Änderung Anlage V BeschussV vom 01.04.2008

Anlage V BeschussV a.F. (alte Fassung)
in der vor dem 01.04.2008 geltenden Fassung

Anlage V BeschussV n.F. (neue Fassung)
in der am 01.04.2008 geltenden Fassung
durch Artikel 4 G. v. 26.03.2008 BGBl. I S. 426

(Textabschnitt unverändert)

Anlage V Grenzwerte für Elektroimpulsgeräte nach § 15 Abs. 5

1 Dauer der Anwendung (Entladezeit) bis 4 s

Stromstärke (Körperstrom) I_eff* ≤ 500 mA (Lastwiderstand 1.000 Ohm) bei einer Impulsdauer t ≤ 0,1 ms und Impulsfrequenz ≤ 50/s

und

Spezifische Energie* ≤ 5 x 10^-3 A²s

[* = I²_eff t (I_eff = Körperstrom (Elektrodenstrom) Effektivwert)]

2 Dauer der Anwendung (Entladezeit) bis 10 s

Stromstärke (Körperstrom) I_eff* ≤ 300 mA (Lastwiderstand 1.000 Ohm) bei einer Impulsdauer t ≤ 0,1 ms und Impulsfrequenz ≤ 50/s

und

Spezifische Energie* ≤ 5 x 10^-3 A²s

[* = I²_eff t (I_eff = Körperstrom (Elektrodenstrom) Effektivwert)]

3 Dauer der Anwendung (Entladezeit) bis 100 s

Stromstärke (Körperstrom) I_eff* ≤ 50 mA (Lastwiderstand 1.000 Ohm) bei einer Impulsdauer t ≤ 0,1 ms und Impulsfrequenz ≤ 50/s

und

Spezifische Energie* ≤ 5 x 10^-3 A²s

[* = I²_eff t (I_eff = Körperstrom (Elektrodenstrom) Effektivwert)]

(Text alte Fassung)

4 Messschaltung zur Prüfung der Werte in den Nummern 1 bis 3

Eine Messschaltung zur Ermittlung der Parameter von Elektroimpulsgeräten ist in Bild 1 dargestellt. Der Prüfling (Elektroimpulsgerät) wird an eine Funkenstrecke (z. B. Spitze-Spitze) angeschlossen, deren Schlagweite justierbar ist und die entsprechend den Elektrodenabständen des Elektroimpulsgerätes eingestellt wird. Die andere Seite der Funkenstrecke wird an einen hochspannungsfesten Widerstand (ca. 1 kOhm) angeschlossen, der als Hochspannungsteiler aufgebaut (Hochspannungswiderstand R_HV und Niederspannungswiderstand R_L) sein kann. Der Gesamtwiderstand R_HV + R_L soll 1 kOhm betragen und das Teilungsverhältnis (R_HV + R_L)/R_L dem Eingangsspannungsbereich des verwendeten Digitalrekorders entsprechen, der an dem Niederspannungswiderstand angeschlossen wird.

Bild 1: Messaufbau zur Bestimmung von Parametern von Elektroimpulsgeräten

5 Parameter und deren Grenzwerte

Die Grenzwerte für die im Folgenden aufgeführten Parameter sind der oben genannten Anlage V zu entnehmen.

5.1 Dauer der Anwendung (Entladezeit)

Das Musterelektroimpulsgerät liefert repetierende Impulse, d. h. es wird an den Elektroden eine exponentiell ansteigende Spannung erzeugt, die dann bei Erreichen einer dem Elektrodenabstand des Gerätes entsprechenden Durchschlagspannung die Funkenstrecke zündet und zusammenbricht. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange bis die Dauer der Anwendung erreicht ist.

5.2 Stromstärke (Körperstrom)

Das Elektroimpulsgerät wird über eine Funkenstrecke mit einem 1 kOhm Widerstand belastet. Die dann bei einem Durchschlag fließende elektrische effektive Stromstärke wird mit Körperstrom bezeichnet:

5.3 Impulsdauer

Die Dauer der Impulse (Dauer des Durchschlages) wird mit t bezeichnet. Da keine Definition für die Bestimmung angegeben ist, wurde als Impulsdauer das Zeitintervall bestimmt, in dem jeweils die 10 % bzw. 50 % Werte bezogen auf den Maximalwert des Stromimpulses durchquert werden.

