Beeinflussung nicht nur von dem möglicherweise gestörten Gerät abhängt, sondern auch von dessen Wechselwirkungen mit oder dessen Wirkung auf die umgebende Situation. So sollte man sich immer bewusst sein, dass auch ein nur geringer Grad an Beeinflussung eines Geräts zu katastrophalen Folgen für das System, in dem es betrieben wird, führen kann (z.B. die Beeinflussung des Kommunikationssystems eines Flugzeugs).

Bewertungskriterium FS

Allgemeine Bewertungskriterien für die Funktion eines Geräts, beispielsweise die Kriterien A, B oder C in EMV-Fachgrundnormen oder spezifischere in Produktnormen, sind in der Regel nicht für Belange der funktionalen Sicherheit gedacht und sollten daher nicht herangezogen werden (ggf. mit Ausnahme des Kriteriums A), sofern die mögliche Beeinflussbarkeit von Sicherheitsfunktionen bewertet werden soll. Dafür wurde ein spezielles Bewertungskriterium FS eingeführt, das Aspekte der funktionalen Sicherheit berücksichtigt.

Autor: Bernd Jäkel