A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Gute EMV-Eigen­schaften bei Kabeln und Steckverbindern

01  Steckverbinder wie der Epic Ultra mit großen metallischen Flächen und durchgängigen elektrischen Verbindungen bieten eine gute Abschirmung

01  Steckverbinder wie der Epic Ultra mit großen metallischen Flächen und durchgängigen elektrischen Verbindungen bieten eine gute Abschirmung

02  Bei der Skintop MS-M Brush fixieren tausende von ringförmig angeordneten Bürstenhärchen den Schirm

02  Bei der Skintop MS-M Brush fixieren tausende von ringförmig angeordneten Bürstenhärchen den Schirm

03  Üblicherweise wird die Fixierung des Schirms mit einer Feder realisiert

03  Üblicherweise wird die Fixierung des Schirms mit einer Feder realisiert

04  Die Skintop MS-M Brush im Querschnitt

04  Die Skintop MS-M Brush im Querschnitt

In der Elektrotechnik hat das Thema EMV große Bedeutung. Trends zur fortschreitenden Miniaturisierung elektronischer Systeme und steigender Taktfrequenzen bringen ein zusätzliches Störrisiko mit. Neuralgische Stellen im Gesamtsystem sind Kabelverschraubungen, Steckverbinder und Kabel. Die Lapp-Gruppe hat Kabel, Kabelverschraubungen und Steckverbinder im Programm, die gute elektromagnetische Verträglichkeit mit einfacher Montage verbinden. Eine große Kontaktfläche und ein geringer elektrischer Widerstand zur Erde sind hierbei entscheidend.

Als Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) wird allgemein die Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung verstanden, in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der andere Einrichtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen.
Schlecht geschirmte Verbindungen, insbesondere im Bereich der Kabelverschraubung, im Stecker oder im Kabel sind häufig Einfallstore für elektromagnetische Störungen. Deshalb gibt es zum Beispiel beim Kabel unterschiedliche Abschirmungen. Generell gilt: In Bereichen, in denen Kabel mit hohen Strömen und Datenleitungen dicht nebeneinander verlegt sind, ist eine Schirmung ratsam.
Üblicherweise werden Kabel mit Kupfergeflechten zwischen Adern und Mantel abgeschirmt. Sie haben in der Regel einen Bedeckungsgrad von rund 80 %. Als Barriere für elektromagnetische Felder ist dies im Allgemeinen ausreichend. Doch nicht alle Schirmgeflechte sind gleich, sie müssen immer auf die jeweilige Anforderung zugeschnitten sein. Für bewegte Leitungen zum Beispiel – ob in Schleppketten mit millionenfachen Wechselbiegezyklen oder in der Robotik, wo die Schirmung zusätzlich zur Biegung auch Torsion aushalten muss – gelten spezielle Anforderungen. Für hochdynamische Anwendungen ist der Kupferdraht in einem besonders stumpfen Winkel um die Adern gelegt, sodass er auf einer kürzeren Strecke eine volle 360-Grad-Windung um die Adern macht, als dies bei anderen Kabeln der Fall ist. Das erhöht den Bedeckungsgrad und verbessert die Elastizität. Da dafür allerdings mehr Kupfer benötigt wird, wird die Leitung auch etwas teurer.
In besonders EMV-sensiblen Bereichen können Leitungen mit einem doppelten Schirm versehen oder aber in ­einem Kupferrohr verlegt werden. Solche Schirmungen sind elektromagnetisch völlig „dicht“. Die Verlegung in Rohren bedeutet jedoch einen entsprechend hohen Mehraufwand. Das EMV-Verhalten kann zudem durch einen besonderen Aufbau der Adern im Inneren des Kabels verbessert werden. So werden einzelne Adern im Kabel mit alukaschierter Folie um die Isolierung zusätzlich abgeschirmt. Positiv wirkt sich auch aus, wenn der Schutzleiter auf drei Leiter aufgeteilt wird und diese erdsymmetrisch um das Aderbündel verteilt werden.

