Was bedeutet EMV? Elektromagnetische Verträglichkeit einfach erklärt

EMV steht für elektromagnetische Verträglichkeit. Gemeint ist die Fähigkeit elektrischer und elektronischer Geräte, in ihrer elektromagnetischen Umgebung zuverlässig zu funktionieren, ohne andere Geräte unzulässig zu stören.

In Industrieanlagen ist das besonders wichtig. Frequenzumrichter, Motoren, Schaltnetzteile, Relais und lange Leitungswege können elektromagnetische Störungen verursachen. Gleichzeitig reagieren Sensoren, Steuerungen oder Kommunikationssysteme teilweise empfindlich darauf.

EMV entsteht deshalb durch das Zusammenspiel von Geräteauslegung, Leitungsführung, Schirmung, Erdung, Potenzialausgleich und einer passenden Installation.

Was bedeutet EMV genau?

Ein elektromagnetisch verträgliches Gerät erfüllt im Wesentlichen zwei Anforderungen:

Es verursacht selbst keine unzulässig hohen elektromagnetischen Störungen und ist gleichzeitig ausreichend unempfindlich gegenüber Störungen aus seiner Umgebung.

Begriff	Bedeutung
Störaussendung	Ein Gerät oder System erzeugt elektromagnetische Störungen
Störfestigkeit	Ein Gerät oder System widersteht äußeren elektromagnetischen Einflüssen
EMV	Beide Anforderungen werden in einem verträglichen Maß eingehalten

Warum ist EMV in Industrieanlagen wichtig?

Moderne Maschinen arbeiten mit immer mehr elektronischen Komponenten. Gleichzeitig kommen leistungsstarke elektrische Verbraucher und hochfrequent schaltende Elektronik zum Einsatz.

Dadurch können sich unterschiedliche Systeme gegenseitig beeinflussen. Mögliche Folgen sind fehlerhafte Sensorsignale, Kommunikationsabbrüche, unerwartete Schaltvorgänge oder sporadische Störungen von Steuerungen.

Solche Fehler sind besonders problematisch, weil sie nicht immer dauerhaft auftreten. Eine Anlage kann lange stabil laufen und nur unter bestimmten Betriebsbedingungen Störungen zeigen.

Wie entstehen elektromagnetische Störungen?

Damit eine EMV-Störung entsteht, braucht es grundsätzlich eine Störquelle, einen Übertragungsweg und einen empfindlichen Empfänger.

Ein typisches Beispiel ist ein Frequenzumrichter, der hochfrequente Störungen erzeugt. Diese können über Leitungen oder elektromagnetische Kopplung in eine benachbarte Sensorleitung gelangen und dort das Signal beeinflussen.

Wie stark eine Störung wirkt, hängt deshalb nicht nur von der Störquelle ab, sondern auch vom Aufbau der Leitungen und der gesamten Installation.

Welche Arten der Störübertragung gibt es?

Leitungsgebundene Störungen

Dabei breiten sich Störungen direkt über elektrische Leitungen aus, etwa über gemeinsame Versorgungs- oder Netzleitungen.

Kapazitive Kopplung

Elektrische Felder können zwischen benachbarten Leitern Spannungen einkoppeln. Das Risiko steigt bei langen parallelen Leitungswegen und kleinen Abständen.

Induktive Kopplung

Veränderliche Ströme erzeugen Magnetfelder. Diese können in benachbarten Leitern oder Leiterschleifen Spannungen induzieren.

Elektromagnetische Abstrahlung

Bei höheren Frequenzen können Leitungen und elektronische Baugruppen elektromagnetische Energie abstrahlen oder aufnehmen. Leitungen können dabei teilweise wie Antennen wirken.

Typische EMV-Störquellen in Maschinen und Anlagen

Zu den häufigen Störquellen zählen:

• Frequenzumrichter
• Servoantriebe
• Elektromotoren
• Schaltnetzteile
• Relais und Schütze
• Leistungselektronik
• Funktechnik
• lange leistungsführende Leitungen

Ob daraus tatsächlich ein Problem entsteht, hängt von Leistung, Schaltfrequenz, Leitungsführung und der Umgebung ab.

Welche Rolle spielen Kabel und Leitungen bei der EMV?

Leitungen können Störungen übertragen oder aufnehmen. Ihre Auswahl und Verlegung beeinflussen deshalb die EMV einer Maschine erheblich.

