Störungen durch 24V-Stromleitungen

[concept]

Hallo Sven,
im Prinzip ist es gut, dass sich der Elektriker Gedanken darüber macht. In diesem Fall scheint er allerdings sein altes Wissen über elektronische Halogentrafos auf 24V-LED-PWM zu übertragen. Die Halogentrafos haben mit 30KHz bis 50KHz gearbeitet. Hier gab es von den Herstellern die Vorgabe, dass die Leitung zwischen Trafo und Leuchte nicht länger als 2m sein darf, da sie sonst evtl. als Antenne wirkt. Bei LED-PWM sind wir aber gewöhnlich im Bereich zwischen 0,4KHz und 1KHz.

Ich denke, mit dieser Aussage machst Du es Dir zu einfach. Denn meine Messungen zeigen, dass die di/dt durchaus im Bereich von einer Mikrosekunde liegen. Also pauschal sagen, bei der recht tiefen PWM-Frequenz kann nicht passieren halte ich für voreilig.

Warum sollen geschirmte Leitungen nicht helfen ?? Dafür sind die ja geschirmt.....Also 2,5 qm Ölflex geschirmt sollte helfen, bei zu großer Leitungslänge ist eher der Spannungsabfall das Problem...

Auch die pauschale Empfehlung von geschirmten Kabeln ohne messtechnische Verifikation halte ich für nicht zweckdienlich. Die Kabel haben dann eine massiv grössere Kapazität gegeneinander und gegen den Schirm, was bei den doch recht schnellen Schaltflanken Stromspikes hervorruft. Was die dann im Gesamtsystem dann anrichten, kann ich nur vermuten... Ich verwende deshalb keine geschirmten Kabel, aber mein Stahlbeton wird auf jeden Fall was abschirmen, sonst wäre das Handy- und WiFi -Signal nicht immer platt nach einer Decke oder zwei Wänden.

Das Thema EMV wurde hier schon rauf und runter diskutiert, aber wirkliche Meßwerte habe ich noch keine gesehen, insoweit kann man das schwer einschätzen. Die Komponentenhersteller testen mit kurzen Leitungen (<2m) und verweisen drauf, daß der Anlagenerrichter für die Einhaltung der Grenzwerte beim Gesamtsystem verantwortlich ist. Das nehmen viele hier nicht ernst, weil EMV nicht auf ihren Lehrplänen stand.

Gibt es eigentlich keinen einzigen EMV-Spezialisten unter den Usern? Wenn nicht, sind die so schlecht bezahlt, dass Sie sich kein Häusle leisten können oder wohnen die aus EMV-Gründen nur in einer Bude mit Kerzen und Petrollampen?

Es wäre echt mal interessant, eine Installation unter EMV-Aspekten ausmessen zu lassen.

[Gast]

Ich denke mal das Gleichtaktsignale gegen PE im Zusammenhang mit PWM im Privathaus vernachlässigbar sind (notfalls Einsatz geeigneter Drosseln)

Die 24V plus überlagerter Störsignale aus dem Netzteil sind erdunsymmetrisch, da hast du schon deinen hohen Gleichtaktanteil.

Gleichtaktdrossel ist sicherlich eine sinnvolle Maßnahme, in der Osram LED Fibel gibt es eine Typenempfehlung zur EMV-Reduktion bei längeren Zuleitungen.

gleichtaktdrossel.PNG

ich würde das Schirmgeflecht ganz normal wie üblich an Erde führen...

Bei 50 Hz ist das wirksam, weil die Leitung kurz ist gegenüber der Wellenlänge. Bei den hochfrequenten Signalen im MHz-Bereich gilt das nicht mehr, da kannst du die Leitung an einem Ende erden und am anderen Ende trotzdem hohe Spannung messen. Und schon die "Erdung" selbst ist mal genau anzuschauen, weil dein PE selbst auch wieder eine lange Leitung (=hohe Induktivität) zur "richtigen" Erde hat.

Gibt es eigentlich keinen einzigen EMV-Spezialisten unter den Usern?

Ich hebe mal einen halben Finger, weil ich als HF-Spezialist ständig mit den gewollten und ungewollten Abstrahlungen und Verkopplungen zu tun habe. Allerdings habe ich mich auf die Rechnersimulation dieser Effekte spezialisiert, nicht die Messung.

