Ich entwickle ein batteriebetriebenes Unterwasser-Antriebssystem für Wassersport, das einen DC-Bürstenmotor nutzt. Wie bekannt, erzeugen DC-Bürstenmotoren durch Bürstenfeuer und Schaltvorgänge erhebliche hochfrequente Störungen (HF/EMI). Im realen Betrieb befindet sich das gesamte Antriebssystem jedoch vollständig unter Wasser. Wasser (insbesondere Süß- und Salzwasser) wirkt aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften stark dämpfend auf elektromagnetische Abstrahlung. Für eine Produktzulassung (EMV) erfolgen die EMV-Messungen standardmäßig in Luft. *Diskussionsfrage / Idee:* Wäre es aus regulatorischer oder technischer Sicht denkbar, das System so auszulegen, dass: - der Motor nur bei erkanntem Wasserkontakt freigegeben wird (z. B. über Drucksensor, Wassersensor), - und das System bei EMV-Messungen in Luft automatisch im Motor-Aus-Zustand verbleibt? Damit würde der geprüfte Zustand dem tatsächlich zulässigen Betriebszustand entsprechen und somit die EMV Grenzen einhalten. Mich interessiert, ob jemand Erfahrungen mit ähnlichen Konzepten oder Rückmeldungen von EMV-Laboren hat.
Was spricht eigentlich gegen geeignete Entstörmittel, wie Kondensatoren
und Drosseln, wie sie in Motoren der geschilderten Art verbaut werden?
Ein E-Auto dürfte ja auch nicht unbedingt störungsarm sein.
Und da hat man diese Problematik glänzend gelöst.
Dort mal abgucken, wie die das gemacht haben.
Und ich bezweifle die Annahme, dass nur der Kontakt mit Wasser die
EMV-Problematik grundsätzlich und vollständig löst.
Zum Beispiel wird mit U-Booten auch mit Unterwasserfunk kommuniziert.
Elektromagnetische Wellen pflanzen sich auch in Wasser aus. Mal unter
Stichwort "Poyntingscher Vektor" nachschauen.
Zitat:
"...Brechungsindex und Geschwindigkeit: In Wasser (Brechungsindex
\(n\approx 1,33\)) breiten sich Wellen langsamer aus als im Vakuum. Dies
beeinflusst die Amplituden von \(\vec{E}\) und \(\vec{H}\) und damit den
Betrag des Poynting-Vektors..."
ciao
gustav
Elguerrero schrieb: > Für eine Produktzulassung (EMV) erfolgen die EMV-Messungen standardmäßig > in Luft. Nein. EN 55012:2007/A1:2009-07 misst das Boot fahrend im Wasser. https://www.youtube.com/watch?v=up6vY84kZj0
> Mich interessiert, ob jemand Erfahrungen mit ähnlichen Konzepten oder > Rückmeldungen von EMV-Laboren hat. Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Gonschorek war in der Standardisierung der EMV-Normen als auch (über das Ingenieurbüro unter seinem Namen) in der EMV-Auslegung von Marine-Schiffen und U-Booten tätig. Sein damaliger Büro-Kompagnon Ralf Vick ist heute noch beratend tätig und dürfte Anfragen bzgl. EMV-Prüfungen und Auslegung der Prüfvorschriften auch im maritimen Bereich aufgeschlossen sein: https://www.emv.ovgu.de/Lehrstuhl/Mitarbeiter/Lehrstuhlinhaber/Prof_+Dr__Ing_+Ralf+Vick-p-664.html Eines der von Gonschorek zitierten Beispiele zur Minimierung des EM-Feldes im Inneren eines U-Bootes war ein mehrfaches geteiltes Einzelleiter-Bündel mit entgegengesetzter Stromrichtung (Hin- und Rückleiter), also ähnlich einer twisted pair Leitung, bei der das H-Feld konstruktiv gedämpft ist. Wegen der sensitiven Technik im Boot (Sonar, Funk) sind dort EMV-Massnahmen nötig, auch wenn "drumherum" nur Wasser ist.
