Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen Dipl.-Ing. Stefan Schäfer

Fachgebiet 

Hochspannungstechnik 

Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen 

Dipl.-Ing. Stefan Schäfer 

www.hst.tu-darmstadt.de 

EMV / Kapitel 1 - 1 -

Ansprechpartner 

Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen 

FG Hochspannungstechnik 

S3|10 313 

Tel. 16-2529 

E-mail: hinrichsen@hst.tu-darmstadt.de 

Dipl.-Ing. Stefan Schäfer 

FG Hochspannungstechnik 

S3|10 306 

Tel. 16-4495 

E-mail: schaefer@hst.tu-darmstadt.de 

www.hst.tu-darmstadt.de 

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Vorlesungsstoff EMV 

1. Kapitel Grundbegriffe der EMV 1 



4. Kapitel Störquellen 1 [Sch] Kap. 2 

5. Kapitel Störquellen 2, Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen 1 [Sch] Kap. 2, 3 

6. Kapitel 

7. Kapitel 

Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen 2 

Koppelmechanismen und Gegenmaßnahmen 3 

8. Kapitel Entstörkomponenten [Sch] Kap. 4 

9. Kapitel Elektromagnetische Schirme [Sch] Kap. 5 

10. Kapitel Elektromagnetische Beeinflussung biologischer Systeme div. 

11. Kapitel EMV-Mess- und Prüftechnik *) [Sch] Kap. 1 

[Sch] Kap. 3 

VDE-Prüfstelle 

*) VDE-Prüfstelle Offenbach (incl. Laborführung) 

Fachgebiet 



Organisatorisches 

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1 03.04.2008 VL1 

2 10.04.2008 VL2 

3 17.04.2008 VL3 

4 24.04.2008 VL4 

5 01.05.2008 1. Mai + Himmelfahrt 

6 08.05.2008 VL5 

7 15.05.2008 Hinrichsen USA 

8 22.05.2008 Fronleichnam 

9 29.05.2008 Hinrichsen Kroatien 

10 05.06.2008 VL6 

11 12.06.2008 VL7 

12 19.06.2008 VL8 

13 26.06.2008 VL9 

14 03.07.2008 VL10 

19.6. oder 26.6. bei der VDE-Prüfstelle in Offenbach; Anfahrt 11:45, 

Mittagessen dort, mit voraussichtlichem Ende (zurück in Darmstadt) 18 Uhr! 

- Es werden zwei bis drei Ausweichtermine benötigt. 


Vorlesungsstoff EMV/Organisatorisches 

Die Vorlesungsfolien stehen auf der Homepage des 

FG Hochspannungstechnik zum Herunterladen im 

PDF-Format zur Verfügung. 

Username: student 

PW: vorlesung 

Sprechstunden: 

Herr Schäfer: nach Vereinbarung (bzw. spontan) 

Prof. Hinrichsen: nach Vereinbarung 

Übungen: Termine zu klären 

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Literatur – Schwab Vorlage für Vorlesung 

[Sch] Adolf J. Schwab 

Elektromagnetische Verträglichkeit 

Springer, 4. Auflage 1996, 460 S. 

ISBN 3-540-60787-0 

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Kann am FG Hochspannungstechnik 

ausgeliehen werden 

(ca. 20 Exemplare; versch. Auflagen) 


Literatur – Rodewald 

Fachgebiet 




(ca. 5 Exemplare) 

[R] Arnold Rodewald 


Grundlagen Experimente Praxis 

Viewegs Fachbücher der Technik, 1995, 235 S. 

ISBN 3-528-04924-3 


Literatur – Peier 

[P] Dirk Peier 


Problemstellung und Lösungsansätze 

Hüthig, 1996, 222 S. 

ISBN 3-7785-2472-0 

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(ca. 10 Exemplare; Auflage 1990) 


Literatur – Habiger 

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(ca. 5 Exemplare; Auflage 1992) 

[H] Ernst Habiger 


Grundzüge ihrer Sicherstellung in der Geräte- und Anlagentechnik 

Hüthig, 3. Auflage, 1998, 248 S. 