[hjk]

Hier sind im Prinzip 2 unterschiedliche Störquellen im Spiel. Das 24V Netzteil und das LED PWM Steuergerät.

LED PWM Steuergerät:
Die PWM wird im Bereich bis 1kHz gemacht. Die Hersteller benutzen alle stark gerundete Flanken für die PWM, sodass es zu keinen EMV Problemen kommen kann.
Durch die weichen Flanken gibt es praktisch keine Oberwellen. Würde man harte PWM Flanken benutzen, sieht es natürlich anders aus. Das dürfte, wenn überhaupt, nur bei China Schrott der Fall sein.
Geschirmte Leitungen sind hier nicht notwendig und unnötig teuer. Definitiv produzieren unsere Geräte (MDT LED Controller) keine Störungen. Die entsprechenden H-Feld Messungergebnisse waren weit unter den Grenzwerten. Natürlich ohne geschirmte Leitungen. Wenn die notwendige H-Feld Messung mit 3m Leitung in Ordnung ist, gehen EMV-Spezialisten davon aus, dass auch deutlich längeren Leitung keine Problem verursachen.

24V Netzteil:
Hier dürfen nur zugelassene LED Spannungsversorgungen verwendet werden. Im Prinzip ist es denkbar, dass vom Netzteil leitungsgebundene Störungen ausgehen.
Die liegen in einem hohen Frequenzbereich, aufgrund der hohen Schaltfrequenzen. Die leitungsgebundenen Störungen werden aber im Rahmen der EMV Tests der Netzteile getestet und müssen entsprechend niedrig sein.
Also sind auch hier keine Probleme zu erwarten.

Praxis:
Es sind bisher keine Probleme mit EMV Störungen bekannt geworden. Und geschirmte Leitungen sind nur hier im Forum ein Thema, aber nicht im Feld.

[concept]

Gast Dass Du was micht HF und Simulation machst, ist mir bekannt, soweit ich aber Verstehe, geht es nicht primär um EMV. Allerdings suche ich weiter nach einem EMV-Messtechniker oder -Spezialisten.

hjk danke für die interesante Information! Hab Dir dafür ein Like geschenkt. Es scheint so zu sein wie Du schreibst. Trotzdem hätte ich gerne mal eine Anlage konkret durchgemessen.

[Voltus]

Praxis:
Es sind bisher keine Probleme mit EMV Störungen bekannt geworden. Und geschirmte Leitungen sind nur hier im Forum ein Thema, aber nicht im Feld.

Das bestätigt meine Erfahrungen.

[hthoma]

LED PWM Steuergerät:
Die PWM wird im Bereich bis 1kHz gemacht. Die Hersteller benutzen alle stark gerundete Flanken für die PWM, sodass es zu keinen EMV Problemen kommen kann.
Durch die weichen Flanken gibt es praktisch keine Oberwellen. Würde man harte PWM Flanken benutzen, sieht es natürlich anders aus. Das dürfte, wenn überhaupt, nur bei China Schrott der Fall sein.

Disclaimer: Das ist nur ein educated guess von mir. Ich bin zwar E-Technik Ingenieur und auch Funkamateur, aber ich habe selber bis jetzt keine praktischen Erfahrungen mit LED Dimmern.

Zur Sache: Wenn die PWM Grundfrequenz 1 kHz ist und der Dimmer auf 0,1% dimmen kann, dann ist die Einschaltzeit 1 µs. Das heißt ich habe in diesem Signal eine Grundfrequenz von 1 MHz, egal wie rund die Flanken sind. Und bei einem so unsymmetrischen Tastverhältnis gibt es recht starke Oberwellen (sogar wenn der Plus eine perfekte Sinushalbwelle wäre).

Deine Begründung, daß es zu keinen EMV Problemen kommen kann, kann ich so nicht akzeptieren. Ob es dann in einer konkreten Einbausituation zu EMV Problemen kommt, kann man leider so gut wie gar nicht vorraussagen. Ich würde aber davon ausgehen, daß man ein 1 kHz 0,1 % Tastverhältnis Signal mit 24 V Amplitude auf einer einige Meter langen Leitung mit einem Kurzwellenempfänger an einer einfachen Antenne im Haus hören kann und auch noch eine ganze Reihe Oberwellen.