Störsignale sicher fernhalten
Um eine optimale Gesamtschirmung zu erreichen, sind zudem die passenden Steckverbinder und Kabelverschraubungen erforderlich. Dabei sollte der elektrische Widerstand zwischen Kabelschirm und Erdpotential so gering wie möglich sein. Um dies zu erreichen, ist eine möglichst große Kontaktfläche erforderlich. Außerdem muss die Schirmung am Übergang von der Kabelverschraubung zum Stecker rundherum und ohne Lücken erfolgen. Das Steckergehäuse wirkt dann als faradayscher Käfig, der Störsignale von außen sicher fernhält. Bei der Montage ist darauf zu achten, dass diese optimale Schirmkontaktierung an beiden Enden des Kabels stattfindet und mit dem Erdpotential verbunden ist.
Da die Abschirmung durch große metallische Flächen und durchgängige elektrische Verbindungen mit guter Leitfähigkeit begünstigt wird, hat Lapp den Rechteckstecker Epic Ultra (Bild 1) entwickelt. Sein Metallgehäuse ist vernickelt und die Dichtung wurde nach innen verlegt, sodass sich die beiden metallischen Gehäuseteile großflächig berühren. Als Übergang vom Steckverbinder zum Kabel steht die Kabelverschraubung Skintop MS-M Brush (Bild 2) zur Verfügung. Während üblicherweise die Fixierung des Schirms mit einer Feder realisiert wird (Bild 3), hat sie tausende von ringförmig angeordneten Bürstenhärchen. Ströme, die durch Störsignale von außen induziert werden, werden über die hoch leitfähige und 360° umlaufende Bürstenschirmung abgeleitet. Das ist besonders für die Übertragung empfindlicher Signale wichtig. Ein weiterer Vorteil ist der große variable Klemmbereich (Bild 4). Er macht die Montage, Demontage und Zuordnung einfacher und schneller. In ­einem einzigen Arbeitsgang wird das Kabel zentriert, fixiert, zugentlastet und hermetisch abgedichtet.

Häufige Fehlerquellen
Insbesondere bei der Montage in einem Schaltschrank muss die elektromagnetische Verträglichkeit beachtet werden. Die Abschirmung leidet bereits, wenn beispielsweise die Erdungsbänder an den Türen fehlen. Im Schaltschrank geht es in der Regel eng zu. Trotzdem dürfen die empfohlenen Biegeradien der Kabel nicht unterschritten werden. Ein Knick hinter dem Kabelabgang kann zur Folge haben, dass das Abschirmgeflecht nicht mehr großflächig aufsitzt. Werden dann direkt daneben Power-Leitungen mit hohen Strömen vorbeigeführt, können die starken elektromagnetischen Impulse bei der schlecht abgeschirmten Verbindung Störungen verursachen.
Gerade für solche kritischen Anwendungen sorgt die Skintop MS-M Brush für Störsicherheit: Egal wie man ­Stecker und Kabel dreht und biegt, die Kontaktfläche zwischen Abschirmgeflecht der Leitung und Bürsteneinsatz der Kabelverschraubung bleibt unverändert gut. Das ist nicht nur im Schaltschrank hilfreich, sondern beispielsweise auch vorne an einem Roboterarm, wo auf engem Raum mehrere Power- und Datenleitungen verlaufen.
Eine weitere Fehlerquelle entsteht, wenn der Monteur beim Abmanteln aus Versehen zu tief schneidet und die Schirmung verletzt. Das kann auch beim automatischen Abmanteln passieren. Für solche Fälle gibt es ein leitfähiges und selbstklebendes Abschirmband, mit dem die beschädigte Stelle repariert werden kann.

Fazit
Lapp hat für seine Kunden ein eigenes Webinar zum Thema EMV und Kabelverschraubungen produziert. Hier bekommen die Installateure wertvolle Tipps, um Fehlerquellen bei der Montage zu vermeiden. Lapp versteht sich nicht nur als Hersteller, sondern als Dienstleister und möchte den Kunden helfen, mit maßgeschneiderten Produkten und Systemen erfolgreich zu sein. (ih)

Cornelia Kuntzer ist als Produktmanagerin bei der U.I. Lapp GmbH in Stuttgart tätig.Cornelia.Kuntzer@lappkabel.de

Cornelia Kuntzer ist als Produktmanagerin bei der U.I. Lapp GmbH in Stuttgart tätig.Cornelia.Kuntzer@lappkabel.de

Erdinc Bozoglu ist als Produktmanager bei der U.I. Lapp GmbH in Stuttgart tätig. Erdinc.Bozoglu@lappkabel.de

Erdinc Bozoglu ist als Produktmanager bei der U.I. Lapp GmbH in Stuttgart tätig. Erdinc.Bozoglu@lappkabel.de