Ratgeber
Seit Guglielmo Marconi 1895 die erste Funkverbindung herstellen konnte, sind wir von elektromagnetischen Wellen umgeben. Die weitaus meisten sind moduliert, das heißt, die Wellen dienen als Träger von Informationen. Typische Beispiele für Sender nützlicher elektromagnetischer Wellen sind Hörfunk-, TV- und Mobilfunkstationen, aber auch WLAN-Router und Funkfernsteuerungen. Es gibt aber auch Wellen, die den Empfang nützlicher Wellen außerordentlich stören – und die deshalb direkt an der Quelle oder aus Empfangsgeräten herauszufiltern sind, nämlich mit Entstörfiltern. In unserem Ratgeber stellen wir Ihnen die wichtigsten Typen und Bauarten der Entstörer vor und erklären deren Funktionen und Einsatzbereiche.
Elektromagnetische Interferenz, abgekürzt EMI, im Hochfrequenzbereich auch Hochfrequenzinterferenz beziehungsweise RFI genannt, ist eine von einer externen Quelle erzeugte Störung in elektrischen und elektronischen Geräten. Sie entsteht durch elektromagnetische Induktion, elektrostatische Kopplung oder Leitung auf einen elektrischen Schaltkreis.
Die Interferenz kann die Leistung des Schaltkreises beeinträchtigen oder ihn sogar zum Erliegen bringen. In einem Datenpfad – zum Beispiel beim Sichern von Daten auf dem Festspeicher in einem PC – können diese Auswirkungen von einer erhöhten Fehlerrate bis hin zum völligen Verlust der Daten reichen.
Verursacher der Störungen sind vom Menschen geschaffene oder natürliche Quellen. Sie erzeugen wechselnde elektrische Ströme und Spannungen, die für EMI in Frage kommen.
Dazu gehören Zündanlagen und Mobilfunknetze ebenso wie Blitze, Sonneneruptionen und Polarlichter. EMI betrifft häufig Mittelwellen-Radios, sie kann aber auch Mobiltelefone, UKW-Radios und Fernsehgeräte beeinträchtigen. Bemerkbar sind entsprechende Geräusche beziehungsweise verzerrte Bilder.
Zu den möglichen Quellen sowohl von EMI als auch von RFI zählen beispielsweise Türklingel-Transformatoren, Toaster, Heizdecken, Ultraschallgeräte, elektrische Insektenvernichter, Heizkissen und berührungsgesteuerte Lampen. Für Störungen im 2,4-Gigahertz-Netz eines WLAN kommen Bluetooth-Peripheriegeräte, Babyphones sowie schnurlose Telefone, Videosender und Mikrowellenherde in Frage.
Weitere typische Quellen für elektromagnetische Störungen sind schaltende Lasten wie Elektromotoren, Transformatoren, Heizungen, Lampen, Vorschaltgeräte und Stromversorgungen insbesondere bei Strömen über 2 Ampere.
Grundsätzlich gibt es drei Filtermöglichkeiten:
NF- und HF-Entstörung durch Entstörer mit Widerständen, Kondensatoren und Spulen direkt an der Quelle oder im betroffenen Empfänger
Abschirmung der Störquelle durch Metallgehäuse
Durch die galvanische Trennung von Quelle und Empfänger
Die am häufigsten eingesetzte Methode ist die Verwendung eines spezifischen Entstörbauteils:
Allgemeine Entstörfilter
Sie dienen in erster Linie zum Schutz vor Interferenzen, die durch das Stromnetz übertragen werden. Ihr Anschluss erfolgt zwischen dem Netzanschluss und der Stromversorgung eines Verbrauchers beziehungsweise der Last. Allgemeine Entstörfilter sind zu empfehlen für elektrische und elektronische Geräte, Konsumgüter, Haushaltsgeräte, medizinische Geräte, elektronische Datenverarbeitungsgeräte und Büroautomations- und Datenübertragungsgeräte.
