Anlagenstillstände und Fertigungsprobleme aufgrund elektromagnetischer Störungen – hervorgerufen etwa durch drahtlose Kommunikationseinrichtungen, Elektromotoren oder Frequenzumrichter – sind keine Seltenheit. Produktionsausfälle und Ausschuss ziehen Folgen nach sich wie Lieferengpässe, Imageverlust und wachsende Kosten sowie einen hohen Aufwand, die ‚Lücke im System‘ – sprich: die Fehlerquelle – zu finden. 

Schaltschränke und Gehäuse lassen sich konstruktiv mit entsprechenden Maßnahmen gegen elektromagnetische Störungen schirmen. Doch da, wo Kabel durch die Gehäusewand geführt werden, entsteht eine Lücke in der Schirmung, durch die elektromagnetische Wellen einfach ‚durchschlüpfen‘. Um diese Lücke sicher zu schließen, werden geschirmte Kabel mit EMV-Kabelverschraubungen sicher kontaktiert und so in das Gesamt-EMV-Konzept eingebunden. Auf diese Weise dringen Störstrahlungen weder aus dem Gehäuse heraus noch in das Gehäuse hinein.

Für den Anwender haben Montagefreundlichkeit und Montagesicherheit der EMV-Komponenten einen hohen Stellenwert, denn mit ersterer lassen sich Zeit und Kosten sparen, der zweite Aspekt sorgt für hohe Betriebssicherheit der Gesamtmontage. Mindestens ebenso wichtig sind aber auch die erreichbaren Dämpfungswerte für den Anwender.

Höhere Dämpfung und einfache Montage

Die möglichen Schirmdämpfungswerte einer EMV-Kabelinstallation hängen stark von der Sorgfalt bei der Montage ab. Wer beispielsweise beim Abisolieren des Kabels oder beim Aufweiten des Schirmgeflechts dessen Struktur verändert, kann Schirmlücken produzieren, die im Betrieb elektromagnetische Störstrahlung durchschlüpfen lassen. 

Kabelführungs-Anbieter Pflitsch geht daher in seinen Baureihen ‚Uni Dicht‘ und ‚blueglobe‘ einen speziellen Weg, um hohe Prozesssicherheit und sichere Dämpfungseigenschaften zu realisieren: Das Prinzip nutzt geschlossene Federringe in den Kabelverschraubungen und kontaktiert darüber das Schirmgeflecht des Kabels rundum statt nur punktuell. Dieses Vorgehen erhöht die Schirmdämpfungswerte deutlich. 

Gleichzeitig gelingt die Montage einfach und sicher, da Anwender lediglich den Kabelmantel an der Kontaktstelle entfernen müssen, an der später das Schirmgeflecht kontaktiert werden soll. Bereits beim Einschieben des Kabels in die Kabelverschraubung ergibt sich aufgrund der Federkraft eine zuverlässige Kontaktierung selbst bei unrunden Kabeln. Darüber hinaus erlaubt das Prinzip, dass der Kabelschirm in den Schaltschrank hineingeführt werden kann und erst unmittelbar an der Anschlussstelle abgelängt werden muss. So wird das Maximum an Schirmdämpfung erreicht und unnötige Verkopplungen von Nutz- mit Störsignalen vermieden.

Sichere 360°-Kontak­tierung

Da das Schirmgeflecht des Kabels an der Kontaktstelle nicht aufgeweitet werden muss, sondern über die 360°-Triangelfeder sicher kontaktiert wird und erst im Schaltschrank an Masse angeschlossen wird, sind die EMV-Kabelverschraubungen montagefreundlich und sicher.

© Pflitsch

Bei der Kabelverschraubung ‚Uni Iris‘ übernimmt ein Federring die 360°-Kontaktierung des freigelegten Kabelschirms. Beim Anziehen der Druckschraube wird er rundum sicher an das Schirmgeflecht angedrückt und sorgt für einen guten elektrischen Übergang.

In der Baureihe ‚blueglobe‘ wird eine Triangelfeder genutzt. Dieses Kontaktelement ermöglicht eine prozesssichere und schnelle Montage mit überdurchschnittlich hohen Dämpfungswerten. Ist das Schirmgeflecht freigelegt, lässt sich das Kabel einfach durch die Triangelfeder schieben. Sie legt sich sofort sicher um das Schirmgeflecht und sorgt so ohne das Anziehen der Druckschraube bereits für einen EMV-Schutz. Mit diesem System wird die Schirmung mechanisch von der Abdichtung getrennt, da auf die Kontaktstelle beim Anziehen der Druckschraube keine großen Kräfte wirken und das Schirmgeflecht in Takt bleibt. Durch die Bauform der Feder ist ein Verhaken im Geflecht bei der Montage beziehungsweise Demontage ausgeschlossen. Mit ihrer Geometrie sorgt sie für eine großflächige, niederohmige und langlebige 360°-Kontaktierung – auch bei unrunden sowie außermittig liegenden Leitungen. 