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Elguerrero schrieb: > Unterwasser-Antriebssystem für > Wassersport, das einen DC-Bürstenmotor nutzt. Damit würde ich es schon nicht mehr kaufen. Warum verwendet man wenn man jetzt etwas neu entwickelt nicht gleich einen effizienteren BLDC? Wo siehst du den vorteil von Bürsten? Elguerrero schrieb: > Wäre es aus regulatorischer oder technischer Sicht denkbar, das System > so auszulegen, dass: > - der Motor nur bei erkanntem Wasserkontakt freigegeben wird (z. B. über > Drucksensor, Wassersensor), > - und das System bei EMV-Messungen in Luft automatisch im > Motor-Aus-Zustand verbleibt? Das erinnert mich stark an VW. Teststand erkennen und motor aus lassen. Nur das in zumindest den Prüfbetrieben die ich kenne echte menschen mit Ahnung sitzen und sicher fragen würden warum das garnicht funktioniert.
Grundsätzlich ist erst mal viel denkbar. Ernst wird es erst, wenn ein Schaden entsteht und sich z. B. ein Staatsanwalt zusammen mit einem Sachverständigen anschaut, wem der Hintern versohlt werden kann. Die vorgeschlagene Idee riecht aber direkt schon mal nach Pfusch. Erstens bekommen andere ihre Motoren ja auch entstört und zweitens gibt es ja vermutlich auch Betriebszustände wie Test, Wartung oder Inbetriebnahme, bei denen das Gerät eben nicht unter Wasser ist, der Motor aber dennoch angesteuert werden muss. Die Details dazu purzeln normalerweise aus einer EMV-Risikoanalyse heraus, die man sowieso zwingend machen muss, falls die EMV-Richtlinie Anwendung findet.
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> Ernst wird es erst, wenn ein > Schaden entsteht und sich z. B. ein Staatsanwalt zusammen mit einem > Sachverständigen anschaut, wem der Hintern versohlt werden kann. Nein, (teuren) Ärger (Produktverbote, Rückrufe, Strafen) aufgrund überschrittener EMV-Grenzwerte kann man auch bekommen, bevor irgendjemand zu Schaden kommt. https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/Telekommunikation/Technik/Marktueberwachung/MarkteinschraenkendeMassnahmen/EuVertriebsverbote.html
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Hallo Elguerrero, kann das Teil in einem Prüfstand betrieben werden, wo z.B. die Motorachse von einer Wirbelstrombremse belastet werden kann? Dann würde ich mir zunächst die EMV-Eigenschaften in einem konventionellen Messaufbau - also Labor ohne Schwimmbecken ;) - anschauen. Für genauere Überlegungen weiß ich zu wenig über Dein Projekt - ist das ein portables Gerät, das einen durchs Wasser zieht oder wird es wo drangebaut?
es gibt keine "EMV-Zulassung" - es gibt nur eine Konformitätserklärung, und die musst Du mitliefern Wenn Du Dir der Sache sicher bist, erstellen und unterschreiben Wenn Du unsicher bist - geh in ein Messlabor Aber das Messlabor ist Deine eigene Sache, suchst Du selber, zahlst Du selber So ein Messlabor ist kein TÜV-Stempel beim KFZ - falls doch was nicht passt, es dadurch zu Problemen kommt - ist es wieder Dein Problem Aber wenn Du im Messlabor warst - Du kannst im Schadenfall vor Gericht immerhin sagen Du hast Dein Bestmöglichstes getan
Was wird es? Ein gegenüber bisherigen preiswerteres EFoil? https://de.wikipedia.org/wiki/EFoil
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> Das erinnert mich stark an VW. Teststand erkennen und motor aus lassen.
Also "illegale und versteckte Abschaltvorrichtung" ?!
Also wenn man es klar als "Schutzeinrichtung" kommuniziert eher nicht.
Beispielsweise Mikrowelle, da ist auch ein Türschalter, der die
Strahlungsquelle erst anschaltet wenn die Tür geschlossen ist.
Genauso könnte man hier argumentieren, das das Medium Wasser
wesentlicher Teil der Schutzmassnahmen ist, um Störungen durch
Ausstrahlung zu vermeiden.
Aber das diese Massnahmen ihren Zweck erfüllen, sollte man schon mit
einem Test während der Entwicklung nachweisen und nicht dem Kunden als
"Selbsterfahrung" aufbürden.
