Wenn es Knistern und Knallen im WLAN gab oder der Fernseher zu Schnee wurde, sprachen die Leute von "Radio Frequency Interference" oder RFI. Heutzutage kann das Problem, dass elektrische und elektronische Systeme miteinander interferieren, in vielen Anwendungen auftreten und wird als Elektromagnetische Verträglichkeit – EMV bezeichnet.

Elektronische Maschinen sind jetzt überall und arbeiten mit hohen Frequenzen (die schwieriger einzudämmen sind) und hohen Leistungen, so dass es in gewisser Weise überraschend ist, dass es nicht mehr Probleme mit Interferenzen gibt, also was ist los?

Jeder Leiter, der einen elektrischen Strom trägt, sendet elektromagnetische Strahlung aus; Je höher die Frequenz, desto größer ist die Tendenz, dass die Energie vom Leiter übertragen wird. Funkingenieure lernten bald, wie sie dies nutzen können, um Signale mit der einfachen Elektronik von Ventilen, Spulen und Kondensatoren zu senden und zu empfangen. Als jedoch immer mehr Elektronik entwickelt wurde, wurde bald klar, dass unbeabsichtigte Signale gesendet - und empfangen wurden. Drähte und sogar Leiterplattenschienen in Steuergeräten strahlten unerwünschte Signale an beispielsweise empfindliche Messgeräte ab (sendeten) und verursachten falsche Messwerte. Schlimmer noch, Interferenzen bahnten sich ihren Weg durch Versorgungs- oder Steuerkabel, drangen in andere Geräte ein und verursachten Fehlfunktionen. Als sich elektronische Systeme ausbreiteten und die Kontrolle zu Hause und in der Industrie übernahmen, wuchs das Problem. Horrorgeschichten gab es zuhauf, die im (apokryphen) Fall eines Flugzeugabsturzes gipfelten, als der interne Oszillator des Funkgeräts eines Passagiers das Landesystem störte.

Wie üblich reagierten Ingenieure und Gerätehersteller zuerst, und die Gesetzgebung folgte. Designer näherten sich dem Problem auf zwei Arten. Erstens versuchten sie, Interferenzen zu verhindern, die in ihre eigene Ausrüstung eindrangen; Das heißt, sie verbesserten die Immunität der Geräte gegen elektromagnetische Störungen (EMI). Zweitens arbeiteten sie daran, die von ihrem Produkt erzeugte EMI zu reduzieren. Im Laufe der Zeit sprießten elektronische Geräte, insbesondere Stromversorgungsprodukte wie Netzteile und Frequenzumrichter, Filter an ihren Eingängen und viele detaillierte Verbesserungen in Layout und Abschirmung. Diese langsame Entwicklung hat dazu geführt, dass die meisten modernen elektronischen Maschinen heute die niedrigsten Emissionen und die höchste Immunität aufweisen, die zu vernünftigen Kosten erreicht werden können.

Langsam holten die Vorschriften auf. Die europäische Gesetzgebung besagt, dass Frequenzumrichter zwar nicht selbst bestimmte EMI-Werte erfüllen müssen, die Geräte, in die sie eingebaut sind, jedoch der EMV-Richtlinie 2004/108/EG entsprechen müssen. In der Praxis bedeutet dies, dass der Antrieb mit einem Filter ausgestattet sein muss und dass bei der Installation eines Frequenzumrichters vorsicht geboten ist. Die in der Richtlinie genannten Normen legen unterschiedliche Werte der übertragenen EMI für industrielle und häusliche Anwendungen fest. Andere Standards gelten für medizinische, Luftfahrt- und ähnliche Anwendungen. Alle Invertek-Antriebe, die für den Einsatz in der Europäischen Union vorgesehen sind, werden mit einem geeigneten Industriefilter geliefert.

Das richtige Design und die Filterung des Frequenzumrichters sind also nur ein Teil der Geschichte. wie es installiert wird, ist genauso wichtig. Die meisten elektronischen Steuerungen funktionieren heutzutage problemlos, aber ein schlecht installiertes Laufwerk - oder andere Geräte - kann immer noch Störungen verursachen, was zu Fehlfunktionen führt, die schwierig und zeitaufwendig zu beheben sein können. Daher ist es wichtig, einige grundlegende Installationsregeln zu befolgen, um dieses Risiko zu minimieren.