Funk-Entstörfilter
Funkentstörfilter sind so konstruiert, dass sie Frequenzen oberhalb von 63 Hertz herausfiltern, die Netzfrequenzen von 50 oder 60 Hertz aber passieren lassen. Sie gehören ebenfalls zur Klasse der EMI-Filter und sind auf gleiche Weise anzuschließen. Funk-Entstörfilter lassen sich häufig direkt auf Hutschienen montieren und sind für ein Stromnetz mit bis zu 520 Volt Wechselstrom und maximal 55 Ampere ausgelegt.
Motor-Entstörfilter
Elektromotoren sind immer potenzielle Verursacher von elektromagnetischen Störungen, vor allem Motoren mit Kohlebürsten. Typische Beispiele sind mit Netzstrom betriebene ältere Staubsauger, Bohrmaschinen, Waschmaschinen sowie motorbetriebene Werkstattgeräte. Die hohe Leistung der verbauten Motoren sorgt für Funkenbildung an den Bürsten und damit für EMI und RFI. Spezielle Motor-Entstörfilter auf der Basis von Kondensatoren und Widerständen wirken direkt im verursachenden Gerät den Störungen entgegen. Sie verhindern einerseits, dass sich niederfrequente Störsignale über das angeschlossene Stromnetz ausbreiten, andererseits die Abstrahlung hochfrequenter Signale über den Motor oder das Gehäuse. Erhältlich sind Motor-Entstörfilter sowohl für einphasige als auch für dreiphasige Motoren.
Netzfilter
Netzfilter schützen mit Netzstrom betriebene Geräte unmittelbar am Stromanschluss. Man findet sie sehr häufig als integraler Bestandteil von Kaltgerätebuchsen, oft in Verbindung mit einem Netzschalter und Feinsicherungen. Nahezu jedes moderne Schaltnetzteil für PCs ist mit einer solchen Buchse ausgestattet. Sie verhindert nicht nur das Eindringen von Störungen in den Computer, sondern auch die Rückgabe der Interferenzen über die Steckdose ins Niederspannungsnetz.
NF-Entstörfilter
Im Automobilbereich verhindern Niederfrequenz-Entstörfilter Störgeräusche im Autoradio durch verschiedene Massepotentiale an Radio und Verstärker. Bemerkbar sind die Störungen durch typisches Brummen oder Knacken. Die Montage des NF-Filters im Auto ist recht einfach: Das Bauteil wird dazu als Adapter in die Cinch-Leitungen zwischen Vor- und Endstufe der Audio-Einheit angeschlossen. Zwei Trafos trennen dabei galvanisch die Signalleitungen voneinander, man spricht bei einem NF-Entstörfilter deshalb auch von einem Mantelstromfilter oder Massefilter.
Bis zu welcher Nennspannung stehen Entstörfilter zur Verfügung?
Die Mehrheit aller im Handel verfügbaren Entstörfilter sind für maximal 250 Volt Wechselstrom ausgelegt. Einige Typen erlauben auch den dreiphasigen Anschluss mit 480 Volt Wechselstrom.
Ein Sonderfall sind sogenannte Puls-Transformatoren. Es handelt sich dabei um einen Transformator für die Übertragung elektrischer Rechteckimpulse. Er wird zur Entstörung von Spannungen bis zu 3000 Volt eingesetzt und besitzt eine niedrige Kopplungskapazität zwischen Primär- und Sekundärseite. Das ist wichtig, um die Schaltung auf der Primärseite vor den von der Last erzeugten Hochleistungstransienten zu schützen. Puls-Transformatoren sind häufig Teil einer komplexen gedruckten Schaltung, die Anschlüsse sind entsprechend als Pins für die Leiterplattenmontage ausgelegt.
Welche Rolle spielt der Schutzleiter bei der Entstörung?
Sinn des mit Erde verbundenen Schutzleiters ist vorrangig der Schutz gegen elektrische Schläge. Wenn ein spannungsführender Leiter aufgrund eines Fehlers Kontakt mit dem metallenen Gehäuse hat, verhindert er beim Berühren den Stromschlag. In Entstörfiltern dient der Schutzleiter einerseits für eine weiterhin bestehende Erdverbindung, filtert dabei aber hochfrequente Schwingungen heraus. Hintergrund: Hochfrequenzen können sich über Erdkontakte wie Wasser- und Heizleitungen im ganzen Haus verbreiten. Sie verhalten sich hier wie eine riesige Antenne.