Und ein bißchen rechnen und simulieren wäre auch nicht schlecht als
Indiz für verantwortungsbewusste Entwicklertätigkeit.
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danke für eure Kommentare. Zuerst einmal geht es mir nicht darum eine "Abschalteinrichtung" zu installieren. Der Sinn und Zweck der EMV Konformität ist dass mein System nicht von außen gestört wird und meiner auch die anderen Systeme nicht stört. Da aber das System nicht für den Einsatz in der Luft sondern im Wasser gedacht ist, würde ich in der Luft ganz andere Werte bekommen wie im Wasser da Wasser elektrisch leitend ist und somit Störsignale schlucken würde. Dadurch würde es höchstwahrscheinlich nicht zu Störungen anderer Systeme kommen. Meine Frage hat darauf abgezielt, ob durch den Einsatz von einem Sensor genau diesen Einsatz nämlich im Wasser implementiert und somit der Motor in der Luft gar nicht getestet werden kann! Mir ging es darum wie der TÜV da vorgehen würde, ich frage am besten den TüV direkt :)
sag doch einfach "Gerät darf nur im Wasser berieben werden da es sonst kaputt geht" ? Elguerrero schrieb: > Mir ging es darum wie der TÜV da vorgehen würde, ich frage am besten den > TüV direkt :) der TÜV macht genau das wonach Du ihn fragst und bezahlst Wenn Du sagst ich will das Teil im Wasser liegend gemessen haben misst er es im Wasser
Hallo elguerro. Elguerrero schrieb: > Ich entwickle ein batteriebetriebenes Unterwasser-Antriebssystem für > Wassersport, das einen DC-Bürstenmotor nutzt. Wie bekannt, erzeugen > DC-Bürstenmotoren durch Bürstenfeuer und Schaltvorgänge erhebliche > hochfrequente Störungen (HF/EMI). Solche Motore sind relativ einfach zu entstören. Verdrosseln und Abblockkondensatoren, geschickte Leitungsführung. Aber besser sind BLDC-Motoren. Vermeiden auch das Wartungsproblem mit den Bürsten. Du must jedesmal danach das Gehäuse dicht kriegen..... > > Im realen Betrieb befindet sich das gesamte Antriebssystem jedoch > vollständig unter Wasser. Wasser (insbesondere Süß- und Salzwasser) > wirkt aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften stark dämpfend auf > elektromagnetische Abstrahlung. U-Boot Modellbauer senden mit ihrer Funkfernsteuerung auch in Süßwasserseen. Trick dabei: Fahrzeugantenne und Sendeantenne sind Unterwasser, die Grenzfläche Wasser/Luft erzeugt wegen des großen Unterschiedes in den relativen Dielektrizitätskonstanten eine Totalreflexion. Die Antennenlänge muss/kann dabei auf die langsamere Wellenausbreitung im Wasser angepasst werden, und kann dadurch deutlich kürzer ausfallen. Süßwasser hat einen sehr kleinen Leitwert, und dämpft HF nur wenig. Salzwasser hat einen deutlich höheren Leitwert und dämpft dadurch stärker. Du musst also die EMV Entstörungen auch für den Fall dass das ganze Unterwasser ist mit berücksichtigen. Noch ein Grund dafür: Dein Antriebssystem soll sich auch nicht selber stören. Du wirst auch dort Elektronik haben, und wenn es nur Dein eigenes Batteriemanagementsystem des Antriebes ist. Das willst Du auch nicht stören. Wenn Du dann noch Sensorik für irgendwas anderes hast, die soll auch nicht gestört werden. > Wäre es aus regulatorischer oder technischer Sicht denkbar, das System > so auszulegen, dass: > - der Motor nur bei erkanntem Wasserkontakt freigegeben wird (z. B. über > Drucksensor, Wassersensor), > - und das System bei EMV-Messungen in Luft automatisch im > Motor-Aus-Zustand verbleibt? > > Damit würde der geprüfte Zustand dem tatsächlich zulässigen > Betriebszustand entsprechen und somit die EMV Grenzen einhalten. > Mich interessiert, ob jemand Erfahrungen mit ähnlichen Konzepten oder > Rückmeldungen von EMV-Laboren hat. Nein. Das ist unrealistisch. Du möchtest eventuell auch außerhalb des Wassers testen, ob die Schraube dreht. Du machst Wartung und willst etwas testen, auch außerhalb des Wassers. Woran willst Du sicher erkennen, ob Du außerhalb des Wassers bist? Schwimmer oder Pilotrohr? Luftblasen oder starker Wellengang/Luftsprünge können diese Erkennung gut stören. Wenn die Erkennung über die Benetzung erfolgen soll, langt ein Spritzer, und es dauert dann bis zum vollständigen trocknen, dass wieder "ausserhalb des Wassers" erkannt wird. Temperatur bzw. Wärmeabfuhr durch das Wasser ist auch problematisch. Du fährst durch stark unterschiedlich warmes Wasser, und Dir geht der Motor aus. Setz Dich hin und entstöre das Teil. Das ist weniger schwer als Du denkst. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.l02.de
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@berndwiebus: Danke für deinen konstruktiven Beitrag. Ich stimme dir zu, es gibt wohl keinen Weg an der Entstörung vorbei.