1. Gute Erdung

Die Erdung ist oft aus Sicherheitsgründen notwendig, aber es ist auch wichtig, EMI zu minimieren. Für eine effektive Erdung bei hoher Frequenz und auch zur Beseitigung von Rauschen bei niedrigen Signalpegeln sollten Masseverbindungen kurz, dick und zu einem gemeinsamen Sternpunkt sein. Zusätzliche geflochtene Kabel (die bei hohen Frequenzen besser sind) können unter bestimmten Umständen verwendet werden. Sternpunkterdung ist nicht immer möglich, aber lange, dünne Erdungskabel sind keine gute Lösung.

Abb. 1: Schlechte Erdung verursacht Interferenzen

2. Abgeschirmtes oder gepanzertes Kabel.

In früheren Artikeln haben wir gesehen, dass der Ausgang des Frequenzumrichters ein schöner Sinuswellenstrom ist, aber dass die Spannungswellenform aus Hochspannungs-Rechteckwellen besteht, die mit einer hohen Frequenz schalten. Die Schaltkanten dieser Impulse erzeugen noch höhere Frequenzen; Diese können schwerwiegende EMI verursachen. Daher wird immer empfohlen, zwischen Antrieb und Motor ein abgeschirmtes Kabel (das armierte Kabel ist fast genauso gut) zu verwenden. Diese umschließt und enthält die potentielle Interferenz. Ungeschirmtes Kabel kann die meiste Zeit funktionieren, aber wenn es nicht funktioniert, haben Sie einen teuren Neuverdrahtungsauftrag, der viel mehr kostet als das ursprüngliche gescreente Kabel.

Geschirmte Kabel sollten auch an Signalkabeln verwendet werden, insbesondere an solchen, die Sensorsignale tragen, die empfindlich auf EMI reagieren.

Alle Bildschirme sollten gut geerdet sein, wo sie mit geeigneten Klemmen in die Kabine kommen. Bildschirme sollten auch an beiden Enden geerdet sein; Wenn Interferenzprobleme verschwinden, wenn ein Bildschirm an einem Ende getrennt wird, ist dies ein Zeichen für zirkulierende Ströme, die wahrscheinlich durch schlechte Erdung verursacht werden. Versuchen Sie in diesem Fall, die Ursache des Problems zu finden.

Abb. 2: Abgeschirmte, geerdete Kabel begrenzen EMI

3. Trennung und Layout

Je näher die Kabel zueinander sind, desto mehr EMI kann von einem zum anderen übertragen werden. Eine gut geplante Kabine trennt Strom- und Steuersignale, wobei die Kabel so weit wie möglich voneinander entfernt bleiben, wobei sich die Kabel im rechten Winkel kreuzen, um die Übertragung zu minimieren. Planen Sie die Kabine unter Berücksichtigung von EMC. Auf diese Weise können Strom- und Signalkabel leicht getrennt und Sternpunkterdung in das Layout eingebaut werden.

Die gesamte Verkabelung sollte so nah wie möglich an einer Grundplatte, wie dem Metall der Kabine, gehalten werden. Dies reduziert die Strahlung von der Verkabelung. Die Kabellänge sollte minimiert und große Schlaufen vermieden werden. Kabelpaare (Go- und Return-Verbindungen) sollten zusammengeführt werden (verdrehte Paare sind ideal), da sich die EMI aufhebt.

Abb. 3: Gutes Layout und Trennung reduzieren EMI

4. Schützenspulen unterdrücken

Wenn ein Schütz geschaltet wird, kann es ein wenig Lichtbogen an den Hauptkontakten geben, aber die Betätigungsspule ist eine große Induktivität, so dass das Brechen des Stroms einen erheblichen Funken erzeugt - so funktionierten Zündkreise in den Tagen, als Sie die Chance hatten, ein totes Auto zu reparieren. Der Funke erzeugt eine Flut von EMI bei vielen Frequenzen und kann mit Leichtigkeit in Steuerkreise gelangen. Frequenzumrichter sind davor geschützt, aber eine Unterdrückungsschaltung wie ein Varistor-, Schwungraddioden- oder Widerstandskondensatornetzwerk stoppt das Problem an der Quelle.

Natürlich können Sie Geld sparen und das ganze Problem von EMC ignorieren. Heutzutage können Sie damit ohne Probleme davonkommen. Aber selbst wenn Sie nur gelegentlich eine Neuverkabelung durchführen müssen oder einmal zur Baustelle fliegen und ein paar Tage damit verbringen, ein sporadisches Problem zu babysitten, sind Sie immer noch in der Tasche, wenn Sie ein paar einfache Regeln befolgen und Callouts vermeiden.

Es gibt einige sehr gute Erklärungen und Richtlinien im Internet. Suchen Sie nach "EMC Installationsrichtlinien", um einige lesbare, sinnvolle Empfehlungen zu finden.