EMV-gerechte Verkabelung – Abschirmung, Erdung und Layout im Überblick

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) entscheidet darüber, ob elektrische und elektronische Systeme dauerhaft störungsfrei funktionieren. In der industriellen Praxis ist die EMV-gerechte Verkabelung dabei kein Randthema, sondern ein zentraler Qualitäts- und Sicherheitsfaktor. Fehler in der Verkabelung führen nicht nur zu sporadischen Störungen, sondern oft zu schwer nachvollziehbaren Ausfällen, Kommunikationsabbrüchen oder Fehlfunktionen ganzer Anlagen.

Gerade im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automatisierungstechnik sowie bei komplexen Steuerungs- und Antriebssystemen bildet die Verkabelung die physikalische Grundlage für eine stabile EMV. Dieser Überblick zeigt, worauf es bei Abschirmung, Erdung und Leitungsführung ankommt, wie diese Bereiche zusammenwirken und an welchen Stellen typische Fehler entstehen.

Was bedeutet EMV-gerechte Verkabelung?

EMV-gerechte Verkabelung umfasst alle konstruktiven, elektrischen und mechanischen Maßnahmen, mit denen elektromagnetische Störungen
– verursacht,
– übertragen oder
– empfangen
werden können.

Dabei geht es nicht nur um die Einhaltung von Grenzwerten, sondern um ein stabiles Gesamtsystem im realen Betrieb. Ziel ist es, Störaussendungen möglichst gering zu halten und gleichzeitig die Störfestigkeit von Leitungen, Baugruppen und angeschlossenen Komponenten zu erhöhen.

Eine EMV-gerechte Auslegung beginnt daher nicht erst bei der Abnahme oder Prüfung, sondern bereits bei der Planung von Leitungswegen, der Auswahl geeigneter Kabeltypen und der Definition eines sauberen Erdungs- und Schirmkonzepts.

Abschirmung: Schutz vor und gegen Störungen

Zweck der Abschirmung

Abschirmungen dienen dazu, elektromagnetische Felder kontrolliert zu führen. Sie verhindern, dass Störungen:

  • aus einer Leitung oder einem Kabel austreten (Emissionsschutz)
  • in eine Leitung einkoppeln und Signale verfälschen (Immunität)

Besonders kritisch sind dabei hochfrequente Störungen, wie sie etwa durch Frequenzumrichter, getaktete Netzteile oder schnelle digitale Signale entstehen.

Arten von Abschirmungen

In der Praxis kommen unterschiedliche Schirmarten zum Einsatz:

  • Geflechtschirme (Kupfergeflecht)
  • Folienschirme
  • Kombinationen aus Folie und Geflecht

Je nach Anwendung unterscheiden sich diese hinsichtlich Schirmdämpfung, mechanischer Stabilität und Kontaktierbarkeit. Für industrielle Anwendungen mit hohen EMV-Anforderungen sind robuste, dicht geflochtene Schirme klar zu bevorzugen.

Wichtige Grundregeln

  • Abschirmung immer flächig und niederimpedant anschließen
  • Keine sogenannten „Pigtails“ (lange, dünne Schirmanschlüsse)
  • Schirm möglichst 360° kontaktieren, z. B. über EMV-Kabelverschraubungen oder Schirmklammern

Je kürzer und großflächiger der Übergang zur Masse ist, desto besser wirkt die Abschirmung – insbesondere bei hohen Frequenzen.

Einseitig oder beidseitig erden?

Diese Frage gehört zu den häufigsten EMV-Diskussionen in der Praxis.

  • Beidseitige Schirmanbindung ist im industriellen Umfeld der Regelfall. Sie bietet eine wirksame Ableitung hochfrequenter Störströme und reduziert Einkopplungen deutlich.
  • Einseitige Schirmanbindung wird nur in speziellen Fällen eingesetzt, etwa bei sehr empfindlichen analogen Messsignalen und niedrigen Frequenzen.

Pauschale Lösungen sind hier jedoch problematisch. Entscheidend ist immer die konkrete Anwendung und das Gesamtkonzept.

Erdung: Die Basis jeder EMV-Maßnahme

Eine hochwertige Abschirmung kann ihre Wirkung nur entfalten, wenn auch die Erdung korrekt ausgeführt ist. Erdung bildet den Referenzpunkt für alle EMV-Maßnahmen.