ISBN 3-7785-2092-X 


Weiterführende Literatur 

• H. J. Forst (Herausgeber), Elektromagnetische Verträglichkeit, VDE-Verlag Berlin, 1991 

• H. R. Schmeer (Herausgeber), Elektromagnetische Verträglichkeit, VDE-Verlag Berlin, 

1990 

• Zentrum für Forschung und Technologie der VEB Elektroprojekt und Anlagenbau, Berlin, 

Handbuch Elektromagnetische Verträglichkeit, VDE-Verlag Berlin, 1987 

• D. Stoll, EMC – Elektromagnetische Verträglichkeit, Elitera Verlag Berlin, 1976 

• J. Wilhelm, EMV, VDE-Verlag Berlin, 1981 

• B. Keiser, Principles of Electromagnetic Compatibility, Artech House Inc. Norwood (USA), 

1987 

• J. Wiesinger, P. Hasse, Handbuch für Blitzschutz und Erdung, Pflaum Verlag, VDE- 

Verlag, 1982 

• G. Durcansky, EMV-gerechtes Gerätedesign, Franzis-Verlag, 1991 

• J. J. Goedbloed, Electromagnetic Compatibility, Prentice Hall New York, 1990 

• F. Pigler, Blitzschutz elektronischer Anlagen; Grundlagen und praktische Lösungen, 

Franzis-Verlag, 1998 

(Hinweis: Literatur zur elektromagnetischen Beeinflussung biologischer Systeme siehe VL 10) 

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Begriff der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) 

"Elektrische Spannungen und Ströme beschränken ihre Wirkung 

grundsätzlich nicht nur auf die ihnen zugewiesenen Drähte, 

Leiterbahnen und Bauelemente, sondern sie geben darüber hinaus 

auch noch Energie in die freie Umgebung ab. 

Man kann deshalb grundsätzlich keine elektrische Schaltung bauen und 

in Betrieb nehmen, in der nur Ströme und Spannungen vorkommen, die 

für die Erfüllung der vorgesehenen Aufgaben unbedingt notwendig sind, 

sondern man muss darüber hinaus immer auch noch unbeabsichtigte 

elektrische Vorgänge mit in Kauf nehmen." [R] 

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Bei der Konstruktion eines Gerätes zu beachten [R]: 

• Zum einen müssen die vorgesehenen und absichtlich erzeugten 

Ströme und Spannungen die gestellte Aufgabe möglichst gut erfüllen. 

• Zum anderen muss die Schaltung aber auch so strukturiert sein, dass 

sie die grundsätzlich unvermeidbaren unbeabsichtigten Vorgänge 

verträgt, ohne sich selbst zu stören oder von benachbarten 

Schaltungen beeinträchtigt zu werden. 

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Ursprünglich nur ein Problem der (Rund)Funktechnik: 

- Festlegung von Frequenzen und Sendeleistungen 

- Andere elektrische Verbraucher durften (Rund)Funkempfang nicht stören 

Mit dem Aufkommen der Elektronik und Mikroelektronik Zunahme von 

Geräten und Systemen, die andere beeinflussen, wie auch solcher, die 

durch andere beeinflusst werden. 

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Heutige Definition der EMV nach VDE 0870: 

"Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung, in ihrer elektromagnetischen 

Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, 

zu der auch andere Einrichtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen" 

"Eine Schaltung verhält sich elektromagnetisch verträglich, wenn sie 

• sowohl die von ihr selbst erzeugten als auch die von außen an sie 

herangetragenen unbeabsichtigten Vorgänge verträgt, d.h. dadurch 

nicht gestört wird, und wenn sie 

• sich selbst gegenüber benachbarten Geräten verträglich verhält, d.h. 

seine Nachbarn nicht mit unzuträglichen unbeabsichtigten Vorgängen 

belastet." [R] 

Elektromagnetische Verträglichkeit = EMV 

Electromagnetic compatibility = EMC 

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Typische Sender bzw. Störer: 

• KFZ-Zündanlagen 

• Leuchtstofflampen 

•Universalmotoren 

• Leistungselektronik 

• Schaltkontakte 

• Atmosphärische Entladungen 

•….. 

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Typische Empfänger: 

• Rundfunk- und Fernsehempfänger 

• Automatisierungssysteme 

• Mess-, Steuer- und Regelgeräte 

• Herzschrittmacher 

• KFZ-Mikroelektronik 

• Datenverarbeitungsanlagen 

• Bioorganismen 

•….. 



Aber auch bereits bei 50 Hz …. 

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1 

2 

4 

3 

1,2 gehört zu einem 220-V-Wechselspannungssystem 

Ist 3,4 auch ein 220-V-System mit Belastungswiderständen < 1kΩ, 

so fällt die eingekoppelte Spannung nicht ins Gewicht. 

