Durch die EMV-Mehrfach-Scheibe mit innenliegenden TRI-Kontaktfedern lassen sich mehrere Kabel platzsparend durch eine EMV-Verschraubung führen. Die Scheibe wird über eine umlaufende Iris-Feder sicher im Verschraubungskörper kontaktiert.

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Eine weitere Lösung ist der geteilte EMV-Adapter: Wird dieser zwischen der Gehäusewand und einer EMV-Verschraubung eingeschraubt, ergibt sich ebenfalls eine doppelte Kontaktierung mit entsprechend höheren Dämpfungswerten und höherer Stromübertragung bei minimiertem technischen wie finanziellen Aufwand. Verwendet der Anwender diesen Adapter als Gegenmutter, lassen sich sogar bei Standard- und Kunststoff-Kabeleinführungen kostengünstig und nachträglich gewisse HF-Dämpfungswerte erreichen, was in weniger kritischen Anwendungen meist ausreicht.

Mit einem geteilten EMV-Anschlussbock lassen sich dicke, starre Kabel einfach und EMV-gerecht in den Schaltschrank einführen.

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Jede Kabelverschraubung benötigt einen gewissen Einbauplatz. Möchte ein Anwender verschiedene EMV-Kabel in ein Gehäuse einführen, kann es allerdings angesichts des Trends zu immer kompakteren Systemen auch im Schaltschrankumfeld aufgrund fehlender Montagefläche mitunter zu Engpässen kommen. Um dieses Problem zu lösen, setzt Pflitsch auf ein Dichteinsatz-Konzept, bei dem sich mehrere Kabel – auch mit unterschiedlichen Durchmessern – durch eine Kabelverschraubung führen lassen.

Hinter dem Dichteinsatz sitzt dabei in der EMV-Lösung eine Scheibe aus Metall, die exakt für die verwendeten Kabeldurchmesser des Anwenders angefertigt wird. In dieser Scheibe wird der Schirm jedes Kabels sicher mittels je einer TRI-Feder kontaktiert. Über einen umlaufenden Iris-Federring gelingt die Kontaktierung der eingesetzten Scheibe in der Kabelverschraubung. Mit diesem Dichtkonzept – ausgelegt bis zur Größe M120 – lassen sich somit mehrere EMV-Kabel im Durchmesser von 5 bis 20 mm inklusive Schirmgeflecht integrieren.

Mit starren Kabeln in den Schrank

Energiekabel und Leitungen mit größeren Querschnitten sind in der Regel sehr starr und lassen sich daher oft nur mit Mühe installieren. Um auch solche geschirmten Kabel in einen Schaltschrank einführen und EMV-sicher kontaktieren zu können, wurde ein teilbarer EMV-Anschluss-Bock aus vernickeltem Messing entwickelt, der die Installation vereinfacht. Das heißt: Zunächst wird das stabile Unterteil des EMV-Bocks an der Schaltschrank-Einführung montiert, das Kabel in Position gebracht und der Kabelmantel in Höhe der Kontaktstelle entfernt, so dass das Schirmgeflecht des Kabels offen liegt. Ist das so vorbereitete Kabel im EMV-Anschluss-Bock positioniert, wird das Oberteil des Bocks aufgedrückt und mit zwei Schrauben fixiert. Dabei drückt sich die ebenfalls geteilte, nicht magnetische TRI-Feder zuverlässig rund um das Schirmgeflecht des Kabels. Den EMV-Anschluss-Bock gibt es aktuell in fünf Größen für Kabeldurchmesser von 20 bis 65 mm. Weitere Größen in M 25 und M 32 folgen in Kürze.

Mehrfachschirme sicher ­kontaktieren

In der modernen Elektronik erfüllt der Kabelschirm häufig mehrere Aufgaben: Zum einen bestimmt er maßgeblich die Kabelimpedanz, zum anderen soll er ein Aus- und/oder Einkoppeln von Signalen verhindern. Unangenehmerweise kann über das Schirmgeflecht noch ein ungewollter Potenzialausgleich stattfinden. Daher gibt es spezielle Kabel mit Mehrfachschirmen. Eine Herausforderung ist es nun, diese geschirmten Kabel EMV-gerecht im geschirmten Gehäuse und mit der Elektronik zu kontaktieren. Möglich ist dies mit einer verlängerten Kabelverschraubung wie der bereits erwähnten Blueglobe TRI mit ihren zwei hintereinanderliegenden Triangelfedern.