[tullsta]

Hallo,

bzgl. PWM: hab' mir die Ausgangssignale eines LED Treibers noch nicht am Oszilloskop angeschaut, koennte mir aber vorstellen, dass man nicht mit einer festen Frequenz arbeitet, sondern durch einen spread-spectrum-Takt, der dynamisch die Frequenz zufaellig in einem definierten Bereich aendert, die Stoerenergie "verteilt". Wuerde es aber auch gerne mal sehen/messen...

lg - tullsta

[concept]

bzgl. PWM: hab' mir die Ausgangssignale eines LED Treibers noch nicht am Oszilloskop angeschaut, koennte mir aber vorstellen, dass man nicht mit einer festen Frequenz arbeitet, sondern durch einen spread-spectrum-Takt, der dynamisch die Frequenz zufaellig in einem definierten Bereich aendert, die Stoerenergie "verteilt". Wuerde es aber auch gerne mal sehen/messen...

hier und hier kannst Du Dir ansehen, die die Schaltflanken aussehen.

Das mit "spread-spectrum-Taktung" ist eine nette Idee, falls es sich zeigt, dass es wirklich ein EMV-Problem gibt, welches etwas über den geltenden Grenzwerten liegt. Aber dann muss Du einen Dimmer-Hersteller finden, welcher Dir so einen Dimmer zaubert... flimmerfrei natürlich... :-)

[tullsta]

danke fuer die links - war mir entgangen...

[Gast]

Hier sind im Prinzip 2 unterschiedliche Störquellen im Spiel. Das 24V Netzteil und das LED PWM Steuergerät.

Zwei Störquellen (Netzteil, Dimmer) und mehrere Koppelmechanismen. Neben den direkten leitungsgebundenen Störungen (galvanische Kopplung) haben wir mögliche Kopplung durch elektrische Feld, das magnetische Feld sowie Strahlungskopplung.

Ich beschäftige mich vor allem mit den Funkstörungen, die bei mir von unterschiedlichen LED-Techniken im Nahfeld gut nachweisbar sind (Rauschen und Prasseln im MHz-Bereich).

Bei den hohen gepulsten Strömen ist es naheliegend, erstmal auf das magnetische Feld (H-Feld) zu schauen, wie du es in deiner Antwort getan hast. Das hat man aber relativ gut im Griff, weil man die magnetische Kopplung ebenso wie die Strahlungskopplung geschlossener Leiterschleifen einfach dadurch reduzieren kann, daß man die von der Leiterschleife umschriebene Fläche minimiert. Also ganz anschaulich, beide Leiter immer schön eng beieinander und keine großen Flächen dazwischen, dann hat man dieses Kopplung schon minimiert.

Interessanter ist schon die elektrische Kopplung, insbesondere auch weil aus dem Netzteil mit seinen scharfen Flanken (Wirkungsgrad!) bei hohen Schaltfrequenzen allerlei Störspektrum herauskommt. Diese Ausgangsspannung einschließlich Störspektrum ist erdunsymmetrisch, so daß die Kopplung auf benachbarte Leiter sich nicht aufhebt wie z.B. bei symmetrischen KNX-Bussignal, sondern die kapazitive Kopplung zu anderen Leitern mit der Länge ansteigt. Hier ist eine lange Leitung klar nachteilig. Damit versteht man auch die von Osram beschriebenen Maßnahmen zur EMV-Reduktion, wenn die Leitung doch mal länger wird: Gleichtaktdrossel, um die erdunsymmetrischen HF-Störungen direkt an der Quelle zu unterdrücken, sowie räumliche Distanz zwischen LED-Zuleitung und allen anderen Leitungen.

Für die Strahlungskopplung (die klassischen Funkstörungen) ist die Leitungslänge sogar noch wichtiger, weil die Effizienz der Abstrahlung um so größer wird, je mehr sich die Leitungslänge der Wellenlänge (einige 10m im MHZ-Bereich) annähert.