Ist 3,4 aber beispielsweise eine hochohmig abgeschlossene 

Signalleitung, die mit Spannungen im mV-Bereich arbeitet, so kann die 

eingekoppelte Spannung gefährlich hoch werden. 


Elektromagnetische Beeinflussung (EMB) 

Elektromagnetische Beeinflussung = EMB 

Electromagnetic Interference = EMI 

Definition der EMB nach VDE 0870: 

"Einwirkung elektromagnetischer Größen auf Stromkreise, Geräte, 

Systeme oder Lebewesen" 

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EMB 

Reversible Störungen 

• mangelnde Verständigung beim Telefonieren 

• Knackstörungen (click) durch Einschalten von Geräten 

• … 

Beeinflussungen, die gerade noch 

tolerierbare Funktionsminderungen 

bzw. Beeinträchtigungen bewirken 

EMV / Kapitel 1 - 18 - 

Irreversible Störungen 

Zerstörung elektronischer Komponenten 

• durch elektrostatische Aufladungen 

(Electrostatic discharge: ESD) 

• durch Überspannungen bei 

Blitzeinwirkung (Lightning 

Electromagnetic Pulse: LEMP) 

• … 

Beeinflussungen, die zu nicht 

tolerierbaren Fehlfunktionen 

bzw. unzumutbarer Belästigung 

oder Beeinträchtigung führen


Allgemeines Beeinflussungsmodell 

Störquelle 

(Sender) 

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Kopplungsmechanismus 

(Pfad) 

Verfeinerung des Modells im Lauf der Vorlesung ….. 


Störsenke 

(Empfänger)


Störquelle 

(Sender) 

Störquelle 

(Sender) 

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Störsenke 

(Empfänger) 

System 1 System 2 

Intersystem-Beeinflussung 

Intrasystem-Beeinflussung 

Störsenke 

(Empfänger) 

System


Störquelle 

(Sender) 

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Intrasystem-Beeinflussung 

Störsenke 

(Empfänger) 


System 

Beispiele: 

• parasitäre Rückkopplungen in mehrstufigen Verstärkern 

• Signalwechsel auf benachbarten Datenleitungen 

• Induktive Spannungsfälle durch Stromänderungen in Versorgungsleitungen 

• selbstinduzierte Spannungen beim Schalten von Relais und Schützen

EMB – Vermeidung, Abhilfe 

Grundsätzlich ist immer eine ausreichende EMV erzielbar, z.B. durch 

Maßnahmen beim 

• Sender: Schirmung, Spektrumbegrenzung, Leistungsbegrenzung, 

Richtantennen, …. 

• Kopplungspfad: Schirmung, Filterung, Leitungstopologie, optische 

Übertragung, … 

• Empfänger: Schirmung, Filterung, Schaltungskonzept, …. 

Zuerst sollte jedoch die EMV des Senders angestrebt werden 

�� Primärmaßnahmen, 

bevor man an einer Vielzahl von Empfängern 

�� Sekundärmaßnahmen 

vorsehen muss. 

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EMB – Vermeidung, Abhilfe 

(W EMB = Wahrscheinlichkeit des Auftretens von EMB) 

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Quantitative Beschreibung der EMV 

Die für die EMV/EMB interessierenden Größen wie 

• Spannungen 

• Ströme 

• Feldstärken 

• Leistungen 

werden in logarithmischen Verhältnissen dargestellt. 

Vorteile der logarithmischen Darstellung: 

• einfache Erfassung über viele Zehnerpotenzen 

• aus multiplikativen Verknüpfungen werden additive Verknüpfungen: 

( ) 

lg x⋅ y = lgx+ lgy 

• Verhältnisse auch über viele Dekaden lassen sich als Abstände 

(z.B. Störabstände) darstellen 

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⎛ x ⎞ 

lg⎜ = lgx−lgy y 

⎟ 

⎝ ⎠ 



2 Arten logarithmischer Verhältnisse: 

Pegel beziehen Systemgrößen auf einen festen Bezugswert, bei 

Spannungen z.B. auf U 0 = 1 µV. 

� Beispiele: Spannungspegel 

Strompegel 

Leistungspegel 

Übertragungsmaße setzen Ein- und Ausgangsgrößen eines 

Systems ins Verhältnis und dienen der Kennzeichnung der 

Übertragungseigenschaften des Systems. Diese Verhältnisse 

stellen also logarithmierte Werte von Übertragungsfaktoren dar. 

