EMV von Betriebsmitteln der Prozess- und Labortechnik

Um die Funktionssicherheit von Betriebsmitteln der Prozess- und Laborleittechnik zu erhöhen, müssen bei deren Entwicklung Störfestigkeitsanforderungen berücksichtigt und erfüllt werden. Die NAMUR-Empfehlung 21 beschreibt praxisorientiert Störfestigkeitsanforderungen und erfasst damit 95 % der Störbeeinflussungen.

NAMUR-Empfehlung NE 21 (Ausgabe 05.2012)

Elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln der Prozess- und Laborleittechnik

Im Rahmen der Arbeiten innerhalb der Interessenvertretung NAMUR werden Empfehlungen veröffentlicht, die einen Vergleich der Arbeiten mit Geräten in dem Bereich der Prozess- und Laborleittechnik herbeiführen.

In der hier beschriebenen NE 21 werden die EMV-Prüfungen und Betrachtungen als Ergänzung zu den so genannten Fachgrundnormen verglichen und auch veröffentlicht. Damit ist sichergestellt, dass bei der Entwicklung von neuen Produkten für den Bereich der Prozess- und Labortechnik diese definierten Prüfungen mit eingebunden werden.

Anforderungen an die Störfestigkeit

Diese NAMUR-Empfehlung ist eine einheitliche praxisbezogene Festlegung von Störfestigkeitsanforderungen an Betriebsmittel der Prozess- und Laborleittechnik mit dem Ziel, die Funktionssicherheit im Betriebseinsatz zu erhöhen. Eingeflossen sind die EU-Richtlinien 73/23/EEC und 1999/5/EC sowie die daraus abgeleitete Normenreihe EN 61 000, weitere nationale und internationale Normen sowie besondere betriebliche Erfahrungen. Mit diesen Störfestigkeitsanforderungen werden erfahrungsgemäß 95 % der Störbeeinflussungen erfasst.

Für spezielle Anwendungsfälle kann es notwendig sein, besondere Vereinbarungen über Art, Umfang und Höhe der Störfestigkeitsanforderungen zwischen Hersteller und Anwender zu treffen. Die Informationen der NE 21 sind auch direkt in die Normungsarbeit der IEC/EN 61236-3-2 eingeflossen.

Sie wurde seit der ersten Edition aus dem Jahre 1998 mehrfach überarbeitet. Auf der Namur-Hauptversammlung Ende 2009 wurde eine Überarbeitung der Ausgabe 2007 vorgestellt und die Betreiber um Mitarbeit gebeten. Die aus dieser Arbeit entstandene Fassung der NE 21 ist dann im Mai 2012 veröffentlicht worden. Die Arbeiten wurden in dem AK 4.6 EMV betreut. In diesem Arbeitskreis sind die EMV-Betreiberlabore, Betreiber als auch Hersteller vertreten.

Es wurden gegenüber der Fassung 2007 die folgenden Punkte verändert

• Das Bewertungskriterium C in dem Kapitel 3 ist entfallen.
• Der Frequenzbereich bei der Prüfung wurde den betrieblichen Belangen angepasst.
• Ein Hinweis auf informative Messungen (100 kHz) wurde eingepflegt.
• Die Störaussendung wurde in Kapitel 5 eingeführt.
• Der alte Anhang mit dem Prüfprotokoll entfällt, da keine praktische Notwendigkeit vorhanden war.
• Bis auf die in Anhang A (informativ) aufgeführten Abweichungen werden alle Prüfungen nach den zitierten Normen durchgeführt. Der Anhang A stellt den Stand der technischen Diskussion zum Zeitpunkt des Erscheinens also 5.2012 dar.

Beschreibung der NE 21 Stand 05.2012

Aufbau/Gliederung

1. Anwendungsbereich und Zweck
2. Begriffe
3. Betriebsverhalten bei Störeinfluss
   3.1 Zulässiges Störverhalten
   3.2 Verhalten bei Funktionsminderung oder Funktionsverlust
4. Störfestigkeitsanforderungen
   4.1 Störfestigkeit, Gehäuse
   4.2 Störfestigkeit, Signal- und Datenleitungen sowie Prozess-, Mess- und Steuerleitungen
   4.3 Störfestigkeit, Gleichstrom-Netzein- und -ausgänge
   4.4 Störfestigkeit, Wechselstrom-Netzein- und -ausgänge
   4.5 Einschaltstrombegrenzung
5. Störaussendung
6. Zitierte Normen

Anhang A: Leitfaden zur Anwendung der NAMUR–Empfehlung 21 EMV (informativ)

In diesem Beitrag soll Ihnen der Sinn der NE 21 erläutert werden.

