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Zusatzmodul zur Verbesserung der EMV

Störende Ableitströme wirksam eliminieren

26. Mai 2015, 13:51 Uhr | Alfred Goldbacher

EMV-Zusatzmodul LeaXield

In Umrichter-basierten Antrieben verursachen die einzelnen Komponenten Ableitströme, die in Summe zum Auslösen des Fehlerstromschutzschalters führen können. Mit dem EMV-Zusatzmodul LeaXield lassen sich jedoch diese Ableitströme eliminieren und zudem die Elektromagnetische Verträglichkeit eines Systems verbessern.

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In Industrieanlagen wie auch im Gebäudemanagement werden drehzahlvariable Antriebe für vielfältige Aufgaben eingesetzt und in der Regel aus dreiphasigen TN-Netzen gespeist. Ein Antriebssystem besteht aus EMV-Eingangsfilter, Frequenzumrichter und Motor. Eine ebenso wichtige Komponente, die bei der Systembetrachtung oft vernachlässigt wird, ist das geschirmte Kabel zwischen Umrichter und Motor, das oft Längen von mehr als 200 m haben kann. Aus Sicherheitsgründen werden die Antriebssysteme über Fehlerstromschutzschalter mit dem Netz verbunden.

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Ein wesentliches Problem von Umrichter-basierten Antrieben ist ein betriebsbedingter Ableitstrom (Schutzleiterstrom) durch parasitäre Kopplung. Sie ist neben der Systemtopologie auch von der Flankensteilheit, der Frequenz und der Amplitude abhängig. Unter ungünstigen Umständen übersteigt die Summe der Ableitströme die Auslöseschwelle des Fehlerstromschutzschalters (Bild 1). Übliche Fehlerstromschutzschalter haben zum Beispiel eine Auslöseschwelle von 30 mA für Ströme im Frequenzbereich <100 Hz, die auf 300 mA für Ströme mit Frequenzen >1000 Hz steigt. Besonders lange Motorleitungen können dazu führen, dass die 300-mA-Schwelle überschritten wird (Bild 2).

Dies führt zu einem unbeabsichtigten Abschalten des Systems, was in Industrieanlagen Produktionsausfälle und hohe Kosten zur Folge haben kann.

Bisher gab es zwei Möglichkeiten, das Auslösen des Fehlerstromschutzschalters durch zu hohe Ableitströme zu verhindern:

Umfangreiche EMV-Befilterung: Durch die Verwendung von größeren und oft überdimensionierten Filtern lassen sich insbesondere die hochfrequenten Ableitströme reduzieren. So können etwa wirksamere EMV-Eingangsfilter in Kombination mit zusätzlichen Ausgangsfiltern eingesetzt werden, was allerdings mit höheren Kosten verbunden ist. Ein weiterer Nachteil sind Platzprobleme, die v.a. bei der Nachrüstung mit größeren und zusätzlichen Filter auftreten.

Fehlerstromschutzschalter mit hoher Auslöseschwelle: Diese Maßnahme ist mit erheblichen Risiken verbunden, da durch die höheren Ableitströme Potenzialverschiebungen auftreten und die zulässige Berührungsspannung von maximal 50 V (AC) überschritten werden kann. Außerdem können Schäden an den Systemkomponenten auftreten.