Ableitströme im richtigen Blickwinkel Was Sie schon immer über Netzfilter wissen wollten

Netzfilter werden oft als Blackbox betrachtet. Für den effizienten und effektiven Einsatz von Filtern ist es jedoch hilfreich, einige Hintergrundinformationen zu kennen. Im Brennpunkt stehen im Folgenden Ableitströme und was es in diesem Zusammenhang zu beachten gibt.

Elektrische Einrichtungen müssen in ihrer elektromagnetischen Umgebung funktionieren (Immunität), ohne dass sie diese Umgebung unzulässig beeinflussen (Emission). Man spricht in diesem Fall von elektromagnetischer Verträglichkeit. Zu unterscheiden ist zwischen feldgebundenen und leitungsgebundenen Störungen. Bei den leitungsgebundenen Störungen gibt es symmetrische und asymmetrische Störungen (auch Gegentakt- bzw. Gleichtaktstörungen genannt). Symmetrische Störungen fließen zwischen Phase und Neutralleiter, asymmetrische Störungen zwischen Phase/Neutralleiter und Schutzleiter. Verursacher solcher Störungen sind Schaltnetzteile, Frequenzumrichter, Prozessoren, Schaltvorgänge in elektronischen oder elektrischen Einrichtungen, Motorensteuerungen usw.

Allgemeine Aspekte der EMV und prinzipielle Funktionsweise von Filtern

Symmetrische Störungen werden mit X-Kondensatoren reduziert. Für die Dämpfung von asymmetrischen Störungen kommen bei den tiefen Störfrequenzen stromkompensierte Drosseln, für die höheren Störfrequenzen Y-Kondensatoren zum Einsatz. Diese Y-Kondensatoren liegen je zwischen Phase/Neutralleiter und Schutzleiter und leiten die asymmetrischen Störungen von der Phase und dem Neutralleiter über den Schutzleiter gegen Erde ab. Dadurch entstehen so genannte Ableitströme (Bild 1). Je größer die Kondensatoren, desto besser ist die Dämpfung des Filters und entsprechend höher sind auch die Ableitströme.

Grenzwerte ermöglichen sicheren Betrieb

Zum Ableitstrom des Filters tragen zusätzlich parasitäre Koppelkapazitäten einer Anlage oder eines Gerätes sowie lange Leitungslängen bei. Dies führt zu einer Summe von Strömen, die durch den Schutzleiter fließen. Diese Ableitströme können ein Sicherheitsrisiko darstellen. Je höher die Impedanz des Schutzleiters ist, desto größer ist das Sicherheitsrisiko für die Anwender. Berührt eine Person ein Gerät mit unterbrochenem Schutzleiter, so fließt der Ableitstrom infolge der Unterbrechung über die Person gegen Erde ab (Bild 2).

Weiterhin beeinträchtigen im Gebäudenetz vorgeschaltete Fehlerstromschutzschalter den zuverlässigen Betrieb eines Gerätes infolge zu hoher Ableitströme. Diese Fehlerstromschutz-schalter detektieren Ströme, die über den Schutzleiter abfließen und schalten die Versorgungsspannung beim Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes ab. Aus diesem Grund gibt es für Ableitströme Grenzwerte, die einen zuverlässigen Betrieb ermöglichen und dafür sorgen, dass auch bei defektem Schutzleiter keine Personen zu Schaden kommen.

Anforderungen an Produktentwickler

Geräte- und Anlagenbauer müssen sicherstellen, dass ihre Produkte den Anforderungen betreffend Ableitstrom und elektromagnetischer Verträglichkeit gerecht werden. Hier besteht ein Zielkonflikt. In der Regel werden jedoch beide Rahmenbedingungen ohne spezielle Maßnahmen eingehalten. Es ist wichtig, zu verstehen, dass man sich bei diesem Thema in einem Spannungsfeld befindet, da eine gute Filterwirkung zwingend höhere Ableitströme hervorruft.