Ziele der Erdung

  • Ableitung von Stör- und Ausgleichsströmen
  • Vermeidung von Potentialunterschieden zwischen Baugruppen
  • Definierter Bezugspunkt für Signal- und Schutzfunktionen

Eine schlechte oder inkonsistente Erdung führt häufig zu unkontrollierten Strompfaden und erhöhten Störemissionen.

EMV-relevante Erdungsprinzipien

  • Großflächige Erdverbindungen statt langer, dünner Erdungsleiter
  • Möglichst kurze, direkte Verbindungen ohne Schleifen
  • Einheitliches Erdungskonzept für Schaltschrank, Maschine und Versorgung

Breite Erdungsbänder oder metallische Montageflächen sind aus EMV-Sicht klassischen Erdungsleitungen überlegen.

Typische Erdungsfehler

  • Mehrere ungeplante Erdungspunkte
  • Lackierte, eloxierte oder beschichtete Kontaktflächen
  • Unterschiedliche Erdpotenziale zwischen einzelnen Baugruppen oder Schaltschränken

Solche Fehler bleiben im Labor oft unentdeckt, zeigen sich aber später im Feldbetrieb.

Leitungsführung & Layout: Störungen vermeiden, bevor sie entstehen

Die beste Abschirmung und Erdung kann ihre Wirkung verlieren, wenn die Leitungsführung nicht EMV-gerecht ausgeführt ist. Das Layout entscheidet maßgeblich darüber, ob Störungen überhaupt entstehen.

Grundregeln für EMV-gerechte Leitungsführung

  • Konsequente Trennung von Leistungsleitungen und Signal- bzw. Datenleitungen
  • Kreuzungen möglichst rechtwinklig, nicht parallel
  • Parallele Führung nur mit ausreichend Abstand
  • Leitungslängen so kurz wie möglich halten, insbesondere bei hochfrequenten Signalen

Je länger Leitungen parallel geführt werden, desto größer ist die Gefahr der Einkopplung.

Schaltschrank-Layout

Im Schaltschrank gelten zusätzliche Regeln:

  • EMV-kritische Komponenten wie Umrichter, Netzteile oder Schütze räumlich trennen
  • Klare Funktionszonen: Leistung – Steuerung – Kommunikation
  • Kabelschirme direkt beim Eintritt in den Schaltschrank erden

Ein sauberes Layout reduziert Störungen bereits auf konstruktiver Ebene und vereinfacht spätere Erweiterungen oder Wartungsarbeiten.

Zusammenspiel von Abschirmung, Erdung und Layout

EMV-Probleme entstehen selten durch einen einzelnen Fehler. In der Praxis sind es fast immer Kombinationen aus mehreren Schwachstellen:

  • gute Abschirmung + schlechte Erdung = geringe Wirkung
  • saubere Erdung + ungünstiges Layout = unnötige Störeinkopplung
  • korrektes Layout + unterbrochene Schirmung = erhöhte Emissionen

Eine EMV-gerechte Verkabelung funktioniert nur ganzheitlich. Einzelmaßnahmen ohne Gesamtkonzept führen selten zum Ziel.

EMV-Zonenkonzept: Struktur statt Symptombekämpfung

Ein zentrales Element professioneller EMV-Planung – wie es auch in technischen Leitfäden und Herstellerdokumentationen verwendet wird – ist die Einteilung in EMV-Zonen. Ziel ist es, Störquellen, Störsenken und Übergänge klar zu definieren.

Typische Zoneneinteilung:

  • Zone 0: Externe Umgebung, Versorgung, hohe Störpegel
  • Zone 1: Leistungsebene (Umrichter, Netzteile, Schütze)
  • Zone 2: Steuerungs- und Signalebene
  • Zone 3: Sensible Kommunikations- und Messsignale

Zwischen den Zonen müssen Übergänge kontrolliert ausgeführt werden, z. B. durch Filter, definierte Schirmanschlüsse und klare Leitungsdurchführungen. Ungeregelte Übergänge sind eine der häufigsten Ursachen für EMV-Probleme im Schaltschrank.

Praxis: EMV-gerechter Schaltschrankaufbau

Im Schaltschrank treffen nahezu alle EMV-relevanten Aspekte zusammen. Entsprechend hoch ist hier das Fehlerpotenzial.

