Hohspannungstechnik & EMV
Moodle-Kurs: https://moodle.hs-duesseldorf.de/course/view.php?id=1215
Regelsemester: 4 u. 5
Dozent: Prof. Dr. Stephan Schoft
Arbeitsaufwand: Präsenzzeit 120h, Selbststudium 180h
Leistungspunkte: 10
Inhalt:
Themenschwerpunkte im Bereich der Hochspannungstechnik:
Erzeugung und Messung hoher Wechsel-, Gleich- und Stoßspannungen
Grundlagen elektrischer Felder
Gasdurchschlag und Durchschlag in flüssigen und festen Isolierstoffen
Teilentladungen und Verlustfaktor elektrischer Isolierstoffe
Wellenvorgänge auf Leitungen
Überspannungs- und Blitzschutz, Schaltvorgänge
Grundlagen hochspannungstechnischer Konstruktionen
Themenschwerpunkte im Bereich Elektromagnetische Verträglichkeit:
Verständnis von Grenzkurven über die mathematische Ableitung der Einhüllenden von Frequenzspektren, Veranschaulichung des Störabstands, Oberschwingungen in elektrischen Netzen und deren Auswirkung in unterschiedlichen Netzformen, Beschreibung der Kopplungswege über das Störquellen-Störsenken-Modell und Gegenmaßnahmen Anwendung von EMV-Messverfahren zur EMV-Impulsprüfung, EMV-HF-Prüfungen, und zur Messung von Oberschwingungen und Powerquality.
Lernziele/ angestrebte Kompetenzen:
Die Studierenden erwerben Kenntnisse über elektrische Feldverteilungen. Sie sind befähigt, die elektrische Festigkeit von Gasen, flüssigen und festen Isolierstoffen zu erklären und entsprechende hochspannungstechnische Konstruktionen zu verstehen und zu bewerten. Sie sind in der Lage, hochspannungstechnische Prüfaufbauten zu konzipieren und zu dimensionieren.
Die Studierenden sind befähigt elektromagnetische Phänomene messtechnisch zu erfassen und zu bewerten. Die Kopplungswege und Störursachen können identifiziert werden. Grundkenntnisse über entsprechende Gegenmaßnahmen wie Filter, Entkopplung und Schirmung sind vorhanden. Einfache transiente Vorgänge auf Kabeln und Leitungen können berechnet und analysiert werden. Die Studierenden haben Grundkenntnisse der gesetzlichen Grundlagen, Konformitätsbewertungsverfahren (CE-Kennzeichnung) und der spezifischen Normen. Die Studierenden sind in der Lage, grundlegende Blitzschutz- und EMV-Konzepte zu erarbeiten.
Praktikum Hochspannungstechnik & EMV I:
Nach erfolgtem Praktikum (Testat) kennen die Studierenden die Vorschriften zur sicheren Arbeitsweise mit Hochspannung im Labor sowie die auftretenden Gefahrenquellen. Die Studierenden sind befähigt besagte Sicherheitsvorschriften anzuwenden und strikt einzuhalten.
Sie sind in der Lage, grundlegende Versuche zur Erzeugung und Messung von Hochspannung zu verstehen, selbstständig im Labor sicher durchzuführen und die Versuchsergebnisse zu interpretieren.
Die Studierenden sind befähigt, Problemstellungen aus den Bereichen Isolationskoordination, Teilentladungen und Konstruktion von Hochspanungsbauteilen selbstständig zu analysieren und zu lösen.
Sie sind in der Lage, Messungen zum Nachweis der dielektrischen Festigkeit, des Verlustfaktors und von Teilentladungen durchzuführen, die Ergebnisse zu beurteilen und Maßnahmen zur Konstruktion von hochspannungstechnischen Bauteilen vorzuschlagen.
Sie können Prüfprotokolle erstellen und verstehen die Bedeutung rückführbarer Messergebnisse im Labor.
Praktikum Hochspannungstechnik & EMV II:
Nach erfolgtem Praktikum (Testat) können die Studierenden die grundlegenden EMV-Gesetze und -Vorschriften zur Messung und Reduzierung von feld- und leitungsgeführten Störgrößen anwenden. Sie sind in der Lage, einfache Versuche der Störmesstechnik zu verstehen, selbstständig im Labor sicher durchzuführen und die Versuchsergebnisse zu interpretieren. Sie sind in der Lage, einfache Problemstellungen aus den Bereichen Überspannungsschutz und EMV-gerechter Schaltungsaufbau zu analysieren und zu lösen. Sie sind in der Lage, Messungen zur EMV durchzuführen und quantitative Maßnahmen zur Reduzierung von Störgrößen zu berechnen. Sie können ein Prüfprotokoll führen und verstehen die Bedeutung reproduzierbaren Arbeitens im Labor.
Vorkenntnisse: Grundlagen der Elektrotechnik I und II. Mathematische Grundlagen der Fourier-Reihenentwicklung und deren Anwendung, komplexe Zahlen, Integral- und Differentialrechnung, Physik und Werkstoffe der Elektrotechnik
Prüfungsform und Prüfungsdauer: Klausur (120 Min.)
Prüfungsvoraussetzungen: Bestandenes Praktikum (Testat) „Hochspannungstechnik“ und bestandenes Praktikum (Testat) „EMV“
Literaturempfehlung:
Küchler: Hochspannungstechnik, Springer
Kind, D: Einführung in die Hochspannungsversuchstechnik, Vieweg
Beyer, Boeck, Möller, Zaengl: Hochspannungstechnik, Springer
Schwab: Elektromagnetische Verträglichkeit, Springer
Kohling, A.: EMV, VDE Verlag
Peier: Elektromagnetische Verträglichkeit, Hüthig Buch Verlag
Gonschorek, Singer: Elektromagnetische Verträglichkeit, Teubner
Anmerkungen: Die zweisemestrige Veranstaltung ist wie folgt aufgeteilt: WiSe (2V, 1Ü, 1P) und SoSe (2V, 1Ü, 1P)