Was sagt nun der EMV-Test des Hersteller einer einzelnen Komponente, und warum ist das nicht aussagekräftig für Installationen mit langen Leitungen? Dazu hilft vielleicht ein Blick auf den typischen Meßaufbau:
http://www.meanwell.com/EMI_statement_en.pdf

Ob meine EMV-Störungen nun über dem Grenzwert liegen? Wahrscheinlich nicht, auch weil ich bei der Installation versucht habe, all diese Effekte zu minimieren. Vorhanden und im Funkempfänger jederzeit leicht nachweisbar sind sie jedenfalls, sowohl von der 24V-Installation im Bad (Leitungslänge ca. 4m) als auch von Konstantstrom-LED am 230V Phasenanschnittdimmer.

[hjk]

Hallo Volker,

wir haben natürlich nicht nur das H-Feld sondern auch das E-Feld gemessen. Das H-Feld ist vollkommen unkritisch. Das E-Feld ist schon etwas kritischer. Liegt aber auch 5-10dB unter Grenzwert. In Summe also auch vollkommen unkritisch. Wir haben im Aufbau ein HLG Netzteil verwendet, welches damit in den Messergebnissen eingegangen ist.

Vielleicht sollte man nochmal erwähnen, das geschirmte Kabel sinnlos sind, wenn das 6 oder 10m lange Stripe am Ende nicht geschirmt ist. Die Stripes wirken genau wie eine normale Leitung. Geschirmte Spripes gibt m.W. nicht.

Ich gehe davon aus, dass LED Netzteile ausreichend entstört sind und die Grenzwerte einhalten.
Bei schecht entstörten Netzteilen oder normalen Industrienetzteilen mag das mit langen Leitungen anders aussehen. Da helfen dann zur Not Ferritkerne.

Gruß
Hans-Joachim

[Gast]

Hallo Hans-Joachim,

besten Dank, daß wir nun mal über Zahlen reden können!

Vorab: Ich bin überzeugt, daß die MDT-Komponente die EMV-Grenzwerte einhält, und ebenso auch die Meanwell-Komponente. Alles gut soweit, was die Herstellerseite und deren Einhaltung der Vorschriften angeht. Das Problem liegt darin, daß es beim Thema "EMV-Grenzwerte der Installation" für den Errichter der Anlage eben nicht reicht, daß die Komponenten einzeln ihre Werte einhalten. Die Zusammenschaltung von Komponenten und Leitungen ergibt in der Kombination andere Ergebnisse als die Einzelgeräte im Labortest, und das ist nicht so einfach vorhersehbar. Das steht deshalb genau so auch in jedem Datenblatt, Beispiel unten.

Die 5-10dB unter Grenzwert klingen nach komfortabler Reserve, aber mit doppelter Leitungslänge hat man gleich wieder 6dB höheren Störpegel bei kapazitiver Einkopplung. Kannst du uns was zu den Testbedingungen sagen? Das sind sicherlich die genormten Meßbedingungen, wie ist dort die Leitungslänge? Wie gesagt, ich bin sicher daß die Komponente völlig i.O. ist, und versuche nur abzuleiten was für die Installation an Längen und ggf. Abständen zu 230V problematisch werden kann.

emc.PNG

[hjk]

Die Labormessungen entsprechen natürlich dem Normaufbau. Ich frag mich nur, wie man das in einer Installation nachmessen will.
Da habe ich keinen Laboraufbau, damit lassen Sie die Messergebnisse auch nicht bewerten. Bestenfalls könnte man eine grobe Abschätzung machen. Eine H-Feldmessung (normengerecht) mit einer 3m Rahmenantenne geht in keinem Fall.
Eine Nachmessung der Geräte würde dann wieder im Labor erfolgen, die ist dann wieder in Ordnung ....

[dreamy1]

Was groß ist denn die Normleitungslänge?

Wenn ich mir das oben so durchlese (wobei ich da auch nicht alles verstehe), sieht es doch in der Praxis oft anders aus. Ich habe schon Installationen mit einem zentralen 24V/600W-Netzteilbrummer und weit über 20m Leitungslänge gesehen (und genau diese Variante mit zentralem Netzteil wurde auch lange Zeit hier "favorisiert"). Alleine fürs Verbinden von 6 Leuchtmitteln gehen ja schon locker 6m Leitung drauf....