Geschüttelt, nicht gerührt: Umwelt- und EMV-Tests

Welche gesetzlichen Vorgaben muss ein Wechselrichter erfüllen? Vor dieser Frage stehen die Entwicklungsingenieure bei SMA mit jeder Einführung in einen neuen Markt.

Da dies sehr häufig die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) betrifft, ist das Team vom EMV- und Umweltlabor der erste Ansprechpartner. Hier müssen sie eine Vielzahl an Anforderungen bestehen. Von Funktionstests bis Belastungstests. Von der Simulation von Umgebungs- und Netzeinflüssen bis hin zu Bedingungen, die Wechselrichter an ihre Leistungsgrenzen führen – und manchmal bewusst überschreiten.

Physik oder Voodoo

Ein Sunny Island-Wechselrichter in der EMV-Kammer

Die Prüfungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit oder kurz EMV stellen sicher, dass sich verschiedene Geräte am Stromnetz, in Verbindung mit einem SMA Wechselrichter, störungsfrei betreiben lassen. Desweiteren darf es in der Nähe von Sendeanlagen wie z. B. WLAN, Mobilfunk oder Radio weder eine Beeinträchtigung des Senders noch des SMA Produkts geben.

Hierfür gibt es eine ganze Reihe von normativen Vorgaben, die neben den gerade erwähnten Koppelarten auch zwischen den Einsatzorten unterscheidet z. B. einem Wohnhaus gegenüber einem Industriebereich.

Zur Unterstützung der Kolleginnen und Kollegen aus den verschiedenen Entwicklungsabteilungen wurde dieses Labor in den vergangenen Jahren personell massiv verstärkt. Das Interessante an dieser Tätigkeit ist, dass hier alle Produkte von SMA anzutreffen sind. Ganz gleich ob SUNNY BOY, SUNNY ISLAND, HYDRO BOY, WINDY BOY, SUNNY HOME MANAGER, SUNNY WEBBOX aus der Sparte Solartechnik oder Umrichter, Steuerungs- oder Kommunikationsbaugruppen aus der Bahntechnik.

Für die Prüfungen von sehr großen Systemen à la SUNNY CENTRAL sowie Komponenten der SMA Railway Technology verlassen die Kollegen die Räumlichkeiten im Gebäude 4 und nutzen für diese Geräte speziell vorbereitete Prüfplätze.

Außerdem geben die Kollegen Hilfestellung für ein EMV-optimiertes Layout. Um lange Optimierungszeiten kurz vor der Markteinführung zu vermeiden, fließt das Knowhow im frühestmöglichen Entwicklungsstadium ein.

Mit Flugzeug, Bahn oder LKW

Transportsimulation mit dem "Shaker"

Die Bezeichnung Umweltlabor bezieht sich auf Umweltprüfungen abseits der EMV. Hierunter fallen u. a. mechanische Prüfungen und akustische Messungen. Zusätzlich werden Messungen in den Arbeitsbereichen durchgeführt. Dies geschieht um sicher zu stellen, dass eine mögliche gesundheitliche Gefährdung von Kolleginnen und Kollegen durch z. B. zu hohe Lärmpegel oder elektrische bzw. magnetische Felder vor Ort ausgeschlossen ist.

Mechanische Umweltsimulation: 150-fache Erdbeschleunigung

Auf dem Shaker werden Bedingungen simuliert, welche beim Transport oder bei der Montage in der Nähe einer verkehrsreichen Straße oder Bahnstrecke auftreten können. Für Geräte bis zu 160 kg Gewicht und Dimensionen bis zu 750 x 750 mm ausgelegt, wirkt der Schwingtisch mit bis zu 150-facher Erdbeschleunigung auf die Prüflinge ein. So bekommen die Kolleginnen und Kollegen schnell eine Information, an welchen Bauteilen Resonanzen auftreten. Zusätzlich wird auch die Verpackung auf diese Art einem Test unterzogen.

Freier Fall aus 1,20 m Höhe

Verpackte SMA Wechselrichter müssen auch einen Sturz unbeschadet überstehen. In Abhängigkeit der jeweiligen Masse liegt die simulierte Fallhöhe bei uns in maximal 120 cm.

Akustiktest beim Sunny Central 800CP

Akustische Umweltprüfungen

Bei dieser Messung wird der Schallpegel eines SMA Wechselrichters ermittelt. Für die Messungen z. B. an den SUNNY BOY-Wechselrichtern, ist die Absorberkammer sehr gut geeignet. Dort werden die Schallreflektionen eliminiert.
Für die SUNNY CENTRAL-Wechselrichter und die Systeme der SMA Railways Technology wird ein anderes Verfahren angewendet. Die Größe der Absorberkammer ist hierfür nicht ausreichend, so dass die Werte im jeweiligen Prüfbereich ermittelt werden.

Zwei Dinge sollen nicht unerwähnt bleiben.

Zum einen, dass die beiden Kollegen, die die gesamte Kalibrierung bei SMA durchführen bzw. extern beauftragen, ebenfalls in diesem Laborbereich anzutreffen sind. Ich spreche hier von über 6000 Messmitteln (z. B. Multimeter, Spectrum Analyser, Burst-/Surge-Generatoren) und die Anzahl steigt wöchentlich. Ob entwicklungsbegleitende Testverfahren oder serienbegleitende Prüfung, der Einsatz kalibrierter Messmittel ist für valide und normgerechte Testergebnisse zwingend notwendig. Die Kalibrierung nahezu sämtlicher Messmittel erfolgt bei SMA intern im Bereich Prüfmittelüberwachung oder wird von hier koordiniert.

Strenge Zertifizierungsprüfungen

Desweiteren der hohe Qualitätsstandard des EMV-Labors. Dieser spiegelt sich auch in den Akkreditierungen durch UL, Intertek und die DAkkS (nach IEC/ISO 17025 ) wieder. Hierauf sind die Kollegen zu Recht besonders stolz. Das ermächtigt sie die Zertifizierungsprüfungen im Labor durchzuführen. Hierfür ist die konsequente Prüflingsverfolgung erforderlich während der Tests sowie dokumentierte Prüf- und Dokumentationsprozesse. Zudem erfolgt eine jährliche Überprüfung dieser Abläufe. All das soll reproduzierbare Prüfergebnisse zwischen verschiedenen Prüflaboren gewährleisten.

Um die strengen Normen und Richtlinien weltweit anerkannter Prüfzertifikate wie CE-Kennzeichnung in Europa oder die UL-Kennzeichnung für den nordamerikanischen Raum zu erfüllen, arbeitet SMA darüber hinaus eng mit Zertifizierungsunternehmen weltweit zusammen.
Infolge hat SMA als erstes Unternehmen ein UL-Zertifikat für transformatorlose
Wechselrichter erhalten.

Ich bin mir sicher, dass aufgrund immer neuer technischer Anforderungen an die Wechselrichter und die Erschließung neuer Märkte, auf die Kollegen im EMV- und Umwelt-Labor auch in Zukunft noch viele interessante Aufgaben warten.

Detaillierte Informationen zum Thema EMV haben die Kollegen hier zusammengefasst.