Schirmanschluss für Motoren und Umrichter

Frage:
Im Rahmen eines Schaltschrank-Seminars empfahl der Seminarleiter, bei frequenzgeregelten Motoren den Schirm der Motorleitung nur am Frequenzumrichter aufzulegen und nicht am Motor. Aus meiner Sicht soll so verhindert werden, dass der Schirm als Schutzleiter missbraucht wird und durch hohe Schutzleiterströme „abbrennt“. Bei unseren Anlagen wird das nicht der Fall sein und ich habe klar angewiesen, dass bei Motorleitungen, egal welcher Motortyp angesteuert wird, der Schirm beidseitig aufzulegen ist, um zu gewährleisten, dass keine Störspitzen ausgesendet werden. Die Leseranfrage „Schirmanschluss an Drehstrommotoren und Frequenzumrichtern“ in ep 4/2014 [1] ist mir sehr wohl bekannt, beantwortete aber meine Fragestellung nicht abschließend.

Antwort:
Vorweg. Ich bin doch ein wenig überrascht, dass der Anfragende mit der damaligen Antwort [1] noch Probleme hat. Eigentlich ist doch in meiner Antwort, eine klare Aussage enthalten, und zwar, dass man bei höherfrequenten Störungen (Störeinkopplungen, Störabstrahlungen) einen Schirm zu verwenden hat, der beidseitig mit dem Erd- bzw. Schutzleiterpotential zu verbinden ist. Wenn der Schirm als Schutzleiter verwendet wird, muss er natürlich auch entsprechend „stromtragfähig“ sein. Diese Vorgaben sind in allen relevanten Herstellerunterlagen zu finden.

Beispielhaft ein diesbezüglicher Absatz aus „Technisches Handbuch G120P Frequenzumrichter“ Herausgegeben von der Firma Siemens [2]: „Legen Sie die Schirme an beiden Enden möglichst breitflächig und mit optimaler elektrischer Leitfähigkeit auf die geerdeten Gehäuse auf.“

Diese Unterlage enthält auch noch andere wichtige Hinweise zum Thema EMV.

Schutzleiterströme. Fakt ist, dass der Schutzleiter/der Schirm nicht „abbrennen“ dürfte, da normativ die Schutzleiterströme begrenzt sind/begrenzt sein müssen. Das gilt unabhängig davon, ob dafür ein Leiter oder ein Schirm als Schutzleiter verwendet wird oder nicht. Bei Festanschluss dürfen die Schutzleiterströme im Normalfall nicht mehr als 10 mA betragen. Sollten höhere Ableitströme auftreten, dann sind entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, z. B. den Schutzleiter (und somit auch den Schirm, wenn er zusätzlich als Schutzleiter verwendet wird) auf 10 mm² Cu zu ertüchtigen. Siehe hierzu Abschnitt 516 von DIN VDE 0100-510 (VDE 0100-510) [3], bzw. Abschnitt 543.7 von DIN VDE 0100-540 (VDE 0100-540) [4].

Störeinkopplungen. Bei empfindlichen Signalleitungen muss ggf. ein zusätzlicher Potentialausgleichsleiter zum beidseitig geerdeten Schirm verlegt werden. Damit wird erreicht, dass Schutzleiterströme/Fehlerströme im Schirm reduziert werden. Siehe hierzu Abschnitt 444.4.4.2 i) von DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444) [5]. Weitere Informationen sind im Anhang H von DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1):2019-06 [6] enthalten

Frequenzumrichter-Motorkabel. Bei solchen Einrichtungen soll in erster Linie eine Störabstrahlung verhindert werden. Somit müssen nach Abschnitt 444.4.4.2 f) von DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444) [5] symmetrische Mehraderkabel oder -leitungen (z. B. geschirmte Kabel und Leitungen mit getrennten Schutzleitern) für die elektrischen Verbindungen, zwischen den Umrichtern und Motoren bei frequenzgesteuerten Antrieben, vorgesehen werden.

Zusätzliche Hinweise sind z. B. auch in der DIN EN 61800-3 VDE 0160-103) [7] enthalten.

Analogsignale. Hier will man Schirmströme vollständig vermeiden, daher werden in solchen Fällen, wie ich auch schon in der damaligen Antwort [1] ausgeführt hatte, die Schirme meist nur einseitig aufgelegt.

Fazit. Zumindest wenn es der Hersteller nicht anders vorgibt, müssen Kabel/Leitungen zwischen Frequenzumrichter und Motor geschirmt ausgeführt und der Schirm beidseitig mit Schutzleiterpotential verbunden werden.

Das schließt nicht aus, dass aus EMV-Gründen bzw. wegen möglicher Netzrückwirkungen weitere Maßnahmen notwendig sein können, z. B. Netzfilter.

Autor: W. Hörmann

Literatur

[1] Hörmann, W.: Schirmanschluss an Drehstrommotoren und Frequenzumrichtern; Leseranfragen; Elektropraktiker, Berlin 68 (2014) 4, S. 259-260.

[2] G120P Frequenzumrichter, Technisches Handbuch; Building Technologies, Control Products and Systems; Siemens Schweiz AG, 2017-01-24.