Entkopplung als Maßnahme der EMV

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Die Entkopplung, als eine erste und grundlegende Maßnahme der Elektromagnetischen Verträglichkeit, erfordert Erfahrung und Einfallsreichtum vom Planer, Konstrukteur und Installateur. Dieser Beitrag gibt einen Einblick.

Unterschiedliche Schaltungsteile mit unterschiedlichen Aufgaben werden deshalb in der Gerätetechnik auch räumlich getrennt sein und zum Vermeiden galvanischer Kopplungen auch keine gemeinsame Stromversorgung haben. Stromkreise bilden möglichst kleine Schleifen, um induktive Kopplungen zu minimieren. Der Potentialausgleich vermeidet das Entstehen von Störspannungen.

 

In Schutzzonen denken

Bild 1: An jeder Schnittstelle zwischen zwei unterschied­lichen Beeinflussungs zonen sind Schutzgeräte einzubauen; Quelle: Peter Respondek

In der Anlagentechnik ebenso wie in der Gerätetechnik müssen, wenn die beschriebenen Maßnahmen nicht ausreichen, entsprechende Schutzbeschaltungen durchgeführt werden. Dabei hat sich in den vergangenen Jahren die Einteilung und entsprechende Beschaltung in Schutzzonen als eine wirtschaftliche Methode herausgestellt. Das Denken in Schutzzonen ist nicht neu. In der Ex-Schutztechnik aber auch in der Blitzschutztechnik angewendet, zeigt dieses Schutzkonzept seine Vorteile:

Das Ausbilden von Schutzzonen ermöglicht das Verwenden unterschiedlich empfindlich reagierender Geräte und Bauteile in klar definierten und von den Gefährdungsparametern bestimmte Zonen.

Jedes Gerät hat zu seiner Umgebung Schnittstellen, über die die Störgrößen aus dem Gerät ausgesandt oder in das Gerät eingekoppelt werden können. An jeder Schnittstelle zwischen zwei unterschiedlichen Beeinflussungszonen sind daher Schutzgeräte einzubauen (Bild 1).

Das Herstellen der EMV geschieht damit über die an der Schnittstelle eingebauten Schutzgeräte.

Grundsätzlich sind Maßnahmen zum Beherrschen der Störbeeinflussung mit dem Begrenzen der Störgröße an der Quelle, dem Erschweren der Übertragung auf dem Kopplungsweg und dem Begrenzen der Wirkung der Störgröße an der Senke möglich.

Erste Maßnahmen

Bild 2: Beschaltung der aktiven Leiter mit Überspannungsschutzgeräten in einem Schaltschrank in der Hauptverteilung; Quelle: Dehn

In der Installationstechnik kann das so aussehen: Beschaltung der aktiven Leiter mit Überspannungsschutzgeräten in einem Schaltschrank in der Haupt- oder Unterverteilung (Bilder 2 und 3) und bei entsprechend zu erwartender Einkopplung in der Steckdose durch z.B. geeignete Funkenstrecken, Varistoren oder Filter.

Damit sind erste Maßnahmen in der Elektroinstallation getroffen um den SEMP beherrschen können. Außerdem kann das bei richtiger Entkopplung und Koordination der Bauteile auch ein erster Schritt zu einem Blitzschutz-Zonenkonzept sein, um den LEMP zu beherrschen. Dazu ist der Einsatz von Blitzstrom-Ableitern sowie das Schaffen des Blitzschutz-Potentialausgleiches notwendig. Verträglichkeit entsteht so mit der Behandlung der Schnittstellen im Blitzschutz-Zonenkonzept bis hin zum Schutz von IuK – Anlagen auch vor direktem Blitzeinschlag, einer der energiereichsten Bedrohungen der EMV.

Die Kosten im Blick haben

Bild 3: Beschaltung der aktiven Leiter mit Überspannungs-Schutzgeräten in einem Schaltschrank in der Unterverteilung; Quelle: Dehn

Die möglichst frühe Berücksichtigung der elektromagne­tischen Verträglichkeit spart Kosten. Das rechtzeitige ­Sicherstellen der Entkopplungsmaßnahmen ist auch deshalb wichtig, weil sich in der Planungsphase unberücksichtigt gebliebene Möglichkeiten nachträglich nicht oder kaum mehr herstellen lassen.

So hat es sich als nützlich erwiesen, vor dem Bau eines Gerätes oder einer Anlage ein Konzept aufzustellen, das Schnittstellen festlegt und für diese Schnittstellen quantitative Angaben macht. Weil jede elektrische Einrichtung gleichzeitig als Störquelle und als Störsenke angesehen werden muss, kann es dabei nicht darum gehen, Störquellen völlig zu vermeiden oder Störsenken völlig störfest zu machen. Es sollen vielmehr die Maßnahmen an Quellen, Übertragungswegen und an Senken nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten aufeinander abgestimmt werden.

Grundsätzlich lassen sich schaltungstechnische, konstruktive sowie programmtechnische Maßnahmen unterscheiden. Zu den schaltungstechnischen Maßnahmen zählen:

  • Sicherstellen der Eigenstörfestigkeit
  • Schutz gegen das Eindringen leitungsgebundener Störungen und
  • Vermeiden von Emissionen von Funkstörgrößen sowie störender Netzrückwirkungen.

Konstruktive Maßnahmen bestehen in erster Linie im

  • Unterstützen der Eigenfestigkeit des Bauteiles oder ­Gerätes
  • Sicherstellen des Schutzes vor elektromagnetischen Fremdfeldern sowie elektrostatischen Entladungen und
  • Abschwächen der Abstrahlung vom Gerät erzeugter Störfelder auf die Umgebung oder auf einen zulässigen Pegel.

Ergänzend zu den genannten Maßnahmen lassen sich z.B. für Netze in der Industrie oder in intelligenten Gebäuden mit dafür geeigneten Bussystemen programmtechnische Maßnahmen treffen, die die Funktionsfähigkeit sichern.

Dazu gehört es, leitungsgebundene Störsignale zu ­erkennen und ihre Wirkung auszuschalten, das ordnungsgemäße Funktionieren der Verarbeitungseinheit (Aktor) zu überprüfen und im Fehlerfall vereinbarte Maßnahmen (Meldung, Neustart, Abschaltung) zu veranlassen. Außerdem zählt dazu, die Ausgabe fehlerhafter Ausgangssignale, die schwerwiegende materielle oder ökonomische Schäden oder gar die Gefährdung von Menschen zur Folge haben können, zu verhindern oder auf ein den jeweiligen Gegebenheiten entsprechendes ­zulässiges Maß zu reduzieren.

Alle drei hier gezeigten technischen Maßnahmen der Schaltungstechnik, der Konstruktion und der Programmierung sind Teil des Konzeptes, das vom Klären des Einsatzbereiches über das Festlegen der Anforderungen und Prüfbedingungen zu einer übergreifenden Aufgabe zum Sicherstellen der EMV gehört – bis zur Dimensionierung, zur Typprüfung und zur Zertifizierung bei Geräten und zur Dokumentation bei Geräten und Anlagen.

Autor

Dipl.-Kommunikationswirt Roland Lüders, Redaktion »de«

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net