Die Elektromagnetische Verträglichkeit gewinnt zunehmend an Relevanz, denn in der modernen Welt sind wir ständig von verkabelten elektrischen Geräten und auch von Funknetzen wie WLAN umgeben. Im Hochfrequenz-Spektrum treten dabei Frequenzen auf, die sich ungewollt ausbreiten. Eigentlich will man die ursächlichen Störquellen der HF-Technik möglichst klein halten. Allerdings gelingt dies nur bedingt, denn beispielsweise
- sind kleine Schaltnetzteile heute üblich, haben aber hohe Schaltfrequenzen
- nutzt Leistungselektronik aus Effizienzgründen steile Schaltflanken
- arbeiten Computer mit immer höheren Taktfrequenzen
Daraus resultieren hohe Frequenzen als Störquellen in elektrischen Leitungen und ungewollte elektromagnetischer Felder, die mit Mitteln der EMV-Technik gemindert werden sollen, um eine reibungslose Funktion sämtlicher elektrischer Geräte gleichzeitig zu gewährleisten.
Maßnahmen zur Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit sollen dazu führen, dass Geräte störungsfrei funktionieren, gleichzeitig aber selbst keine Störsignale aussenden, die andere Geräte beeinträchtigen.
Übrigens: EMV-Normen wurden in den vergangenen Jahren zunehmend international harmonisiert. In Deutschland gilt das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln.
Zum Verständnis der Zusammenhänge soll hier das Störkopplungsmodell erläutert werden: Es hat zwei Hauptakteure, die Störquelle und die Störsenke. Die Störsenke ist das beeinflusste elektronische Bauteil, im Englischen als victim (=Opfer) bezeichnet. Zwischen Störquelle und Störsenke verläuft der Kopplungspfad; also der Weg, auf dem die Störquelle die Störsenke beeinflusst beziehungsweise beide sich gegenseitig stören.
Störquellen sind unterschiedlichen Ursprungs. Sie können in der Natur vorkommen wie elektromagnetische Wellen, die uns ständig umgeben und manchmal beim Anfassen von Gegenständen ein Kribbeln verursachen oder Blitze, die bei ihrer Entladung eine hohe Stromstärke mit Störpotential für elektrische Geräte oder Lebewesen als Störsenke freisetzen. Technische Störquellen sind zum Beispiel Frequenzumrichter. Empfindliche Störsenken sind insbesondere Funkgeräte.
Die Auswirkungen der Störungen reichen von kleinen Einschränkungen der Funktionalität wie einem Knacken im Radio oder einer kleinen Bildstörung beim Fernseher bis hin zu Totalausfällen: Früher waren Handys in Flugzeugen gänzlich auszuschalten, damit sie die Bordelektronik des Flugzeugs nicht stören, was bei den damaligen Funksystemen eher als heute zum Absturz hätte führen können. Außerdem sind noch heute aus EMV-Gründen bestimmte Bereiche für die Träger von Herzschrittmachern tabu.
Der Kopplungsweg, auf dem die Störung von der Quelle zum gestörten elektronischen Bauteil gelangt, kann in seiner Ausprägung leitungsgebunden oder feldgebunden verlaufen:
- leitungsgebundene Störung: Diese wird über Versorgungs- oder Signalleitungen direkt von der Störquelle zur Störsenke übertragen. Dagegen helfen EMV-Filter, die speziell auf die Störfaktoren zugeschnitten sind, aber das eigentliche Nutzsignal nicht verzerren.
- feldgebundene Störung: Diese Störungen entstehen durch kapazitive und induktive Beeinflussungen und heißen auch Störfelder. Sie wirken sich negativ auf die Funktionalität elektronischer Komponenten aus, wenn ein elektromagnetisches Feld zum Beispiel von einem nicht ausreichend abgeschirmten Kabel auf einen anderen Leiter übertragen wird. Der Leiter fungiert dann als Antenne, die das Störsignal übernimmt und über den abweichenden Stromkreis zur Störsenke transportiert, wo es zu Beeinträchtigungen führt. Solche Übertragungen von Störquellen über die Luft sind aus EMV-Sicht schwieriger einzudämmen.
Entstörfilter für 250 V/AC mit Print-Anschluss für die Leiterplatte
Die Maßnahmen zur Vermeidung von Störungen bezwecken die Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit. Sie werden in aktive und passive Maßnahmen unterschieden.
- aktive Maßnahmen zur Erhöhung der EMV: Dazu zählen Maßnahmen zur Störungsvermeidung, also zur Verhinderung der Entstehung von Störquellen. Sofern sich dies nicht verhindern lässt, wird versucht, die Ausbreitung der Störsignale durch Schirmung und Filterung schon möglichst nah an ihrer Quelle einzudämmen.
- passive Maßnahmen zur Erhöhung der EMV: Hier geht es nur defensiv darum, ein Bauteil unempfindlich gegen die negativen Auswirkungen bestehender Störsignale zu machen. Passive EMV-Maßnahmen erhöhen Störsicherheit von Geräten, auch Immunität genannt.
In ihrer Priorität werden EMV-Schutzmaßnahmen wie folgt angewandt:
- Störungsvermeidung
- Vermeidung der Ausbreitung
- Vermeidung der Auswirkungen (= passive Erhöhung der Störsicherheit von Empfängern)
Entstörfilter
Entstörfilter werden auch als Mantelstromfilter bezeichnet. Diese HF-Bauteile produzieren entweder zum aktiven EMV-Schutz Signale, die elektrische Störquellen neutralisieren oder sie filtern die hochfrequenten Oberwellen heraus, die die normale Netzfrequenz der Netzspannung übertragen und schützen damit passiv die an sie angeschlossenen Bauteile.
Ferritkerne
Ferrite sind leitende Metalle, die magnetische Wellen bündeln. Dadurch sollen Störfrequenzen herausgefiltert werden. Ferritkerne gibt es in unterschiedlichen Bauformen. Häufig werden sie als Mantelwellenfilter zur Störungsunterdrückung in Kabeln verwendet.
Sonstige EMV-Bauteile
Unter EMV-Zubehör finden Sie unter anderem Abschirmgehäuse, Werkzeuge zur Öffnung von Klappferriten, Spulenkörper, Design-Kits für Transformatoren und Befestigungsmaterial für EMV- bzw. HF-Bauteile.
Wie kann ich elektromagnetische Störungen erkennen?
Manche Störfrequenzen befinden sich im hörbaren Bereich. Ein hohes Fiepen kann ein Indiz für eine Störquelle in der Leitung oder ein Störfeld sein. Ob es sich tatsächlich um eine elektrische Beeinträchtigung handelt, können Sie mit verschiedenen Messgeräten aus unserem Shop feststellen: Magnetfeld-Analysegeräte, Isolations-Messgeräte und Netzanalyse-Geräte für umfangreiche Auswertungen.
Was darf an Kaltgerätebuchsen angeschlossen werden?
Kaltgerätestecker und -buchsen werden nur für den Stromanschluss von Geräten verwendet, die nicht die Wärmeproduktion als primäres Ziel verfolgen und auch sonst keine nennenswerte Wärme erzeugen. Das sind zum Beispiel Computer und ihre Peripheriegeräte. Die meisten Küchengeräte und Motoren hingegen werden mit Warmgeräte- oder Heißgerätestecker angeschlossen. Bei Kaltgerätesteckern darf die Maximaltemperatur an der Anschlussstelle im Stecker 70 °C nicht überschreiten, der Stromdurchfluss darf maximal 10 A betragen. In der Regel sind Kaltgerätestecker dreipolig ausgeführt, manchmal auch zweipolig ohne Erdung.