EN61558 (VDE 0570)
Die derzeit vorliegende Vorschrift ersetzt die EN 60742 (VDE 0551) gesamthaft sowie Teile der VDE 0550. Aus verschiedenen anderen Normen, wie z.B. aus der med. Norm, der Vorschrift für Büromaschinen usw. werden die anzuwendenden Paragraphen für Transformatoren und Induktivitäten hier in einzelnen Untervorschriften zusammengefasst.
Es ist beabsichtigt, dass diese Vorschrift zum Standardwerk für Transformatoren, Induktivitäten, Netzteile und sonstige Übertrager bis 1 MHz ausgebaut wird.
Nachfolgend sind die wichtigsten Begriffe, deren Erklärung sowie die dazugehörige Vorschrift aufgeführt.
Hinweis: Die Vorschrift EN 61558-1 sowie die EN 61558-1/A gelten als Hauptvorschriften für alle anderen Normen mit.
(*) Diese Normen sind noch nicht rechtskräftig unterzeichnet
(1) SELV = safety extra-low voltage, PELV = protective extra-low voltage
Powerfaktorkorrektur (PFC), Oberwellennorm EN 61000-3-2
Sinn und Zweck der EN 6100-3-2
Immer mehr Verbraucher im öffentlichen Stromversorgungsnetz ziehen Strom nicht mehr sinusförmig aus dem Netz, sondern in Form von kurzen, hohen Stromimpulsen (Bild 1). Es handelt sich hierbei meist um elektronisch geregelte Lasten (z.B. Schaltnetzteile, el. Motorregler, Dimmer etc.), welche wegen ihrer geringen Verluste und den damit verbundenen zahlreichen Vorteilen immer mehr eingesetzt werden. Das Problem ist, dass die Stromimpulse bei den meisten Lasten zum selben Zeitpunkt anfallen, nämlich in der Nähe des Spannungshöchstwertes. Das Netz muss also kurzzeitig mit einem höheren Stromaufkommen fertig werden, während es die restliche Zeit viel weniger belastet wird. Aufgrund dieser Stromspitzen und der Netzeigenen Impedanz weicht auch die Spannungskurve von der Sinusform ab, was bei empfindlichen Lasten zu Problemen führen kann. Um dies zu verhindern wurde von den öffentlichen Netzbetreibern - basierend auf der Vorgängernorm EN 60555-2 – die EN 61000-3-2 initiiert.
Bild 1: Schaltnetzteile und andere elektronische Lasten haben einen pulsförmigen Eingangsstrom
Diese Norm legt Grenzwerte für die sogenannten Oberwellen oder Harmonische (Harmonics) des Laststroms fest. Während der Strom bei linearen Lasten nur aus der Grund-Sinus-Schwingung mit z.B. 50 Hz Netzfrequenz besteht, erzeugen nichtlineare Lasten zusätzlich Stromschwingungen mit 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz usw.
Einsatz von PFC
Die EN 61000-3-2 gilt für alle Geräte,
- welche für den Betrieb am öffentlichen Niederspannungs-Wechselstromnetz vorgesehen sind, -deren Eingangsstrom bis zu 16 A je Phase beträgt und
- für die EMV-Richtlinie gilt oder für die eine andere Richtlinie die EN 61000-3-2 vorschreibt.
Die Norm gilt damit nicht nur für elektronisch geregelte Geräte, sondern durchaus auch für Motoren und z.B. Leuchtkörper.
Wichtig
- Im privaten Netz, etwa in grossen Betrieben, Kliniken oder Universitäten, findet die EN 61000-3-2 keine Anwendung.
- Als «Gerät» gilt eine Einheit, die für sich ans Netz angeschlossen werden soll. Auch wenn dieses aus einzelnen Komponenten besteht muss nur die Gesamteinheit die Norm erfüllen. Wenn allerdings jede Komponente einzeln an das Netz angeschlossen werden kann, muss jede Komponente einzeln die Norm erfüllen.
- Die EN 61000-3-2 lässt sich in etlichen Bereichen noch nicht anwenden, weil es entweder noch keine Grenzwerte gibt (bei Leistungen >1'000 W sind diese noch in Beratung) oder noch keine Prüfvorschriften definiert wurden.
- Die EN 61000-3-2 ist nur für EUROPA verbindlich. In den USA und Asien gibt es ähnliche Bestrebungen.
Klassen und Ausnahmen
Die Geräte, für die die EN 61000-3-2 gilt, werden in (derzeit) vier Klassen aufgeteilt, die jeweils verschiedene Grenzwerte für die Oberschwingungen definieren:
Klasse A: 3-Phasen-Geräte mit symmetrischer Belastung, Haushaltgeräte, ausgenommen Geräte, die in die Klasse D fallen, Elektrowerkzeuge, ausgenommen tragbare Elektrowerkzeuge, Beleuchtungsregler (Dimmer) für Glühlampen, Audio-Einrichtungen, Geräte, die nicht in eine der drei anderen Klassen fallen.
Klasse B: Tragbare Elektrowerkzeuge.
Klasse C: Beleuchtungseinrichtungen.
Klasse D: Personalcomputer (PCs) und Bildschirme (Monitore) für Personalcomputer sowie Fernseh-Rundfunkempfänger mit einer Eingangswirkleistung <600 W.
Für nachfolgende Arten von Geräten gelten keine Grenzwerte:
- Geräte mit einer Eingangswirkleistung von 75 W oder weniger, die keine Beleuchtungseinrichtungen sind.
- Professionell genutzte Geräte mit einer Gesamtwirkleistung, die grösser als 1 kW sind.
- Symmetrisch gesteuerte Heizelemente mit einer Eingangswirkleistung, die kleiner oder gleich 200 W ist.
- Unabhängige Beleuchtungsregler (Dimmer) für Glühlampen mit einer Eingangswirkleistung, die kleiner oder gleich 1 kW ist.
Wer braucht die PFC?
Zur Erfüllung der EN 61000-3-2 ist eine PFC nicht unbedingt erforderlich: Lineare Verbraucher (z.B. Ohmsche Lasten, Lampen, Heizkörper) dürften in der Regel die Norm ohne Zusatzmassnahmen erfüllen. Nichtlineare Verbraucher (wie z.B. Schaltnetzteile) werden aber - ab einer gewissen Leistungsklasse - nicht ohne PFC auskommen.
Diese Grafik hilft dabei, die richtige Klasse für ein Gerät zu finden. Die Grenzwerte für die einzelnen Klassen finden sie in der Norm.