� Beispiele: Leitungsdämpfung 

Schirmdämpfung 

Verstärkung 

Gleichtakt-/Gegentaktdämpfung 

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Für beide Verhältnisse gilt: 

1. Die ins Verhältnis gesetzten Größen müssen 

Frequenzbereichsgrößen sein, d.h. komplexe Amplituden, 

Amplitudendichten etc. 

2. Es werden jeweils nur die Beträge (Scheitel- oder Effektivwerte) 

der Größen ins Verhältnis gesetzt. 

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Pegel mit Hilfe des dekadischen Logarithmus "log 10 " bzw. "lg" 

Spannungspegel: 

Strompegel: 

E-Feldstärkepegel: 

H-Feldstärkepegel: 

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u 

U 

= 20 ⋅lg 

dB (Bezugsgröße: U0 = 1 µV) 

dB 

x 

U0 

µV 

i 

E 

H 

I 

= 20 ⋅lg 

dB (Bezugsgröße: I0 = 1 µA) 

dB 

x 

I0 

µA 

E 

= 20 ⋅lg 

dB (Bezugsgröße: E0 = 1 µV/m) 

dB 

x 

E0 

µV/m 

H 

= 20 ⋅lg 

dB (Bezugsgröße: H0 = 1 µA/m) 

dB 

x 

H0 

µA/m 



Leistungspegel: 

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p 

P 

= 10 ⋅lg 

dB (Bezugsgröße: P0 = 1 pW) 

dB 

x 

P0 

pW 

Anmerkungen: 

1. Historie: Ursprünglich wurde der 

Begriff "Bel" nur für Leistungsverhältnisse 

verwendet: 

dB lg B x P 

p = bzw. 

P0 

Px 

pdB 

= 10⋅lg 

dB 

P 

0 


Alexander Graham Bell, 1847-1922 

2. Da es sich bei den Pegeln um Verhältnisse handelt, sind sie 

streng genommen einheitenlos. Dementsprechend ist das "dB" 

eigentlich keine echte Einheit.


Gewinn (Verstärkung) und Dämpfung: 

Gewinn G = P 2/P 1 

Dämpfung a = 1/G = P 1/P 2 

In logarithmischer Schreibweise: 

P2 

GdB 

= 10⋅lg 

dB 

P 

1 

Tritt die Leistung P 2 am Widerstand R 2 auf und die Leistung P 1 am 

Widerstand R 1, und ist R 2 = R 1 ("Anpassung"), so gilt 

2 

P2 U2 R2 ⎛U2⎞ ⎛U2⎞ GdB 

= 10⋅ lg = 10⋅ lg = 10⋅ 

lg = ⋅lg 

P U R 

⎜ 

U 

⎟ 20 

2 

⎜ 

U 

⎟ 

1 1 1 ⎝ 1⎠ ⎝ 1⎠ 

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2 

R = R R = R 


1 2 1 2 

Achtung: trotz der unterschiedlichen Faktoren gleiche dB-Werte!!


Spannungsverstärkung: 

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U 

U = 2 10 

1 

G 

u 

20 dB 

dB-Zahl 3 6 10 20 40 60 80 100 120 

U 2 /U 1 √2 2 3,16 10 100 1000 10 4 10 5 10 6 

dB-Zahl -3 -6 -10 -20 -40 -60 -80 - 100 - 120 

U 2 /U 1 0,71 0,5 0,316 0,1 0,01 0,001 10 -4 10 -5 10 -6 

Leistungsverstärkung: 

P 

P = 2 10 

1 

G 

p 

10 dB 

dB-Zahl 3 6 10 20 40 60 

P 2 /P 1 2 3,98 10 100 10 4 10 6 

dB-Zahl -3 -6 -10 -20 -40 -60 

P 2 /P 1 0,5 0,25 0,1 0,01 10 -4 10 -6 


Pegel mit Hilfe des natürlichen Logarithmus "ln" 

Statt mit dem dekadischen lassen sich 

Verhältnisse auch mit dem natürlichen 

(Neperschen) Logarithmus ausdrücken: 

U x uNp 

= ln Np 

U 

0 

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1 Px 

pNp 

= ln Np 

2 P 

1 Neper (Np) entspricht damit dem 

Verhältnis U x/U x/U0 = 0 = e. 

