Elektrische Anlagen in der Industrie sind täglich einer Vielzahl elektromagnetischer Störungen ausgesetzt, die zu kostspieligen Ausfällen, Produktionsunterbrechungen und Sicherheitsrisiken führen können. Eine effektive elektrische Abschirmung ist daher entscheidend für den zuverlässigen Betrieb von Produktionslinien, Steuerungssystemen und automatisierten Fertigungsanlagen.
Eine fachgerechte Abschirmung in der Elektrotechnik erfordert fundiertes Wissen über elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und bewährte Planungsstrategien. In diesem Artikel beantworten wir die wichtigsten Fragen zur elektrischen Abschirmung und zeigen, wie Sie Ihre Industrieanlagen optimal vor Störungen schützen können.
Was sind elektromagnetische Störungen und warum gefährden sie elektrische Anlagen?
Elektromagnetische Störungen sind ungewollte elektrische oder magnetische Felder, die den ordnungsgemäßen Betrieb elektronischer Geräte und Systeme beeinträchtigen können. Sie entstehen durch Schaltvorgänge, Motoren, Frequenzumrichter, Schweißgeräte oder externe Quellen wie Mobilfunk und können zu Fehlfunktionen, Datenverlust oder kompletten Systemausfällen führen.
In Industrieanlagen sind besonders empfindliche Steuerungs- und Automatisierungstechnik, SPS-Module und Sensoren gefährdet. Störungen können sich als fehlerhafte Messwerte, ungewollte Schalthandlungen oder Kommunikationsunterbrechungen manifestieren. Die Folgen reichen von Qualitätsproblemen in der Produktion bis hin zu Sicherheitsrisiken für Personal und Anlagen. Moderne Produktionsumgebungen mit hoher Automatisierung sind aufgrund der Vernetzung verschiedener Systeme besonders anfällig für elektromagnetische Interferenzen.
Welche Arten der elektrischen Abschirmung gibt es?
Die elektrische Abschirmung umfasst drei Haupttypen: galvanische Abschirmung durch leitfähige Gehäuse und Kabel, räumliche Trennung störender und empfindlicher Komponenten sowie Filterung durch entstörende Bauteile. Jede Methode schützt auf unterschiedliche Weise vor elektromagnetischen Störungen.
Die galvanische Abschirmung nutzt metallische Hüllen, geschirmte Kabel und Faradaysche Käfige, um elektromagnetische Felder abzuleiten. Räumliche Abschirmung basiert auf ausreichenden Abständen zwischen Störquellen und empfindlichen Geräten sowie der gezielten Verlegung von Kabeln in getrennten Trassen. Filterabschirmung setzt elektronische Filter, Entstörkondensatoren und Drosseln ein, um hochfrequente Störsignale zu unterdrücken. In der Praxis werden meist mehrere Abschirmungsarten kombiniert, um optimalen EMV-Schutz zu erreichen.
Wie plant man die Abschirmung einer Industrieanlage richtig?
Die richtige Planung der Abschirmung beginnt mit einer systematischen EMV-Analyse der Anlage, bei der alle Störquellen identifiziert und empfindliche Komponenten klassifiziert werden. Anschließend wird ein mehrstufiges Schutzkonzept entwickelt, das Abschirmungsmaßnahmen nach Priorität und Wirksamkeit strukturiert.
Zunächst erfolgt die Zoneneinteilung der Anlage in Bereiche mit Störquellen, neutrale Bereiche und empfindliche Zonen. Darauf aufbauend wird die Kabelführung geplant, wobei Strom-, Signal- und Datenkabel in separaten Trassen verlegt werden. Das Erdungskonzept bildet das Fundament jeder Abschirmung und muss bereits in der Planungsphase detailliert ausgearbeitet werden. Wir bei KSV berücksichtigen diese Aspekte bereits bei der Planung von Energie- und Anlagentechnik, um von Beginn an eine optimale elektromagnetische Verträglichkeit zu gewährleisten.
Welche Materialien eignen sich am besten für die elektrische Abschirmung?
Kupfer und Aluminium sind die bewährtesten Materialien für die elektrische Abschirmung, da sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen und elektromagnetische Felder effektiv ableiten. Für spezielle Anwendungen kommen auch Stahl, Mu-Metall oder leitfähige Kunststoffe zum Einsatz.
Kupfer bietet die beste Schirmwirkung und Korrosionsbeständigkeit, ist jedoch kostenintensiver. Aluminium stellt eine wirtschaftliche Alternative dar und eignet sich besonders für großflächige Abschirmungen. Geschirmte Kabel verwenden meist geflochtene Kupferschirme oder Folienabschirmungen. Für Schaltschränke haben sich verzinkte Stahlgehäuse mit leitfähigen Dichtungen bewährt. Die Materialwahl hängt von der Frequenz der Störungen, den Umgebungsbedingungen und den Kostenaspekten ab. Entscheidend ist die ordnungsgemäße Kontaktierung aller Schirmteile über niederohmige Verbindungen.
Wie testet man die Wirksamkeit einer elektrischen Abschirmung?
Die Wirksamkeit einer elektrischen Abschirmung wird durch Schirmdämpfungsmessungen überprüft, bei denen die Abschwächung elektromagnetischer Felder vor und nach der Abschirmung gemessen wird. Zusätzlich erfolgen Störfestigkeitsprüfungen nach geltenden EMV-Normen, um die Funktionsfähigkeit unter realen Störbedingungen zu verifizieren.
Professionelle EMV-Messungen umfassen sowohl leitungsgebundene als auch feldgebundene Störungen in verschiedenen Frequenzbereichen. Dabei werden definierte Testsignale eingekoppelt und die Reaktion der geschützten Systeme dokumentiert. Wichtige Prüfverfahren sind Burst-Tests, Surge-Prüfungen und Tests zur elektrostatischen Entladung. Die Mess- und Prüftechnik sollte sowohl in der Planungsphase durch Simulationen als auch nach der Installation durch Vor-Ort-Messungen erfolgen. Regelmäßige Kontrollmessungen im Rahmen der Lohndienstleistungen stellen sicher, dass die Schirmwirkung über die gesamte Betriebsdauer erhalten bleibt.
powered by 