Wichtige Praxisregeln:

  • Leistungskomponenten möglichst nahe an der Einspeisung platzieren
  • Steuer- und Kommunikationsebene räumlich abgesetzt anordnen
  • Schirmanschlüsse direkt am Eintrittspunkt realisieren
  • Potenzialausgleichsschiene zentral und gut zugänglich ausführen

Filter, Drosseln und Überspannungsschutz sollten immer dort eingesetzt werden, wo Störungen entstehen oder in das System eintreten – nicht erst am Ende der Kette.

Checkliste: EMV-gerechte Planung

Diese Checkliste unterstützt eine strukturierte EMV-Bewertung bereits in der Planungsphase:

  • Sind Leistungs-, Steuer- und Signalleitungen klar getrennt geplant?
  • Ist ein durchgängiges Erdungs- und Potenzialausgleichskonzept definiert?
  • Sind geeignete Kabeltypen mit passender Schirmung vorgesehen?
  • Wurden EMV-Zonen festgelegt und Übergänge definiert?
  • Sind Filter- und Schirmanschlusspunkte fest eingeplant?

Checkliste: EMV-gerechte Montage

Auch die beste Planung verliert ihren Wert bei fehlerhafter Umsetzung:

  • Schirme flächig und niederimpedant angeschlossen?
  • Kontaktflächen metallisch blank und leitfähig?
  • Keine unnötigen Schleifen oder langen Erdungsleitungen?
  • Leitungen sauber getrennt und befestigt?
  • Schaltschranktüren und Gehäuseteile leitfähig verbunden?

Typische EMV-Fehlerbilder aus der Praxis

In der industriellen Praxis wiederholen sich bestimmte EMV-Probleme immer wieder. Die folgenden Fehlerbilder treten besonders häufig auf:

  • Schirm unterbrochen oder einseitig aufgelegt, obwohl hochfrequente Störungen auftreten
  • Pigtail-Anschlüsse statt flächiger 360°-Schirmanbindung
  • Gemeinsame Führung von Motor- und Signalleitungen über längere Strecken
  • Fehlender oder unzureichender Potenzialausgleich zwischen Schaltschrank, Maschine und Peripherie
  • Filter falsch positioniert, z. B. nicht direkt an der Einspeisung oder am Zonengrenzübergang

Diese Fehler führen oft zu sporadischen Störungen, die schwer zu reproduzieren und zu diagnostizieren sind.

Häufige Fragen zur EMV-gerechten Verkabelung (FAQ)

Wann ist eine einseitige Schirmanbindung sinnvoll?
Nur bei niederfrequenten, empfindlichen Messsignalen und klar definiertem Erdungskonzept. In industriellen Anwendungen ist die beidseitige Anbindung meist vorzuziehen.

Warum sind Pigtails aus EMV-Sicht problematisch?
Lange, dünne Schirmanschlüsse erhöhen die Impedanz und verschlechtern die Wirkung der Abschirmung bei hohen Frequenzen erheblich.

Reicht der Schutzleiter (PE) für EMV-Maßnahmen aus?
Nein. Der Schutzleiter erfüllt Sicherheitsfunktionen, ersetzt aber kein niederimpedantes EMV-Erdungs- und Potenzialausgleichskonzept.

Normen, Prüfungen und Praxisrelevanz

In der industriellen Anwendung sind EMV-Anforderungen unter anderem relevant für:

  • CE-Kennzeichnung
  • Maschinenrichtlinie
  • EMV-Richtlinie 2014/30/EU
  • Normen wie EN 61000-6-2 und EN 61000-6-4

Diese Normen definieren jedoch primär Prüfbedingungen und Grenzwerte. Ob ein System diese im realen Betrieb einhält, entscheidet sich maßgeblich in der Verkabelung, Erdung und im Layout.

Viele EMV-Probleme treten erst unter realen Betriebsbedingungen auf – etwa bei Lastwechseln, Temperaturschwankungen oder langen Leitungslängen. Eine saubere Verkabelung reduziert diese Risiken deutlich.

EMV-gerechte Verkabelung ist keine Frage einzelner Komponenten, sondern immer das Ergebnis eines durchdachten Gesamtkonzepts. Wer Abschirmung, Erdung, Zonenkonzept und Layout frühzeitig berücksichtigt, vermeidet Störungen im Betrieb, kostspielige Nachbesserungen und ungeplante Stillstände.

Gerade in industriellen Anwendungen ist eine saubere, EMV-gerechte Verkabelung ein entscheidender Qualitätsfaktor – technisch, normativ und wirtschaftlich.



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