Umrechnung von Neper und Dezibel: 

Ux Ux 

ln Np = 20⋅ 

lg dB 

U U 

0 0 

1 Np = 8,686 dB 

1 dB = 0,115 Np 

0 

Spannungs- 

Verhältnis 


John Napier, 1550-1617, Schottland 

Erfinder des Rechenschiebers 

Np-Zahl dB-Zahl 

10:1 2,3 20 

100:1 4,6 40 

1000:1 6,9 60

Störpegel und Störabstand 

Absolute Pegel: Relative Pegel: 

Nutzpegel 

Bezogener 100%-Wert 

des Nutzsignals 

Störschwellenpegel 

Bezogener kleinster Wert 

des Nutzsignals, dessen 

Überschreitung durch 

den Störpegel am 

Empfangsort als Störung 

empfunden wird. 

Störpegel 

Bezogener Wert einer 

Störgröße. 

Obergrenze zulässiger 

Störpegel = Grenzwerte 

für Funkstörungen 

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Störabstand 

Pegeldifferenz 

zwischen Nutzpegel 

und Störschwellenpegel 

Störsicherheitsabstand 

Pegeldifferenz 

zwischen 


und Störpegel 

Übliche Werte des Störabstandes bei Systemen mit analoger 

Signalverarbeitung: 

Messtechnik: 40 dB (entspricht Messfehler < 1%) 

Rundfunk/Fernsehen: 30…60 dB 

Telefon: 10 dB


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Oft nur statistische 

Herangehensweise möglich 

Legen des Verträglichkeitspegels 

so, dass er mit einer bestimmten 

Wahrscheinlichkeit, z.B. 95%, nicht 

überschritten wird und dass die 

Störfestigkeit der Geräte 

grundsätzlich oberhalb dieses 

Pegels liegt. 

Wie hoch der Störschwellenpegel 

eines Geräts über den 

Verträglichkeitspegel gelegt wird, 

(Störsicherheitsabstand) ist eine 

Frage der Bedeutung des Geräts.


Digitale Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie 

unterhalb einer bestimmten Schwelle überhaupt nicht gestört 

und 

oberhalb einer bestimmten Schwelle sicher gestört 

werden. 

Unterscheidung zwischen statischer und dynamischer Störsicherheit: 

Für Störsignale, deren zeitliche Dauer größer ist als die 

Signalverzögerungszeit (delay time) des Schaltkreises, wird die 

Störfestigkeit durch den statischen Störabstand charakterisiert. 

Mit abnehmender Störimpulsdauer sind höhere Störspannungsamplituden 

tolerierbar. 

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Statischer Störabstand digitaler Systeme 

U St …… Störspannung 

U eB …… Eingangsspannung Schaltkreis B 

U aA …… Ausgangsspannung Schaltkreis A 

Fachgebiet 





Mindest- bzw. worst-case 

Störabstände: 

Fachgebiet 



U aL,max und U aH,min 

sind die vom Hersteller 

garantierten Spannungswerte 

für den Low- und High- 

Zustand 

U eL,max und U eH,min 

sind die für eine eindeutige 

Erkennung des Low- und 

High-Zustands erlaubten 

Spannungswerte 

Low-Zustand: U StL = StL = |U eL,max – eL,max – U aL,max| 

aL,max| 

High-Zustand: U StH = StH = |U eH,min – eH,min – U aH,min| 

aH,min|



Fachgebiet 




Dynamischer Störabstand digitaler Systeme 

. . 

Aber: Gefahr der dielektrischen oder thermischen Zerstörung bei sehr kurzen Impulsen hoher Amplitude! 

Fachgebiet 




Dynamischer Störabstand digitaler Systeme 

Kurze Anstiegs- und Abfallzeiten sowie hohe Taktraten erhöhen die 

EMV-Problematik digitaler Schaltungen, da die kapazitiven und 

induktiven Kopplungspfade grundsätzlich frequenzproportionales 

Übertragungsverhalten zeigen. 

Für die störsichere Auslegung 

einer elektronischen Baugruppe 

sollten Schalt- und Verarbeitungsgeschwindigkeiten 

nicht höher 

gewählt werden als unbedingt 

für die Lösung der Schaltungsaufgabe 

erforderlich. 

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Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen Dipl.-Ing. Stefan Schäfer

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