2. Begriffe

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Die EMV ist die Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung, in ihrer elektromagnetischen Um­gebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der auch andere Ein­richtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen.

Störfestigkeit

Die Störfestigkeit ist die Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung, Störgrößen bestimmter Höhe ohne Fehlfunktion zu ertragen.

Störaussendungen/Störemissionen

Emissionen, die seitens einer elektrischen Einrichtung neben den eigentlichen Nutzsignalen erzeugt werden.

Fehlergrenzen

Die Fehlergrenzen geben an, innerhalb welcher Grenzen ein Ergebnis (Messwert) vom richtigen Wert abweichen bzw. unrichtig sein darf (DIN 1319).

3. Betriebsverhalten bei Störeinfluss

Bei allen Prüfungen, bei denen kein Bewertungskriterium angegeben wird, liegt das Bewertungskriterium A zugrunde.

3.1. Normales Betriebsverhalten Bewertungskriterium A (EN 61326-1)

Keine erkennbare Beeinträchtigung der Funktion, vorwiegend Digitalgeräte

Erkennbare Beeinträchtigung der Funktion innerhalb der vorgegebenen Fehlertoleranz während der Dauer der Störeinwirkung, vorwiegend Analoggeräte.

3.2 Verhalten bei Funktionsminderung Bewertungskriterium B (EN 61326-1)

Bei Funktionsminderung oder –verlust während der Störeinwirkung bis zum automatischen Wiederanlauf sind Verhalten und Dauer anzugeben.

Als Erläuterung für den Aufbau der NE werden nun der Bereich der Störfestigkeit und die Störfestigkeit der Gehäuse beschrieben.

4. Störfestigkeitsanforderungen

4.1 Störfestigkeit Gehäuse

Bitte beachten Sie, dass die obere Frequenz bei dem Punkt 1.2 bei 2,7 GHz liegt. Dieser Wert wird ggf. in der nächsten Zeit angepasst. Als Besonderheit wird nun die Burst-Prüfung erwähnt.

Bei den Burst-Prüfungen werden in den Laboren des Betreibers auch Prüfungen bei 100 kHz durchgeführt, um hier Erfahrungen zu sammeln.

5. Störaussendung

Der Frequenzbereich und die Grenzwerte der EN 61326-1 für Klasse A Feldgeräte müssen berücksichtigt und eingehalten werden.

Sie finden auch folgende Informationen in der NE:

3.4/3.5/3.6: Die Prüfungen nach Störfestigkeit, DC-Netzeingänge und Netzausgänge bzw. 4.4/4.5/4.6 beschreiben spezielle an die chemische und pharmazeutische Industrie angepasste Prüfungen. Die entsprechenden Basisnormen zu Spannungsversorgungstoleranzen bzw. Spannungsunterbrechung EN 61000-4-11, EN 61000-4-29 und EN 61131-2 geben diesen Sachverhalt nicht so wieder, wie es von diesem Kreis gewünscht ist. Auch wurde die NE 6 berücksichtigt.

Die Mitglieder des AK 4.6 haben deshalb diese Prüfungen auf Spannungsausfall und Spannungstoleranzen in NE 21 genau spezifiziert ohne direkten Bezug auf diese Normen.

Ausblick über die Entwicklung der Empfehlung

Die hier vorgestellte Empfehlung NE 21 wird zurzeit überarbeitet und mit einer neuen Version wird 2015 gerechnet. Ansprechpartner für Sie bezüglich der Arbeiten und deren Entwicklung ist der Autor dieses Artikels rudi.hauke@arcor.de

Hinweis des Autors:

Sie können die NE 21 auf folgendem Wege auf der Homepage www.namur.de bekommen.

Bei den NAMUR-Empfehlungen und -Arbeitsblättern handelt es sich um Erfahrungsberichte und Arbeitsunterlagen, die die NAMUR für ihre Mitglieder aus dem Kreis der Anwender zur fakultativen Benutzung erarbeitet hat (§2, Abs. 5 und 6 der Satzung). Sie können jedoch auch von Herstellern, Verbänden, Hochschulen und sonstigen Interessenten über die Geschäftsstelle bezogen werden.

NAMUR-Empfehlungen stellen eine Erläuterung des Stands der Technik und der Vorschriften sowohl für die Mitgliedsfirmen als auch für Hersteller, Wissenschaftler und Behörden dar.

NAMUR-Empfehlungen sind jedoch nicht als Normen oder Richtlinien anzusehen.

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Autor: Dipl.-Ing. Rudolf Hauke