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Elguerrero schrieb: > Ich stimme dir zu, es gibt wohl keinen Weg an der Entstörung vorbei. Schau da nach. Das Rad muss nicht neu erfunden werden: Karl B. schrieb: > Ein E-Auto dürfte ja auch nicht unbedingt störungsarm sein. > Und da hat man diese Problematik glänzend gelöst. > Dort mal abgucken, wie die das gemacht haben. ciao gustav
Karl B. schrieb: > Ein E-Auto dürfte ja auch nicht unbedingt störungsarm sein. > Und da hat man diese Problematik glänzend gelöst. > Dort mal abgucken, wie die das gemacht haben. Wieviele E-Autos mit Bürstenmotoren kennst Du? Kinderspielzeuge mit vmax=6km/h zählen nicht. Sowas kann man sich eher bei einem Rasierer oder einem batteriebetriebenen Ventilator ansehen, da sind es die üblichen Cs direkt am Motor.
Elguerrero schrieb: > Im realen Betrieb befindet sich das gesamte Antriebssystem jedoch > vollständig unter Wasser. Wasser (insbesondere Süß- und Salzwasser) > wirkt aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften stark dämpfend auf > elektromagnetische Abstrahlung. überschätze das mal nicht... EMV fängt grundsätzlich bei 9kHz an...da kann man auch mit u-booten über größere Distanz kommunizieren. Bernd W. schrieb: > Elguerrero schrieb: >> Ich entwickle ein batteriebetriebenes Unterwasser-Antriebssystem für >> Wassersport, das einen DC-Bürstenmotor nutzt. Wie bekannt, erzeugen >> DC-Bürstenmotoren durch Bürstenfeuer und Schaltvorgänge erhebliche >> hochfrequente Störungen (HF/EMI). > > Solche Motore sind relativ einfach zu entstören. Verdrosseln und > Abblockkondensatoren, geschickte Leitungsführung. > Aber besser sind BLDC-Motoren. Vermeiden auch das Wartungsproblem mit > den Bürsten. Du must jedesmal danach das Gehäuse dicht kriegen..... full ACK! Im übrigen: Bei EMV wird worst-case getestet wenn möglich und realistisch. Wenn "luftsprünge" möglichs sind, dann könnte man auch im trockenen testen. Ob realistisch, muss im Normalfall der Entwickler entscheiden. Wassersport ist mir tatsächlich noch nicht in den Normen untergekommen... Boote wurden oben zwar genanne... ob das da reinfällt müsste man in den Definitionen gegenchecken. 73
Hmmm schrieb: > Wieviele E-Autos mit Bürstenmotoren kennst Du? Kinderspielzeuge mit > vmax=6km/h zählen nicht. Ist noch nicht so lange her, da hatten die auf 45km/h limitierten Autos Bürstenmotore drin. Und auf so manchem Golfplatz gibt es die auch noch. Hergestellt werden solche Motore ja nach wie vor, auch mit mehreren kW Nennleistung.
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