Student Contest des IEEE German EMC Chapters

[Mathias M. (Firma: Otto-von-Guericke-Universität) (mathiasmagdowski)]

Liebe Foren-Mitglieder,

das deutsche Electromagnetic Compatibility Chapter innerhalb des IEEE 
organisiert aktuell einen neuen Student Contest. Die Aufgabe besteht 
darin, ein Netzwerksimulationsmodell für einen handelsüblichen 
Überspannungsschutzstecker zu entwickeln. Das Ziel ist, eine möglichst 
gute Übereinstimmung des Modells mit den per Impedanzanalysator 
gemessenen frequenzabhängigen Impedanzverläufen sowie mit den per 
Oszilloskop gemessenen Stromantworten auf verschieden starke 
Spannungspulse aus einem Surgegenerator zu erreichen.

Teilnehmen können alle Studierenden der Elektro- und Informationstechnik 
(oder ähnlicher Fachrichtungen), die noch keinen Master- oder 
Diplomabschluss besitzen, als EinzelteilnehmerIn oder als maximal 
dreiköpfiges Team.

Die zwei besten Einreichungen werden namentlich mit einer Urkunde durch 
das IEEE German EMC Chapter ausgezeichnet. Die Verleihung findet auf der 
Internationalen Fachmesse und Kongress für EMV 2020 in Köln statt. 
Einreichungsfrist ist der 15.01.2020.

Weitere Infos sowie ein druckbarer Flyer als PDF-Datei sind unter

http://sites.ieee.org/germany-emc/research/student-contests/

bzw.

http://sites.ieee.org/germany-emc/files/2019/09/ausschreibung.pdf

zu finden.

Viele Grüße

Mathias Magdowski

Student Activities Coordinator des IEEE German EMC Chapters

Kontaktadresse: [e-mail]

[Pandur S. (jetztnicht)]

Danke fuer den Wettbewerb.
Das Problem ist, dass die Fouriertransformation zusammenbricht, schlicht 
nicht gueltig ist. Die Fouriertransformation und alles was dranhaengt, 
zB Uebertragungsfunktionen usw, basiert auf der Linearitaet des 
untersuchten Systems. Bedeutet Frequenzkomponenten duerfen beliebig 
ueberlagert werden.
Sobald ein System aber stark nichtlinear ist, hier wegen 
Ueberspannungsableitern, duerfen Signalkomponenten nicht mehr addiert 
werden. Bedeutet Uebertragungsfunktionen, sind zwischen begrenzt bis gar 
nicht mehr anwendbar.

[Mathias M. (Firma: Otto-von-Guericke-Universität) (mathiasmagdowski)]

Das ist absolut korrekt. Durch die nichtlinearen Eigenschaften des 
Überspannungsschutzelements ist keine Simulation mit komplexen Zeigern 
im Frequenzbereich möglich. Stattdessen ist eine transiente Simulation 
im Zeitbereich nötig (siehe auch https://youtu.be/Zz0alFC0L3M). Das ist 
in SPICE-basierten Netzwerksimulatoren ja aber kein großes Problem, 
oder?

[Pandur S. (jetztnicht)]

Ich bin zuwenig mit LTSpice vertraut, denke aber das ist Standard. In 
der Ausschreibung sollen aber Messungen mit Uebertragungsfunktionen, 
resp Impedanzkurven verglichen werden.
Speziell beim Ansprechen von Ueberspannungableitern geht es um 
nichtrepetitive transiente Vorgaenge. Nichtrepetitiv, da die Elemente 
bei repetitivem Ansprechen ausfallen. Ein spannungsmaessig knapp 
dimensionierter ZNR faellt zB schnell aus.
Gasableiter muessen zB mit Sicherungen kombiniert werden. Der Ableiter 
spricht ab - die Sicherung ist draussen.
Gasableiter schalten in Mikrosekunden, Sicherungen sind etwas langsamer.

[Mathias M. (Firma: Otto-von-Guericke-Universität) (mathiasmagdowski)]

Die Impedanzkurven bzw. die Übertragungsfunktionen gelten 
selbstverständlich für das Kleinsignalverhalten des 
Überspannungsschutzsteckers und wurden mit einer Quellspannung von nur 
500 mV am Impedanzanalysator gemessen. Nichtsdestotrotz wird dieses 
Verhalten bis zur Netzspannung von 230 V Effektivwert bzw. 325 V 
Spitzenwert bestehen bleiben, weil das nichtlineare Verhalten ja erst 
bei höheren Spannungen auftritt.

Eine starke Änderung des transienten Verhaltens im Überspannungsfall 
konnten wir auch bei repetitivem Ansprechen nicht bemerken, obwohl wir 
mehrere Testreihen gemessen haben, meist mit 10 Wiederholungen pro 
Testspannung im Abstand von jeweils 10 Sekunden. Bisher hat der 
Überspannungsschutzstecker diese auch problemlos überstanden.

Ich könnte mir vorstellen, dass es thermisch Probleme gibt, wenn man die 
Überspannungspulse mit hoher Amplitude sehr schnell hintereinander 
folgen, so dass der MOV oder ZNR nicht genügend Zeit zum Abkühlen hat. 
Außerdem vermute ich, dass der Hersteller den Varistor in diesem nicht 
ganz günstigen Überspannungsschutzstecker ausreichend dimensioniert hat.