In industriellen Datentechnik-Anwendungen bietet diese EMV-Kabelverschraubung mit über 80 dB bei 100 MHz und mit 65 dB bei 1000 MHz höchste Signalsicherheit. Zudem hat das akkreditierte Prüflabor GHMT die ‚Tri‘ nach Cat. 7A geprüft und zertifiziert. Auch für Anwendungen, in denen Hygiene oder Design gefordert sind, gibt es Lösungen in Edelstahl, designed nach EHEDG-Standard.

Höhere Stromtragfähigkeit als das geschirmte Kabel

Bei der Kabelverschraubung ‚Uni Iris‘ wird beim ­Anziehen der Druckschraube die Iris-Feder von zwei Konen sicher an den Kabelschirm angedrückt. Das Schirmgeflecht bleibt intakt.

© Pflitsch

Neben der HF-Dämpfung ist die Stromtragfähigkeit – also die Fähigkeit eines Bauteils, einen bestimmten Dauerstrom zu führen – ein wichtiges Kriterium bei einer EMV-Kabelverschraubung. Bei Fehlfunktionen, falscher Montage oder Blitzeinschlag können über den Kabelschirm und die Kabelverschraubung hohe Ströme fließen. Auch der Spannungsabfall an den Übergangswiderständen einer Kabelverschraubung erzeugt aufgrund des durchfließenden Stroms auf dem Kabelschirm eine gewisse Verlustleistung. 

Da es für diesen Fall keine Prüfnorm gibt, hat Pflitsch im hauseigenen Testlabor einen praxisnahen Prüfaufbau realisiert, bei dem ein ansteigender Strom bis maximal 100 A auf den Kabelschirm gegeben und die Temperaturentwicklung in der Kabelverschraubung bis +60 °C ermittelt wird. Das Ergebnis: In der Regel erreicht die ‚blueglobe Tri‘ eine höhere Stromtragfähigkeit als das geschirmte Kabel, bietet also in jedem Fall die nötige Sicherheit. In der Praxis sollte dies in der jeweiligen Installation aber verifiziert werden. 

Kombination für kundenspezifische EMV-Lösungen

Walter Lutz arbeitet als freier Fachjournalist bei PRservice in Haiger.

© PRservice

Um Montageraum zu sparen, bedarf es gelegentlich besonderer kundenspezifischer Lösungen, da bei kompakten Systemgehäusen der Platz für Kabeleinführungen begrenzt ist. Muss ein Anwender dann verschiedene EMV-Kabel in das Gehäuse einführen, kann es aufgrund fehlender Montagefläche zu Engpässen kommen. Um dieses Problem zu lösen, kombiniert Pflitsch Funktionen aus den beiden genannten Kabelverschraubungsbaureihen.

Aus dem ‚Uni Dicht‘-Programm stammt das Mehrfach-Konzept, mit dem sich mehrere Kabel – auch mit unterschiedlichen Durchmessern – zuverlässig durch eine Kabelverschraubung führen lassen. Hinter dem Dichteinsatz sitzt eine passgenaue Metallscheibe, die exakt für die verwendeten Kabeldurchmesser des Anwenders angefertigt wird. In dieser Scheibe wird der Schirm jedes Kabels über je einer ‚Tri‘-Feder sicher kontaktiert. Über einen umlaufenden ‚Iris‘-Federring gelingt die zuverlässige Kontaktierung der eingesetzten Scheibe in der Kabelverschraubung. Da es die ‚Uni Dicht‘ bis zur Größe M120 gibt, ist die Integration mehrerer EMV-Kabel im Durchmesser von 5 mm bis 20 mm (inklusive Schirmgeflecht) möglich.

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 ein ungewollter Potenzialausgleich stattfinden.

Daher gibt es spezielle Kabel mit Mehrfachschirmen. Diese geschirmten Kabel EMV-gerecht im Gehäuse mit der Elektronik zu kontaktieren, ist eine Herausforderung, die mit der verlängerten ‚blueglobe Tri‘ und ihren zwei hintereinanderliegenden Triangelfedern jedoch zu meistern ist: 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.