Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
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Elektrotechnik
EMV-Sicherheit im Feld
ep4/2001, 2 Seiten
Notwendigkeit Jede stromdurchflossene Leitung erzeugt ein magnetisches Feld das andere Komponenten beeinflusst. Typische Störquellen sind beispielsweise moderne Frequenzumrichter und getaktete Stromversorgungen, bei denen hohe Frequenzen und steile Flanken zu erheblichen Störemissionen führen. Bei jedem Abschalten von Motoren, Magnetventilen und Schützen oder anderen Induktivitäten entsteht durch die plötzliche Stromänderung eine hohe Spannungsspitze. Diese kann leicht über 1000 Volt betragen. Diese hohe und vor allem hochfrequente Spannung kann zu Störungen im Schaltelement führen. Sie kann sich auch durch Induktion auf andere Stromkreise auswirken und empfindliche elektronische Bauteile zerstören oder übertragene Signale verfälschen. Mit etwas Grundlagenwissen und entsprechenden Zubehör (Bild ) ist es möglich, die EMV-Sicherheit bereits in der Planungsphase einer Anlage zu berücksichtigen, z. B. durch richtige Leitungsführung. Grundregeln der EMV-gerechten Leitungsführung Getrennte Leitungsführung Lastleitungen sollten prinzipiell von Steuer- und Sensorsignalleitungen getrennt geführt werden. Die Verlegung in einem gemeinsamen Kabelkanal ist zu vermeiden. Bei stark störenden Leitungen, z. B. Motorleitungen, empfiehlt es sich auf gute Schirmung zu achten. Schirmung Schirme von analogen Signalleitungen sind nur einseitig aufzulegen, Schirme digitaler Signalleitungen dagegen werden beidseitig, flächig aufgelegt. Ungeschirmte Leitungen des gleichen Stromkreises sollten möglichst verdrillt und alle Reserveleitungen auf Masse gelegt werden. Potentialausgleich. Bei Kommunikationsleitungen mit beidseitig aufgelegten Schirmen können Potentialausgleichsströme in Masseschleifen zu erheblichen Störungen führen. Sofern nicht bei jedem Schrank eine direkte niederimpedante Erdanbindung möglich ist, sollte man in größeren Anlagen, zur Vermeidung von Erdausgleichsströmen zwischen den einzelnen Schaltschränken, Potentialausgleichsleitungen verlegen. Der Querschnitt einer solchen Leitung richtet sich nach der Entfernung der Schränke und sollte so groß wie möglich gewählt werden, mindestens 25 mm2. Durchgehende Schirmung. Bei allen geschirmten Leitungen ist auf durchgehende Schirmung zwischen allen Gehäusen ohne Unterbrechung zu achten. Ungeschirmte Zwischenstücke sind EMV-Lecks und können die Schirmwirkung gänzlich zunichte machen. EMV-gerechte, geschirmte Leitungen gibt es heute nahezu für jeden Anwendungsfall. Verbindungstechnik Passende Verschraubungen garantieren unter allen Betriebsbedingungen einen guten Kontakt zum Schirm, da z. B. das Abschirmgeflecht mit einem Kunststoffeinsatz auf den Verschraubungsboden gedrückt wird. Schützen lassen sich Leitungen durch Schutzschläuche: PVC-Schläuche mit feuerverzinktem Stahlgeflecht beispielsweise können hohe EMV-Sicherheit bieten und widerstehen gleichzeitig glühenden Metallteilen. Messsignale wandeln Besonders störanfällig sind analoge Messsignale. Sie sollten deshalb nicht als Spannungssignale über längere Strecken übertragen werden, denn die hochohmigen Signaleingänge bieten kaum Schutz gegen EMV-Störungen. Auf der sicheren Seite ist man, wenn die Elektropraktiker, Berlin 55 (2001) 4 332 Report EMV-Sicherheit im Feld Gemäß der DIN VDE 0870 darf sich eine elektrische Einrichtung weder von elektromagnetischen Störern beeinflussen lassen, noch darf sie selbst andere Geräte oder Einrichtungen beeinträchtigen. Die Folgen sind nicht nur ärgerlich, sondern auch kostspielig: Maschinen können plötzlich stillstehen, Computer abstürzen oder Daten fehlerhaft übertragen werden. Einige praktische Tipps zeigen, wie man diese Probleme im Steuerungsbau lösen kann. Signale mit Messwertwandlern (Bild ) in wesentlich störsichere Stromsignale oder gar Digitalsignale umsetzt werden. Dazu ist der Wandler möglichst nahe am Sensor zu platzieren und die Messsignale grundsätzlich nur über geschirmte Leitungen zu führen. Dezentralisierung als EMV-Konzept Vieles spricht in diesem Zusammenhang auch für die moderne Feldbustechnik, denn durch die starke Dezentralisierung werden die Leitungslängen zu Sensoren und Aktoren und damit die EMV-Koppelstrecken deutlich verkürzt. Mit Feldbussystemen erreicht man daher meist bessere EMV-Eigenschaften als bei herkömmlicher Parallelverdrahtung. Über die Hardware für die konkrete Realisierung brauchen sich Anwender heute kaum noch den Kopf zerbrechen. Viele Hersteller bietet entsprechende EMV-gerechte Buskomponenten, einschließlich der für dezentrale Steuerungsstrukturen notwendigen „Vor-Ort-Intelligenz“, als Komplettlösung an. RC-Entkopplungen sind in die Anschaltbaugruppen bereits integriert. Sie sind für die meisten Feldbussysteme vorgeschrieben. RC-Entkopplungen verhindern, dass über die Schirmung der Busleitung durch Masseschleifen Störungen entstehen. In Bussystemen ersetzen zudem immer häufiger Lichtwellenleiter die gewohnten Kupferleitungen und bieten damit bestmöglichen Schutz gegenüber den Störsignalen. Die Lichtwellenleiterstrecke ist völlig störunempfindlich. Die Wandlung der Lichtsignale in elektrische erfordert jedoch in der Regel eine hohe Verstärkung der Empfangssignale. Bei der Platzierung der Wandlerbausteine sollte man das beachten. D. Homburg, E.-C. Reiff Elektropraktiker, Berlin 55 (2001) 4 333 Report Messwertwandler setzen Messsignale in störsichere Stromsignale oder Digitalsignale um Fotos: Fa.Lütze Schütze und Magnetventile beschaltet man zur Vermeidung der Störspitzen mit RC-Gliedern, Dioden oder Varistoren Technik Verlag Direkt-Bestell-Service: Tag & Nacht 030/4 2151- 3 25 · Fax 030/4 2151-4 68 HUSS-MEDIEN Gmb H, Versandbuchhandlung, 10400 Berlin B U C H - T I P P ! Hans-Friedrich Hoyer 444 Fragen und Antworten zur Gesellenprüfung für das Elektrohandwerk 160 S., 400 Bilder, Bestell-Nr.: 3-341-01200-1 DM 39,80 EMV-Kurs im Internet: www.rittal.de/de/service/ Rittal Kolleg/EMV/index.html www.elektropraktiker.de
Autoren
- D. Homburg
- E.-C. Reiff
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