Sichere Feldverkabelung in Kupfer- und LWL-Technik

Gegen Störungen immun

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Aus der Lautsprecher-Anlage dringen merkwürdige Geräusche, der Computer-Monitor flackert, und das Thermometer zeigt in der sonst kühlen Halle plötzlich 75° C an. Was ist passiert? Falsch geplante und schlecht entstörte elektrische Anlagen können der Grund dafür sein. Abhilfe schafft eine störfeste Verkabelung.

Exklusiv in KEM Autor: Dipl.-Ing. Ulf Leuchner, Produkt-Marketing Datensteckverbinder, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Was genau bedeutet elektromagnetische Verträglichkeit – kurz EMV genannt? Der VDE definiert EMV als „Fähigkeit eines Geräts, in der elektromagnetischen Umwelt zufriedenstellend zu arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für andere in dieser Umwelt vorhandene Geräte unannehmbar wären“.
Planung und Normung
Für manche Ingenieure treten EMV-Probleme im Feld völlig überraschend auf – entsprechend schwierig gestaltet sich dann die Suche nach einer Lösung. Daher sollte das Thema EMV schon bei der Planung berücksichtigt werden. So muss zunächst zwischen Industrie-, Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich unterschieden werden, denn die Normen, Bedingungen und Anforderungen sind hier jeweils unterschiedlich. Für die Industrie gelten zwei Fachgrundnormen: die EN 61000–6–4 für die Störaussendung sowie die EN 61000–6–2 für die Stör- festigkeit.
Charakteristisch für den Industriebereich ist zum Beispiel die direkte Anbindung an das Mittelspannungsnetz über betriebseigene Umspannanlagen. So können sich Störungen über das Werksgelände hinaus bemerkbar machen. Auf der anderen Seite ist aber innerhalb industrieller Umgebungen mit einem erhöhten Maß an elektromagnetischen Störungen zu rechnen, da oft Schalthandlungen an großen elektrischen Verbrauchern durchgeführt werden, wie zum Beispiel im Fahrzeugbau oder in der Schwerindustrie. Geräte, die im Industriebereich eingesetzt werden, müssen daher eine erhöhte Störfestigkeit aufweisen.
Im Gegensatz dazu erfolgt die Energieversorgung im Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich über das öffentliche Niederspannungsnetz. Hier können sich Störungen leicht mit dem 230 V-Netz über die Grenzen der eigenen Wohnung oder des eigenen Hauses ausbreiten, da die Filterwirkung eines Mittelspannungs-Transformators hier entfällt. Außerdem stehen in jedem Haushalt auch Geräte aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik, die schon vom Prinzip her eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen aufweisen. Aus diesem Grund sind im Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich die Grenzwerte für zulässige Störaussendungen schärfer gefasst.
Passive Sicherheit
Aus diesen Sachverhalten resultiert, dass die EMV-Problematik schon frühzeitig in der Planungs- und Entwicklungsphase einer Anlage berücksichtigt werden muss. Denn nur so können unnötige Kosten für eine aufwendige Fehlersuche im laufenden Betrieb vermieden werden. Was nützt eine auf den Energieverbrauch optimierte Maschine, wenn sie am Einbauort nicht erwartungsgemäß funktioniert und die umgebenden Systeme stört?
Lösungen zur sicheren Verkabelung im industriellen Umfeld, zum Beispiel für eine EMV-sichere Profinet- und Ethernet-Installation, setzen geeignete Komponenten voraus: Steckverbinder, Leitungen und Outlets. Die in einem Kupfer-Netzwerk eingesetzten RJ45-Steckverbinder, die häufig in Profinet- und Ethernet-basierten Systemen eingesetzt werden, müssen daher besonders gute Schirmeigenschaften besitzen, um die hohen Anforderungen zu erfüllen. Weitere zu beachtende Punkte bei der Installation sind die richtige und durchgängige Verkabelung des Schirmes sowie ein fachgerechter Potentialausgleich in der Anlage. Diese Faktoren haben einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Netzwerks. Falls kein ordnungsgemäßes Potential-Ausgleichssystem besteht oder EMV-Einflüsse unzulässig hohe Störspannungen erzeugen, ist es ratsam, optische Verbindungen zu wählen.
Die richtige Wahl
Lösungen für diese Problematik bietet Phoenix Contact mit einem umfangreichen Produktprogramm für passive Datenverkabelung – sowohl für kupferbasierte wie auch für optische Verkabelungssysteme. Für eine störfeste Verkabelung – etwa bei Roboter-Applikationen – kommt der Push-Pull-Steckverbinder der so genannten Variante 14 zum Einsatz, der im Gegensatz zu marktüblichen Komponenten ein fundiertes Schutzkonzept bietet. Dieser Steckverbinder hat zwischen den einzelnen Metallteilen einen doppelt geführten 360 Grad-Schirm sowie einen niederohmigen Potenzialausgleich.
Die idealen Gegenspieler auf der Anbauseite sind die Terminal-Outlets für den sicheren Aufbau einer Hallenverkabelung. Als Gegenstück dienen auch Multiport-Verteiler, welche die Installation und den Anschluss an Roboter-Systeme erheblich erleichtern. Diese Steckverbinder-Systeme haben aber nicht nur hervorragende EMV-Schutzeigenschaften – sie beherbergen auch eine sichere und schnelle Feldinstallationstechnik auf Basis der seit vielen Jahren etablierten Schnellanschlusstechnik Quickon.
Fazit
Findet der Einsatz innerhalb oder außerhalb des Schaltschranks statt? Welche Anforderungen gibt es hinsichtlich der Schirmung und des Potenzial-Ausgleichsystems? Nur wenn diese Fragen schon im Vorfeld richtig beantwortet und die Produkte gezielt danach ausgewählt werden, kann das Datennetzwerk im industriellen Umfeld sicher funktionieren. Dabei bieten die Produkte von Phoenix Contact nicht nur einen sicheren Schutz gegen die unerwünschten Störungen von außen. Sie ermöglichen überdies eine einfache Handhabung im Feld.
Halle 10, Stand 320
Phoenix Contact,
Tel.: 05235 3–41157, E-Mail: bloerwald@phoenixcontact.com

EMV – Elektromagnetische Verträglichkeit
Bei der Nutzung elektrischer Energie wird immer elektromagnetische Feldenergie in andere Energieformen umgewandelt – zum Beispiel in Wärme bei der Glühlampe. Die entstandene Wärmeenergie wird dort als elektromagnetische Wärmestrahlung in die Umgebung abgegeben.
Leider bleiben dabei die Felder nicht innerhalb der eigentlichen elektrischen Betriebsmittel – sie können sich auch nach außen ausbreiten. Derartige Felder, die sich frei ausbreiten, können in andere elektrische Betriebsmittel eindringen und deren Funktion beeinträchtigen.
Die elektromagnetische Verträglichkeit umfasst also alle ungewollten oder gewollten Funktionsstörungen elektrischer oder elektronischer Betriebsmittel durch elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder und Vorgänge. Darin enthalten sind bereits Beeinflussungen durch Ströme oder Spannungen.
Wesentlich für die elektromagnetisch verträgliche Funktion elektrischer Betriebsmittel sind deren sachgerechter Aufbau und Gestaltung. Nachweis und Bestätigung von Störun- empfindlichkeit sowie von hinreichend geringer Störaussendung sind durch EMV-Richtlinien und -Normen ausreichend geregelt.
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