EMV-Störungen vermeiden: Ursachen erkennen und gezielt reduzieren

EMV-Störungen entstehen in Maschinen und Industrieanlagen, wenn elektrische oder elektromagnetische Störgrößen von einer Quelle auf empfindliche Geräte, Leitungen oder Signale übertragen werden. Mögliche Folgen sind Fehlfunktionen, Kommunikationsabbrüche, fehlerhafte Messwerte oder Anlagenstillstände.

Entscheidend ist deshalb nicht nur die Abschirmung einzelner Leitungen. Für eine wirksame EMV-Strategie muss klar sein, wo die Störung entsteht, wie sie sich ausbreitet und welche Komponente darauf reagiert.

Wie entstehen EMV-Störungen?

Für eine elektromagnetische Störung müssen drei Faktoren zusammenkommen:

Störquelle → Kopplungsweg → Störsenke

Die Störquelle erzeugt unerwünschte elektrische oder elektromagnetische Energie. Über Leitungen, Felder oder gemeinsame Masseverbindungen gelangt diese zur Störsenke, also zu einem empfindlichen Gerät oder Signal.

EMV-Probleme lassen sich deshalb an drei Stellen reduzieren: direkt an der Quelle, auf dem Übertragungsweg oder an der betroffenen Störsenke.

Typische Störquellen in Maschinen und Industrieanlagen

Zu den häufigsten Störquellen gehören Frequenzumrichter, Servoantriebe, Motorleitungen und Schaltnetzteile. Auch Schütze, Relais, Transformatoren und schnelle digitale Signale können Störungen verursachen.

Besonders kritisch sind schnelle Schaltvorgänge. Je steiler Spannungs- oder Stromänderungen ausfallen, desto größer ist das Risiko unerwünschter Störanteile.

Wie werden EMV-Störungen übertragen?

EMV-Störungen können sich auf unterschiedliche Weise ausbreiten.

Leitungsgebundene Störungen

Sie werden direkt über Stromversorgungs-, Signal- oder Masseleitungen übertragen und können beispielsweise über gemeinsame Versorgungswege von einem Gerät auf ein anderes gelangen.

Kapazitive Kopplung

Elektrische Felder übertragen Störungen zwischen benachbarten Leitungen oder Bauteilen. Das Risiko steigt bei langen parallelen Leitungswegen und geringen Abständen.

Induktive Kopplung

Stromführende Leitungen erzeugen Magnetfelder. Verläuft eine empfindliche Leitung in unmittelbarer Nähe, können Störspannungen eingekoppelt werden.

Elektromagnetische Strahlung

Bei höheren Frequenzen können sich Störungen auch über elektromagnetische Felder ausbreiten. Dann gewinnen Gehäuse, Schirmung und Übergänge zwischen Komponenten an Bedeutung.

EMV-Störungen direkt an der Quelle reduzieren

Störungen sollten möglichst dort begrenzt werden, wo sie entstehen.

Dazu können geeignete Filter, kurze Verbindungswege, saubere Masseverbindungen und eine sinnvolle Platzierung störender Komponenten beitragen.

Wichtig ist, dass Maßnahmen möglichst nahe an der Störquelle umgesetzt werden. Ein weit entfernt platzierter Filter kann einen bereits vorhandenen Störpfad oft nicht ausreichend unterbrechen.

Leistungs- und Signalleitungen getrennt führen

Leistungsleitungen, Motorleitungen und andere stark störende Verbindungen sollten möglichst nicht direkt parallel zu empfindlichen Signal- oder Datenleitungen verlaufen.

Wo sich Leitungswege kreuzen müssen, ist ein großer Kreuzungswinkel meist günstiger als eine lange parallele Führung. Auch ausreichend Abstand reduziert die gegenseitige Beeinflussung.

Eine durchdachte Kabelführung in Industrieanlagen kann deshalb helfen, unerwünschte Kopplungen zu reduzieren und gleichzeitig die Wartbarkeit zu verbessern.

Abschirmung richtig ausführen

Geschirmte Leitungen können Störungen reduzieren, wenn der Schirm fachgerecht angebunden wird.

Lange Anschlussdrähte oder ungünstige Übergänge erhöhen die Impedanz und schwächen die Abschirmwirkung. Der Schirm sollte deshalb möglichst großflächig und niederimpedant angeschlossen werden.

