Steckerfilter Transientenschutz für Geräte und Schnittstellen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

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Der Steckerfilter Alpha schützt jedes angeschlossene Gerät vor dU/dt-Problemen (Spannungsanstieg), Spikes und Transienten. Die im Filter integrierten Schnittstellenanschlüsse wie USB, RJ45 und andere Schnittstellen runden den Gesamtschutz ab.

Mit der Alphaserie 3B/RJ 45 oder USB-Serie bietet Bajog electronic (Vertrieb: EMV New Line GmbH) eine Rundumlösung für alle Geräte und Anlagen mit einer RJ45- oder USB-Schnittstelle.

Damit wird das am Netz angeschlossene Gerät – ebenso wie auch die darin befindliche Schnittstelle – vor Überspannungen, Spikes und Transienten geschützt.

Diese Kombination ist einzigartig und vielseitig einsetzbar. Getaktete Netzteile, Phasenanschnittsteuerungen, Thyristorenschaltungen, IGBTs und Leistungstransistoren takten alle im ms-Bereich und damit im unteren kHz-Bereich (2 - 10 kHz).

Die 1., 3. und 5. Oberwelle befinden sich ebenfalls, je nach Taktfrequenz im unteren kHz-Bereich und verursachen neben erheblichen Oberwellenanteilen auch energiereiche Spikes und Transienten.

Diese energiestarken Spikes und Transienten wirken mit einem sehr hohen dU/dt (Spannungsanstieg über die Zeit) ins Versorgungsnetz ein und erreichen häufig zwischen 100 und >500 V/μs auf der Netzseite und bis zu 10 kV/μs auf der Ausgangsseite des Frequenzumrichters zum Motor.

Eine weitere zerstörerische Größe, die nicht vernachlässigt werden darf, ist der Blitzschlag in das Netz selbst oder über das Erdreich und somit über den Schutzleiter (PE). Eine Tages – eine Satellitenauswertung erfasste rund 2000 Gewitter/Tag und etwa 100 Blitzeinschläge pro Sekunde auf die Erde.

Im mitteleuropäischen Raum muss mit 15 - 35 Gewittertagen im Jahr und mit ca. 1 - 5 Blitzeinschlägen /km2 gerechnet werden. Mit etwa 73 Gewittertagen werden die südlichen Regionen eingestuft, wobei inzwischen das mittlere Deutschland bereits südländische Verhältnisse aufweist.

Der allgemeine Sicherheitsaspekt

Standard-Bauelemente wie X1-, X2-, Y- oder MKP-Kondensatoren, die netzparallel betrieben werden, sind je nach Güte auf eine dU/dt-Verträglichkeit von bis zu 50 V/μs ausgelegt. Je kleiner die elektronischen Baugruppen (Miniaturisierung) werden müssen, umso dünner werden auch die Filmdicken von Folienkondensatoren und desto geringer wird auch die Spannungsimpuls- und dU/dt-Belastungsgrenze.

Natürlich sind X1-, X2- und Y-klassifizierte Kondensatoren selbstlöschend und heilen nach einem Durchschlag aus, aber dieser Vorgang darf sich nur begrenzt ereignen. Kapazitätsverluste und erhöhte Stromwerte im Durchschlagszeitpunkt zeigen die bereits fortgeschrittene Vorschädigung des Bauelementes, bis letztendlich beim letzten Durchschlag der Maximalstrom fließt und somit auch die physikalische Zerstörung des Kondensators eintritt.

3 kV Spitzenspannungswerte in Wohnbereichen, hervorgerufen durch Kurzschlüsse und andere Netzeinwirkungen und bis zu 10 kV in Industrienetzen, sind keine Seltenheit.

Neben den Störgrößen verursacht durch Schaltvorgänge im ms-Bereich (Taktfrequenzen), gibt es auch zahlreiche Verbraucher, die breitbandige Netzrückwirkungen als massive Störgrößen ins Netz einspeisen.

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