Über die erste Feder wird der äußere Schirm des Kabels direkt außen am Gehäuse kontaktiert, während die zweite Feder den inneren Schirm mit dem Gehäuse niederimpedant verbindet. Der mögliche dritte Schirm lässt sich dann bis zum Massesternpunkt im Schaltschrank weiterführen und dort auflegen. Diese Lösung erreicht eine Schirmwirkung von besser -80 dB bei Frequenzen bis über 1 GHz. Des Weiteren verdoppelt sich die Stromtragfähigkeit, was zum Beispiel bei Frequenzumrichtern und im Bereich der Elektromobilität wichtig ist: Hier sind hochfrequente Schirmströme von mehr als 25 A nichts Außergewöhnliches.

EMV richtig ‚kanalisieren‘

Schlussendlich sollte beim Thema EMV der Blick nicht nur auf das Kabel beziehungsweise dessen Verschraubung gerichtet werden; insbesondere bei anspruchsvollen Applikationen gilt es mitunter auch den Kabelkanal applikationsspezifisch auf E- und H-Felder auszulegen. Anders als bei Kabelverschraubungen ist jede EMV-Kabelkanal-Baugruppe allerdings ein Unikat und speziell auf die Anwendung hin anzupassen. Dazu ist zunächst eine Analyse des Installationsumfeldes notwendig. Ebenso wichtig für die Auslegung sind die auftretenden Störfelder: Magnetfelder im Umfeld von Elektromotoren oder Frequenzumrichtern lassen sich etwa durch die Erhöhung der Wandstärke eines Kanals dämpfen, während bei E-Feldern darauf zu achten ist, den ­Kanal möglichst spaltfrei auszulegen. Unter Umständen müssen Formteile dazu sogar „aus dem Vollen“ gearbeitet werden.

Pflitsch etwa verwendet 2 mm starkes Blech gegen magnetische Felder. Um E-Felder fernzuhalten, werden die anwendungsspezifischen Baugruppen entlang der Kanalkomponenten mit Bohrungen im Abstand von maximal 50 mm versehen, um Korpus und Deckel sowie die benötigten Formteile spaltfrei und dicht am Kanalkorpus verschrauben zu können. Zusätzlich lassen sich Dichtungen aus Kupfer-Beryllium einbringen, wie sie bei Schutztüren zum Einsatz kommen. An den Nahtstellen der Kanalteile werden spezielle Verbindungselemente eingesetzt.

So ausgerüstet können nur wenige Störwellen aus dem Kanal austreten beziehungsweise in ihn eindringen. Im Test erreicht eine solche Ausführung des Kabelkanals eine magnetische Schirmdämpfung von –18 dB verglichen mit einer ungeschützten Verlegung der Kabel und Leitungen. Zum Vergleich: Ein Standard-Kabelkanalsystem erreicht etwa -10 dB Dämpfung.

Autoren:
Günther Quednau ist EMV-Experte bei Pflitsch in Hückeswagen;
Walter Lutz ist Fachjournalist in Haiger.

EMV-Messung ohne teure Messtechnik

Das Messprinzip des KoKeT-Verfahrens und ...

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Bei der Entwicklung der EMV-Kabelverschraubungen gelangte man bei Pflitsch zur Erkenntnis, dass keines der etablierten Messverfahren zur Bewertung des Schirmverhaltens von Kabelverschraubungen wirklich geeignet ist, eindeutige und reproduzierbare Mess-Ergebnisse zum Schirmverhalten dieser Bauteile zu liefern. Der Grund: Es wird nicht die Kabelverschraubung für sich, sondern stets die gesamte Installation gemessen. Außerdem erfordern die gängigen Verfahren eine sehr teure Messtechnik.

... die offene Messdose.

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Daraufhin entwickelte das Unternehmen aus Hückeswagen das international genormte Messverfahren für Koaxstecker – das Triaxialverfahren (nach IEC 61 196-1, IEC 61 196-A, prEN 50 289-1-6 A +C, VG 95 214-12 und VG 95 214-13) – weiter. Das resultierende KoKeT-Verfahren (Koaxiale Kelvin Tube) ist in der Lage, die Schirmdämpfung und die Transfer-Impedanz (absolut) von Gleichstrom bis über 1,5 GHz zu messen. KoKeT arbeitet nach dem Doppel-Koaxial-Verfahren. Dabei wird in einem gut geschirmten Rohr eine Trennwand eingeschraubt, welche die Kammer in zwei hintereinanderliegende Kammern unterteilt und gleichzeitig eine Aufnahme für geschirmte Kabelverschraubungen in den Größen M8 bis M85 beinhaltet. Vergleichsmessungen zeigen, dass dieses Verfahren in dem wichtigen Frequenzbereich von 25 bis 130 MHz um rund 20 dB schärfer misst als die gebräuchlichen Injectionline- ­beziehungsweise Absorberzangen-Verfahren.

KoKeT ist mittlerweile in der aktuellen IEC 62153-4-10 als anerkanntes Messverfahren gelistet.