EMV-optimierte Kabelverschraubungen Tausende Bürstenhärchen schirmen ab

Lösungen um Leitungen möglichst EMV-dicht und störsignalarm abzuschirmen.
Der Gentleman sucht Kabelverschraubungen, um Leitungen möglichst EMV-dicht und störsignalarm abzuschirmen.

Gut abgeschirmte Leitungen lassen sich von Störsignalen nicht aus der Ruhe bringen. Doch wie bekommt man Kabelverschraubungen, Steckverbinder und Kabel möglichst EMV-dicht? Welche Lösung dabei wirksamer als andere ist, misst man mit Hilfe zweier Messmethoden.

Elektromagnetisch verträglich ist ein Gesamtsystem, wenn es sich von elek­tronischen oder elektromagnetischen Feldern anderer Systeme nicht in seiner Funktion stören lässt - so lautet die Definition. Schlecht geschirmte Verbindungen, insbesondere im Bereich der Kabelverschraubung oder im Stecker oder Kabel mit ungenügender Schirmung, sind häufig Einfallstore für solche Störungen. Umso eigenartiger ist es, dass die Kabel- und Verbindungstechnik zwar in vielen Bereichen durch Normen und gesetzliche Bestimmungen geregelt ist und es auch eine EMV-Richtlinie gibt; diese regelt allerdings nicht die Verkabelung. Denn Steckverbinder, Kabel und Leitungen sind im Sinne des EMV-Gesetzes Bauteile ohne direkte Funktion. Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder Hersteller die EMV-Eigenschaften seiner Bauteile nach Gutdünken definieren kann. Vielmehr sind EMV-relevante Anforderungen für einige geschirmte Leitungstypen - beispielsweise die Ölflex 140 CY - Teil der europäischen oder nationalen Kabel- und Leitungs-Bauartnormen.

Abschirmmethoden und ihre praktische Umsetzung

Eine gängige Methode, um Kabel abzuschirmen, sind Kupfergeflechte zwischen Adern und Mantel. Mit einem Bedeckungsgrad von rund 80 Prozent bildet das gängige Kupfergeflecht eine effektive Barriere für elektromagnetische Felder. Für bewegte Leitungen - ob in Schleppketten mit millionenfachen Wechselbiegezyklen oder in der Robotik, wo die Schirmung zusätzlich zur Biegung auch noch Torsion aushalten muss - ist der Flechtwinkel entscheidend, denn der muss auf die jeweilige Anforderung zugeschnitten sein. Für hochdynamische Anwendungen ist der Kupferdraht in einem stumpferen Winkel um die Adern gelegt, sodass er auf einer kürzeren Strecke eine volle 360-Grad-Windung um die Adern macht. Der Bedeckungsgrad ist höher, die Elastizität besser, allerdings wird mehr Kupfer benötigt, was die Leitung etwas teurer macht. Für eine optimale Abschirmwirkung können Leitungen mit einem doppelten Schirm versehen oder aber in einem Kupfer- oder Stahlrohr verlegt werden. Unter EMV-Gesichtspunkten sind diese Schirmungen völlig dicht, aber die Verlegung in Rohren bedeutet natürlich einen erheblichen Mehraufwand. Eine Armierung aus Stahldraht um die Innenleiter, die man hin und wieder findet, hat dagegen nur eine geringe EMV-Wirkung, sie dient vielmehr dem mechanischen Schutz.

Abschirmmethoden und ihre praktische Umsetzung

Eine gängige Methode, um Kabel abzuschirmen, sind Kupfergeflechte zwischen Adern und Mantel. Mit einem Bedeckungsgrad von rund 80 Prozent bildet das gängige Kupfergeflecht eine effektive Barriere für elektromagnetische Felder. Für bewegte Leitungen - ob in Schleppketten mit millionenfachen Wechselbiegezyklen oder in der Robotik, wo die Schirmung zusätzlich zur Biegung auch noch Torsion aushalten muss - ist der Flechtwinkel entscheidend, denn der muss auf die jeweilige Anforderung zugeschnitten sein. Für hochdynamische Anwendungen ist der Kupferdraht in einem stumpferen Winkel um die Adern gelegt, sodass er auf einer kürzeren Strecke eine volle 360-Grad-Windung um die Adern macht. Der Bedeckungsgrad ist höher, die Elastizität besser, allerdings wird mehr Kupfer benötigt, was die Leitung etwas teurer macht. Für eine optimale Abschirmwirkung können Leitungen mit einem doppelten Schirm versehen oder aber in einem Kupfer- oder Stahlrohr verlegt werden. Unter EMV-Gesichtspunkten sind diese Schirmungen völlig dicht, aber die Verlegung in Rohren bedeutet natürlich einen erheblichen Mehraufwand. Eine Armierung aus Stahldraht um die Innenleiter, die man hin und wieder findet, hat dagegen nur eine geringe EMV-Wirkung, sie dient vielmehr dem mechanischen Schutz.

Widerstand ist zwecklos

Hat man das richtige Kabel gewählt, folgt als Nächstes die Wahl eines passenden Steckverbinders und einer passenden Kabelverschraubung, die insbesondere zum Durchmesser des Kabels passen. Wie sieht die ideale Verbindung von Kabel, Kabelverschraubung und Steckverbinder aus EMV-Sicht aus? Die wichtigste Forderung: Der elektrische Widerstand zwischen Kabelschirm und Erdpotenzial muss so gering wie möglich sein. Dafür ist eine möglichst große Kontaktfläche nötig. Am Übergang von der Kabelverschraubung zum Stecker sollte der Kabelschirm rundherum ohne Lücken sein. Nur dann kann das Steckergehäuse als Faradayscher Käfig wirken und Störsignale von außen sicher fernhalten. Außerdem ist es wichtig, dass diese optimale Schirmkontaktierung an beiden Enden des Kabels stattfindet und mit dem Erdpotenzial verbunden ist. Große metallische Flächen und durchgängige elektrische Verbindungen mit guter Leitfähigkeit begünstigen die Abschirmung. Ein geeignetes Produkt dafür ist der Rechteckstecker Epic Ultra, dessen Metallgehäuse vernickelt ist.

Die Dichtung wurde nach innen verlegt, sodass sich die beiden metallischen Gehäuseteile großflächig berühren. Dazu passt die Kabelverschraubung Skintop MS-M Brush (Bild 1), denn für ein gut abgeschirmtes Gesamtsystem muss auch der Übergang vom Steckverbinder zum Kabel "dicht halten". Während üblicherweise die Fixierung des Schirmes mit einer Feder realisiert wird, übernehmen dies bei der Brush Tausende von ringförmig angeordneten Bürstenhärchen (Bild 2).

Der Vorteil: Der große variable Klemmbereich macht die Montage, Demontage und Zuordnung einfacher und schneller. In einem einzigen Arbeitsgang wird das Kabel zentriert, fixiert, zugentlastet und hermetisch abgedichtet. Ströme, die durch Störsignale von außen induziert werden, werden über die hoch leitfähige und 360° umlaufende Bürstenschirmung effizient abgeleitet.