Kontaktlose induktive EMV-Messverfahren unter Einbeziehung von Biasströmen

Harm, Martin

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2022
• eBook-ISBN:
  9783736965966
• ISBN drucken:
  9783736975965
• Auflage: 1

Für die optimale Auslegung von EMV-Maßnahmen ist die Kenntnis der Hochfrequenzeigenschaften der zu entstörenden Systeme entscheidend. Da die Eigenschaften und Störgrößen jedoch grundsätzlich von der tatschlichen Einbausituation und dem Betriebszustand des Systems abhängen, ist eine In-situ-Vermessung anzustreben. Kalibrierte induktive Messzangen eignen sich prinzipiell für die kontaktlose breitbandige Messung von Störströmen und Impedanzen. Die zugehörige Kalibriermethode wird vorgestellt und Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt. Induktive Messzangen sind im Frequenzbereich von 9 kHz bis 500 MHz auf Ferritkerne zur Verbesserung der Kopplung angewiesen. Hohe DC- oder NF-Betriebsströme des zu vermessenden Systems führen somit zwangsläufig zu Sättigungseffekten in den Kernen der Messzangen und es kommt zu Messabweichungen. In dieser Arbeit wird der Einfluss dieser so genannten Biasströme auf induktive HF-Messverfahren theoretisch abgeschätzt und experimentell untersucht. Es wird ein geeigneter Referenzmessaufbau vorgestellt und damit die Messabweichungen für die Impedanz- und die Strommessung bei DC-Biasströmen bis 200 A erstmals explizit sichtbar gemacht. Es wird gezeigt, dass sich der Einfluss der Betriebsströme durch Designmaßnahmen und die Verwendung nanokristalliner Kernmaterialien deutlich verringern lässt. Die systematische Charakterisierung der biasstromabhängigen Eigenschaften der Messzangen ermöglicht darüber hinaus einerseits eine genaue Analyse der Messabweichungen und andererseits eine Korrektur des Biasstromeinflusses.

Inhaltsverzeichnis

• Abbildungsverzeichnis
• Tabellenverzeichnis
• Abkürzungsverzeichnis
• Symbolverzeichnis
• 1 Einleitung
• 1.1 Stand der Wissenschaft und Technik
• 1.2 Gliederung der Arbeit
• 2 Vorüberlegungen
• 2.1 Transformatoren
• 2.2 Magnetische Kernmaterialien
• 2.3 Biasströme
• 2.4 Biasströme und Transformatoren
• 3 Messverfahren
• 3.1 Ausgewählte Messzangen
• 3.2 Beschreibung induktiver Messzangen alsZweitore
• 3.3 Vollständige Kalibrierung induktiverMesszangen
• 3.4 Impedanzmessung mit einzelnen Messzangen
• 3.5 Impedanzmessung mit zwei Messzangen
• 3.6 Strommessung
• 3.7 Leistungsmessung
• 3.8 Kontaktlose vektorielle Netzwerkanalyse
• 3.9 Fehlerquellen und Messgenauigkeit
• 4 Einfluss von Biasströmen
• 4.1 Theoretische Abschätzung der Messabweichung
• 4.2 Experimentelle Untersuchungen
• 4.3 Messaufbau mit klassischen Bias Tees
• 4.4 Referenzaufbau für Messungen bei hohenBiasströmen
• 5 Umgang mit dem Einfluss vonBiasströmen
• 5.1 Designmaßnahmen
• 5.2 Kalibrierung induktiver Messzangen unterBiasstromeinfluss
• 5.3 Rechnerische Korrektur
• 6 Diskussion und Ausblick
• A Anhang
• A.1 Aufnahme der Hysteresekurve
• A.2 Permeabilitätsmessung
• A.3 Messunsicherheit des VNA
• A.4 Conductor over Ground Plane
• A.5 Analytische Berechnung der Kalibrierstandards
• Literatur