Typische EMV-Störquellen
in Industrie und Automation
Typische EMV-Störquellen
In zahlreichen Untersuchungen konnte in den letzten Jahren eine immer stärkere Belastung des PA-Systems (Potentialausgleichssystem) mit hochfrequenten Strömen festgestellt werden. Die Ursachen dafür sind schnell auszumachen, wenn man die zunehmende Anzahl von drehzahlgeregelten Antrieben bei einem gleichzeitig steigenden Automatisierungsgrad der Maschinen/Anlagen betrachtet.
Starke und höherfrequente Ströme, wie sie beispielsweise durch Frequenzumrichter erzeugt werden, sind eine Hauptursache für EMV-Störungen. Es kommt zu Feldbelastungen, wie die folgende Abbildung verdeutlicht.
Sobald sich ein elektrischer Leiter in einem sich ändernden Magnetfeld befindet, kommt es zur Induktion. In diesem Beispiel führt dies zu einem Schirmstrom auf der Bus-Leitung. Weitläufig ist diese Problematik bekannt und wird durch geschirmte Leitungen, räumlich getrennte Verlegung bzw. Trennstege in den Kabeltrassen minimiert.
Leistungselektronik, Schaltvorgänge (Schütze) und Potentialunterschiede sind weitere typische Störquellen. Prinzipiell gilt:
- je höher die Frequenz, desto mehr EMV-Störungen
- je unharmonischer der Verlauf (Rechteck statt Sinus), desto mehr EMV-Störungen
Eine wesentliche aber weitläufig unbewusste und vernachlässigte Ursache zu hoher Belastung des vorhandenen Potentialausgleichssystems (z.B. Kabelschirme) sind falsche oder unterdimensionierte Rückstrompfade. Mit zunehmender Automatisierung steigen die Anforderungen an Geschwindigkeit und Regelgenauigkeit der Antriebe. Durch immer schneller werdende Impulse und somit steigende Frequenzen hat der Einfluss von Streukapazitäten auf die Entstehung von höherfrequenten vagabundierenden Strömen enorm an Bedeutung gewonnen (beispielsweise in der Zuleitung von einer Phase auf den Schutzleiter). Besonders bei unsymmetrischen Motorleitungen kommt es innerhalb der Leitungen zur Induktion auf den PE (Ipe). Diese entstandenen Ströme fließen zur Quelle (Umrichter bzw. die Motorleitung selbst) zurück und nehmen dabei stets den Weg der geringsten Impedanz. Hierbei ist festzustellen, dass nicht selten Schirmverbindungen von industriellen Datenkabeln oder auch Mess-/Sensorleitungen (die parallel zum Potentialausgleich oder zu den Erdverbindungen liegen) von diesen höherfrequenten Ausgleichsströmen durchflossen werden und es zu Störungen der angeschlossenen Peripherie kommt.
Um die beschriebenen Problematiken beherrschen zu können, ist die Verwendung symmetrischer Motoranschlussleitungen, gepaart mit einer fach- und sachkundigen Ausführung eines geeigneten Erdungs- und Potentialausgleichssystems, eine notwendige Grundlage.
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