Wie Abschirmung, Erdung und Leitungsführung EMV-gerecht umgesetzt werden, sollte bereits bei der Anlagenplanung berücksichtigt werden.

Erdung und Potenzialausgleich berücksichtigen

Unterschiedliche Potenziale zwischen Maschinenteilen können Ausgleichsströme verursachen. Lange oder hochohmige Erdungsverbindungen erschweren zudem die Ableitung hochfrequenter Störströme.

Ein geeigneter Potenzialausgleich und kurze, niederimpedante Verbindungen sind deshalb wichtige Bestandteile eines funktionierenden EMV-Konzepts.

Wie beeinflussen Netz- und Anschlussleitungen die EMV?

Neben Querschnitt und elektrischer Belastbarkeit spielen je nach Anwendung auch Leitungsaufbau, Schirmung, Länge und Anschlussart eine Rolle.

Welche Netzleitungen für industrielle Anwendungen geeignet sind, hängt daher nicht nur von Spannung und Strom ab, sondern auch von Umgebung und Einbausituation.

Wenn Standardlösungen nicht zu den technischen Anforderungen passen, können Netz- und Anschlussleitungen nach Maß sinnvoll sein, etwa bei besonderen Leitungslängen, Steckverbindern oder Anschlussvarianten.

Filter gegen leitungsgebundene Störungen

Filter können hochfrequente Störanteile auf Leitungen reduzieren. Je nach Anwendung kommen Netzfilter, Ferrite oder andere Filterelemente infrage.

Entscheidend sind die richtige Auslegung und Platzierung. Ein Filter kann jedoch keine grundsätzlich ungünstige Verkabelung oder fehlerhafte Masseführung kompensieren.

Häufige Fehler bei EMV-Problemen

Typische Fehler sind schlecht angebundene Kabelschirme, lange Erdungsverbindungen, gemeinsame Leitungswege für Motor- und Signalleitungen sowie ungünstig platzierte Filter.

Auch ungeeignete Leitungen oder fehlender Potenzialausgleich erhöhen die Störanfälligkeit.

Besonders aufwendig wird die Korrektur, wenn EMV erst nach der Inbetriebnahme berücksichtigt wird und Leitungswege, Bauraum und Komponentenpositionen bereits feststehen.

EMV-Probleme systematisch eingrenzen

Wenn eine Störung bereits auftritt, sollte nicht wahllos mit zusätzlichen Filtern oder Schirmen gearbeitet werden.

Zielführender ist eine strukturierte Vorgehensweise:

1. Störquelle bestimmen.
2. Übertragungsweg identifizieren.
3. Betroffene Störsenke feststellen.
4. Maßnahme an Quelle, Kopplungsweg oder Störsenke umsetzen.
5. Wirkung überprüfen.

So lässt sich die tatsächliche Ursache gezielter finden und beheben.

EMV bereits bei der Konstruktion berücksichtigen

Komponentenplatzierung, Leitungswege, Erdung, Schirmung und Potenzialausgleich sollten möglichst früh festgelegt werden.

Im Schaltschrank sollten störende Komponenten und empfindliche Signalverarbeitung räumlich sinnvoll getrennt werden. Gleichzeitig sollten Leitungswege so geplant sein, dass Motor-, Leistungs-, Signal- und Datenleitungen nicht unnötig lange parallel geführt werden.

Gerade bei Maschinen mit Frequenzumrichtern, Servoantrieben oder empfindlicher Mess- und Steuertechnik reduziert eine frühzeitige Planung den Aufwand für spätere Nachbesserungen.

EMV-Störungen gezielt vermeiden

EMV-Störungen lassen sich zuverlässig reduzieren, wenn Störquelle, Kopplungsweg und Störsenke gemeinsam betrachtet werden.

Eine saubere Leitungsführung, geeignete Abschirmung, kurze Erdungsverbindungen, funktionierender Potenzialausgleich und technisch passende Leitungen bilden zusammen die Grundlage für eine störungsarme Anlage.

COTRONIC unterstützt Industrieunternehmen bei der Auswahl von Netz- und Anschlussleitungen für Maschinen, Geräte und Serienanwendungen. Auch kundenspezifische Ausführungen mit angepassten Leitungslängen, Steckverbindern und Anschlussvarianten sind möglich.