fachartikel

EM Entkopplung in Geräteeinbauorten

Zielsetzung

Die  EMV Richtlinie fordert Grenzwerte und deren Nachweis für die Beeinflussung von Geräten durch elektromagnetische Felder im Fernfeld. Für eine optimale Verfügbarkeit von Maschinen ist jedoch die INTRA EMV, die Störbeeinflussung im Nahfeld maßgebend. Die Beeinflussung im Nahfeld ist nicht deterministisch und quantitativ zu bestimmen. In der Praxis ist für den Maschinenbauer hilfreich qualitative Faustwerte für die Entkopplung EM sensibler und stärker störender Geräte und Verkabelungs- Strukturen zu erhalten Praktische Hilfe und Angaben für einen Entkopplungsabstand der Geräte zur Verhinderung von Beeinflussung, geben dabei nur Vorgaben der Hersteller von stark strahlenden Geräten wie FU oder sensiblen Geräten. Sind durch räumliche Einschränkung diese Vorgaben nicht einzuhalten, helfen nur metallische Trennwände zwischen den Einbauorten. Wie diese Maßnahmen auszuführen sind  geben weder Normen vor, noch ist dem Problem durch theoretische Berechnung beizukommen. 

Grundannahmen der Messreihen

Für die Messungen sind die für den Geräteeinbau in einer Maschine typischen räumlichen Gegebenheiten, sowohl für die Einbau Abstände,  als auch die für die für eine mögliche Einkopplung in Leitungsstrukturen maßgebenden Leitungslängen berücksichtigt.

Dafür sind für den Maschinenbau typische Parameter für eine zu betrachtende Maschinenart, als Ausgangspunkt für der Messreihen festzulegen:

• Geometrische Begrenzungen
• Frequenzspektrum
• Bezugsbasis der Entkopplungsdämpfungen

• Anzahl von Komponenteneinbauorte hoch
• Länge Verlegewege hoch

Leitungsentkopplung in Metall Kabelführungssystemen

Zielsetzung

Die in der nationalen und internationalen Normung angegebenen Kabelbündel Abstände in Verlegewegen sind nur sehr grob gestaffelt und je nach Norm für einen bestimmten Einsatzbereich gedacht. Da im Maschinenbau die Platzverhältnisse in Kabelwegen sehr begrenzt sind, sind durch Messungen ein auf den Maschinenbau abgestimmte Abstandsempfehlungen zu ermitteln.

Dabei ist der Einfluss der Art der Verlegewege selbst und der in den Verlegewegen getroffenen Entkopplungsmaßnahmen von Kabelbündel mit verschiedenen Leitungsklassen, wie Abstände der Kabelbündel zueinander , Trennbleche und Deckel auf Kabelkanälen zu untersuchen .

Die Entkopplung in der Messreihe wurde als Transferimpedanz zwischen dem Schirmstrom eines geschirmten Kabels und einer asymetrischen Einkopplung auf eine Leitung im Frequenzbereich bis 100 MHz gemessen. 

Für eine Empfehlung eines typischen Design Entkopplungsmaß als Konstruktionsgrundlage ist immer als  Sicherheitsannahme der  worst case Messwert, d.h. die minmale Entkopplung auch an Resonanzstellen  zu verwenden.

Messanordnung

Der Messaufbau wurde exemplarisch in einem 3m Metallkabelkanal aufgebaut. 

Gemessen wurde die Transfer Impedanz asymetrisch eingespeist auf geschirmte Leitung, zu asymetrisch eingekoppelter Spannung Drahtleitung im Frequenzbereich 10kHZ bis 100 MHz

Leitungsentkopplung in Kabelführungssystemen ohne Massebezug

Die Messergebnisse stellen eine Grundlage für Kabelabstände bei  Verlegung in Schleppketten, Kunststoffkanälen mit Abstand zu Masseflächen, usw. zur Verwendung in EMV Bauvorschriften. 

Zielsetzung

Die in der nationalen und internationalen Normung angegebenen Kabelbündel Abstände in Verlegewegen sind nur sehr grob gestaffelt und je nach Norm für einen bestimmten Einsatzbereich gedacht. Da im Maschinenbau die Platzverhältnisse in Kabelwegen sehr begrenzt sind, sind durch Messungen ein auf den Maschinenbau abgestimmte Abstandsempfehlungen zu ermitteln.

Dabei ist der Einfluss der Art der Verlegewege selbst und der in den Verlegewegen getroffenen Entkopplungsmaßnahmen von Kabelbündel mit verschiedenen Leitungsklassen, wie Abstände der Kabelbündel zueinander , Trennbleche und Deckel auf Kabelkanälen zu untersuchen .

Die Entkopplung in der Messreihe wurde als Transferimpedanz zwischen dem Schirmstrom eines geschirmten Kabels und einer asymetrischen Einkopplung auf eine Leitung im Frequenzbereich bis 100 MHz gemessen. 

Für eine Empfehlung eines typischen Design Entkopplungsmaß als Konstruktionsgrundlage ist immer als  Sicherheitsannahme der  worst case Messwert, d.h. die minmale Entkopplung auch an Resonanzstellen  zu verwenden.

Messanordnung

Der Messaufbau wurde exemplarisch in einem 3m Metallkabelkanal aufgebaut. 

Gemessen wurde die Transfer Impedanz asymetrisch eingespeist auf geschirmte Leitung, zu asymetrisch eingekoppelter Spannung Drahtleitung im Frequenzbereich 10kHZ bis 100 MHz

In Situ Test zur Überprüfung geschirmter Leitungen

Zielsetzung

Geschirmte Leitungen erfahren Degradierung der Schirmwirkung des Schirms im Laufe der Nutzungsdauer durch mechanische Verletzungen oder Veränderung des Schirmaufbaus durch Bewegungen während der Nutzung. Besonders gefährdet sind Leitungen die einer Torsionsbeswegung unterliegen oder kleinen Biegradien unterzogen werden. Ziel eines Testverfahrens soll sein eine Veränderung der Schirmwirkung eines Kabels im eingebauten Zustand gegenüber der Wirkung im Neuzustand nachweisen zu können. Da eine quantitative Messung der Schirmwirkung nur auf einem reproduzierbaren Messaufbau ermittelt werden kann, ist eine Aussage über die Veränderung nur qualitativ möglich. Dazu ist im Neuzustand eines Kabels nach dessen Integration in einer Anlage oder Maschine eine Basis Vergleichsmessung durchzuführen. Nach einer Gebrauchsperiode kann dann durch die vorgestellten Test im original eingebauten Zustand eine qualitative Vergleichsmessung einen eventuellen Schaden nachweisen. 

Als Idee für den Versuchsaufbau dient eine Beschreibung eines Messverfahrens zur Bestimmung Leitungsgeführter Störungen an Telekommunikationsanlagen (Dipl. Ing. Uwe Karsten; Schaffner EMC Systems GmbH; Messung Leitungsgeführter Störungen an Telekommunikationsanschlüssen

Grundannahmen der Messreihen

Zielsetzung der Messungen sollen praktikabel im Maschinenbau anwendbare Aussagen sein. Dafür sind für den Maschinenbau typische Parameter als Ausgangspunkt der Messreihen festzulegen:

• Frequenzspektrum
• Geometrische Begrenzungen

Für die Messreihe wurden als Parameter eine typische mittlere Maschinenart mit einer Kubatur von ca. 5 m für Schaltschrank- und Mascheneinbauten mit nachfolgenden Maßstrukturen zugrunde gelegt:

• Einbauabstände —> 5 cm bis  50 cm
• Leitungslängen —> 5 cm bis 300 cm