Wichtige Punkte sind:

• Abstand zwischen Leistungs- und Signalleitungen
• möglichst kurze parallele Leitungsführung
• geeignete Schirmung
• korrekte Schirmanbindung
• sinnvoller Potenzialausgleich
• möglichst kurze Leitungswege

Besonders empfindliche Signalleitungen sollten nicht ohne Planung direkt neben stark belasteten Motor- oder Energieleitungen verlegt werden.

Wie Abschirmung, Erdung und Leitungsführung zusammenspielen, zeigt eine EMV-gerechte Verkabelung besonders deutlich.

Wann ist eine geschirmte Leitung sinnvoll?

Geschirmte Leitungen können sinnvoll sein bei empfindlichen Messsignalen, Encoderleitungen, Kommunikationsleitungen, Motorleitungen mit Frequenzumrichter oder Servoachsen.

Entscheidend ist dabei nicht nur der Leitungsschirm selbst. Auch Schirmanbindung, Leitungsführung und Potenzialausgleich müssen zum Gesamtkonzept passen.

Das gilt ebenso für die Abschirmung und Bündelung von Industriekabeln.

Welche Rolle spielt EMV bei Netzteilen?

Schaltnetzteile arbeiten mit hohen Schaltfrequenzen und können dadurch elektromagnetische Störungen erzeugen. Gleichzeitig müssen sie gegenüber äußeren Einflüssen ausreichend störfest sein.

Bei ihrer Auslegung spielen deshalb unter anderem Filter, Leiterplattenlayout, Erdung und Abschirmung eine wichtige Rolle.

Die Besonderheiten von EMV und Oberschwingungen bei Schaltnetzteilen gehen dabei über die allgemeine Leitungsführung hinaus.

Was ist der Unterschied zwischen EMV und EMI?

Die Begriffe EMV und EMI werden häufig verwechselt.

EMV bedeutet elektromagnetische Verträglichkeit und beschreibt das verträgliche Zusammenspiel elektrischer und elektronischer Systeme.

EMI steht für Electromagnetic Interference und bezeichnet elektromagnetische Störungen beziehungsweise deren Auswirkungen.

Vereinfacht gesagt:

EMI beschreibt die Störung. EMV beschreibt das Ziel, trotz solcher Störungen zuverlässig zu funktionieren.

Wie lassen sich EMV-Probleme vermeiden?

EMV-Probleme sollten möglichst bereits während der Planung berücksichtigt werden.

In der Praxis helfen meist mehrere Maßnahmen zusammen:

• Störquellen und empfindliche Komponenten räumlich trennen
• Leistungs- und Signalleitungen sinnvoll führen
• geeignete geschirmte Leitungen einsetzen
• Schirme fachgerecht kontaktieren
• Erdung und Potenzialausgleich in Maschinen sauber planen
• bei Bedarf geeignete Filter einsetzen
• Herstellerangaben zu Geräten und Leitungen beachten

Auch eine durchdachte Kabelführung und Organisation in Industrieanlagen hilft dabei, leistungsführende Leitungen und empfindliche Signalwege sinnvoll voneinander zu trennen.

EMV sollte deshalb als Eigenschaft des gesamten Systems verstanden werden und nicht als einzelne Zusatzmaßnahme.

EMV in der Praxis: Beispiel Frequenzumrichter und Sensorleitung

Eine typische Situation findet sich in Maschinen mit frequenzgeregelten Motoren.

Der Frequenzumrichter erzeugt schnell wechselnde Spannungen und Ströme. Wird eine empfindliche Sensorleitung über längere Strecke direkt neben der Motorleitung geführt, können Störungen eingekoppelt werden.

Das Sensorsignal kann dadurch verfälscht werden oder die angeschlossene Steuerung reagiert unzuverlässig.

Eine räumliche Trennung, geeignete Schirmung und ein sauberer Potenzialausgleich können solche Probleme reduzieren.

Welche Bedeutung hat die EMV-Richtlinie?

Für elektrische und elektronische Betriebsmittel gelten in Europa Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit.

Die EMV-Richtlinie 2014/30/EU legt grundlegende Anforderungen an Störaussendung und Störfestigkeit fest. In Deutschland werden diese Anforderungen über das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln, kurz EMVG, umgesetzt.

Welche konkreten Normen anzuwenden sind, hängt von Produkt, Umgebung und Anwendungsbereich ab.