Induktive Kopplung

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Inhaltsverzeichnis


Definition

Der Störer und das Opfer sind durch ein magnetisches Feld gekoppelt. Das Ausmaß der Störung hängt von den Spannungsschwankungen (di/dt) und der induktiven Kopplung ab.

Die induktive Kopplung erhöht sich mit:

  • der Frequenz,
  • der Nähe des Störers zum Opfer und der Länge der parallelen Kabel,
  • der Höhe der Kabel in Bezug auf eine Bezugsmasse,
  • der Lastimpedanz des Störkreises.

Beispiele

(siehe Abb. R38)

Abb. R38Beispiel für induktive Kopplung

  • Nahegelegene Kabel unterliegen schnellen Stromschwankungen (di/dt),
  • Kurzschlüsse,
  • Fehlerströme,
  • Blitzschläge,
  • Stator-Steuerungssysteme,
  • Schweißmaschinen,
  • Drosseln.

Gegenmaßnahmen

Die vorrangigen Gegenmaßnahmen zur Verringerung der Auswirkungen der induktiven Kopplungen sind nach EN 50174-2 (VDE 0800-174-2):

  • Symmetrische Übertragung auf symmetrische Leitungsanlagen:
Die einzelnen Leiter sind miteinander verdrillt; die Oberfläche möglicher Induktionsschleifen sind sehr klein. Nur wenige Magnetfeldlinien durchdringen diese Schleifen. Benachbarte Verdrillungen induzieren Spannungen entgegengesetzter Phase, die sich folglich gegenseitig auslöschen. Die induzierten Spannungsdifferenz zwischen den beiden Leitern ist annähernd Null. Andererseits wird eine Gleichtaktstörung in der Schleife induziert, die aus den (verdrillten) Leitern und der Erdung (engl.: earth) gebildet wird. Der Einfluss auf das Gerät wird durch die Gleichtaktunterdrückung des zugehörigen Signalanschlusses verringert.
  • Geschirmte Leitungsanlagen:
Geschirmte Leitungsanlagen bieten – abhängig von der Frequenz und den verwendeten Werkstoffen – Schutz gegen Magnetfelder, wenn der Schirm an beiden Kabelenden geerdet ist. Im Allgemeinen besteht kein ausreichender Schutz gegen Magnetfelder, wenn der Kabelschirm nicht mit Erdpotential verbunden ist. Es gibt Ausnahmen von dieser Regel, wenn z.B. der nichtverbundene Kabelschirm auf der Oberfläche von oder nah bei einer Erdungseinrichtung angebracht ist.
  • Kabelführungssysteme aus Metall oder aus speziell für EMV-Zwecke ausgelegtem Verbundwerkstoff.
Kabelführungssysteme aus Metall oder aus speziell für EMV-Zwecke ausgelegtem Verbundwerkstoff können den Einfluss von Magnetfeldern vermindern, wenn:
  • die Elemente einen ordentlichen Potentialausgleich haben,
  • das Kabelführungssystem an beiden Enden niederohmig geerdet ist,
  • die Frequenz oberhalb eines Mindestwertes liegt (abhängig von Werkstoff und Dicke).

Das störende Magnetfeld induziert auch einen Strom in der Schleife, die aus Kabelführungssystem und der Erde gebildet wird. Dieser Strom erzeugt ein entgegengesetztes Magnetfeld, welches das ursprüngliche kompensiert. Der Effekt kann zumindest mit einem parallel zum Kabel verlegten Parallelerdungsleiter (PEC) verbessert werden. Sein Prinzip wird in IEC/TR 61000-5-3 erklärt.

Da sowohl kapazitive als auch induktive Kopplung gleichzeitig vorhanden sind, berücksichtigt der Verbundwerkstoff die Wirkung eines jeden Beitrages, sofern nicht einer von beiden vernachlässigt werden darf.