5.4 Impulsfrequenz

Die Impulsfrequenz f errechnet sich gemäß Nummer 3.2 aus der Periodendauer T:

5.5 Spezifische Energie

Die 'spezifische Energie' wird in der oben genannten Anlage V mit

bezeichnet. Es handelt sich hier nicht um eine Energie im physikalischen Sinn. Für die Berechnung dieser Größe ist laut Anlage V das Quadrat der effektiven Stromstärke multipliziert mit der Impulsdauer zu bestimmen. Sicherheitshalber wird bei den unten aufgeführten Messergebnissen auch der mögliche Kennwert

angegeben, der im Zusammenhang mit dem Effektivwert der Stromstärke sinnvoll erscheint.

6 Messergebnisse

Abweichend von der Messschaltung nach Bild 1 wurde zur einleitenden Darstellung von Messergebnissen mit einem kapazitiven Hochspannungsteiler der zeitliche Verlauf der Spannung direkt an den Elektroden der Funkenstrecke ohne Belastung mit dem 1 kOhm Widerstand gemessen und in Bild 2 dargestellt.

Bild 2: Zeitlicher Verlauf der Spannung an den Elektroden des Elektroimpulsgerätes

Aus dem Verlauf lässt sich die maximale Spannung von 17 kV und die Periodendauer von 86 ms bzw. die Impulsfrequenz von 11,6 Hz ablesen. Bei genügend langer Aufzeichnung ließe sich auch die Dauer der Anwendung (Entladezeit) ablesen. Bei dem hier untersuchten Muster ist eine Angabe der Dauer der Anwendung nicht sinnvoll, weil die Impulsfolge manuell durch Drücken einer Taste ausgelöst wurde und zeitlich nicht begrenzt war. Ebenfalls ohne Belastung mit dem Widerstand wurde die in Bild 3 dargestellte elektrische Stromstärke von maximal 345 A und einer Impulsdauer von 340 ns (10 % Durchgänge) bzw. 210 ns (50 % Durchgänge) mit Hilfe einer Rogowski-Spule gemessen.

Bild 3: Elektrische Stromstärke beim Durchschlag ohne Belastungswiderstand

Mit der Schaltung nach Bild 1 kann der Spannungsverlauf an den Elektroden der Funkenstrecke nicht gemessen werden, sondern lediglich mit einem geeigneten Hochspannungstastkopf der Spannungsabfall über dem Belastungswiderstand bzw. der Spannungsverlauf an dem Widerstand R_L. Beide Verläufe sind proportional zu der durch den Belastungswiderstand fließenden elektrischen Stromstärke. Bild 4 zeigt den zeitlichen Verlauf dieser Stromstärke mit einem Maximalwert von 13 A und einer Dauer von 6 µs (10 % Durchgänge) bzw. 2 µs (50 % Durchgänge).

Bild 4: Elektrische Stromstärke durch den Belastungswiderstand

Durch Quadrierung und Integration erhält man einen Wert von 0,26 • 10^-3 A²s. Die Impulsfrequenz betrug ca. 5 Hz, bzw. die Periodendauer T = 0,2 s. Nach Nummer 3.2 folgt hieraus für den Effektivwert der Stromstärke I_eff = 0,035 A. Die 'spezifische Energie' wird nach Nummer 3.5 für die Impulsdauer t = 2 µs zu 2,6 • 10^-9 A²s, für t = 6 µs zu 7,8 • 10^-9 A²s und für T= 0,2 s zu 0,26 • 10^-3 A²s berechnet.

7 Messunsicherheit

Die Messunsicherheit für die Spannungs-, Stromstärke- und Zeitmessung beträgt u = 3 % (k = 2). Da allerdings die Parameter des Mustergerätes insbesondere durch die Einstellung des Elektrodenabstandes der externen Funkenstrecke in weiten Bereichen streuen, kann hier ohne eine eindeutige Definition der Messbedingungen keine Angabe zur Messunsicherheit gemacht werden.

(Text neue Fassung)

4 Spezifische Energie

Die 'spezifische Energie', die sich auf Einzelimpulse bezieht, wird in den Nummern 1 bis 3 mit

I²_eff • T

bezeichnet. Es handelt sich hier nicht um eine Energie im physikalischen Sinn. Für die Berechnung dieser Größe ist das Quadrat der effektiven Stromstärke multipliziert mit der Periodendauer zu bestimmen.

5 Begrenzung der Anwendungsdauer

Die Geräte sollen sich nach der genannten Dauer der Entladezeit selbsttätig abschalten. Eine erneute Auslösung des Elektroimpulses vor Ablauf von 2s nach der Abschaltung soll nicht möglich sein.