Kabeltragsysteme IEC 61537 zur Verbesserung - IHKS

GEBÄUDETECHNIK
Kabeltragsysteme IEC 61537
zur Verbesserung der EMV
Elektromagnetische Verträglichkeit bei Cable-Management-Systemen
Prof. Dr.-Ing. Jan Meppelink, Scientific Consultant
Klaus Jendralski, Produktmanager
In den letzten Jahren hat der Einsatz elektronischer
Schaltungen stetig zugenommen. Ob in Industrieanlagen, Medizin, Haushalt, in Telekommunikationsanlagen, Kraftfahrzeugen oder elektrischen Gebäudeinstallationen – überall finden wir leistungsstarke elektrische
Apparate und Anlagen, die immer größere Ströme
schalten, höhere Funkreichweiten erzielen und noch
mehr Energie auf weniger Raum transportieren können. Doch mit dem Einsatz modernster Technologie
steigt auch die Komplexität der Anwendungen. Dies
hat zur Folge, dass immer mehr gegenseitige Beeinflussungen ( elektromagnetische Störungen ) von Anlagenteilen, Kabeln und Leitungen auftreten können, die
zu Schäden und wirtschaftlichen Verlusten führen. Um
dem entgegenzuwirken, bietet sich die Verwendung
von leistungsfähigen Kabeltragsystemen an.
Abb.1: Sendemast als Störquelle im Bereich EMV
ELEKTROMAGNETISCHE
wird die elektromagnetische Verträglichkeit
und magnetische Felder in Leitungen er-
VERTRÄGLICHKEIT EMV
durch die EMV-Richtlinie 2004 / 108 / EG
zeugte Einkopplung stark vermindert.
erfasst. Dies bedeutet, dass elektrische
Somit liefern die Cable-Management-
EMV ist die Fähigkeit einer elektrischen Ein-
Betriebsmittel als Störquelle elektroma-
Systeme
richtung, in ihrer elektromagnetischen Um-
gnetische Störungen ausstrahlen (Emis-
nachhaltigen und sicheren Beitrag zur Ver-
gebung zufriedenstellend zu funktionieren,
sion), die von anderen Geräten oder Ein-
besserung der EMV sowie zur Verminde-
ohne diese Umgebung, zu der auch andere
richtungen, die als Empfänger (Störsenke)
rung der Kopplung von der Quelle zur Sen-
Einrichtungen gehören, unzulässig zu be-
fungieren, aufgenommen werden (Immissi-
ke. Die Schirmwirkungen dieser Systeme
einflussen ( VDE 0870-1). In der Normung
on), s. Abb.1. Dadurch kann eine Störsen-
können durch den Kopplungswiderstand
ke in ihrer Funktion sehr stark beeinträch-
und die Schirmdämpfung quantifiziert
tigt werden, was im schlimmsten Fall zum To-
werden.Damit erhält der Planer die für das
talausfall und zu wirtschaftlichen Verlusten
EMV-Engineering wichtigen Engineering-
führen kann. Die Störungen können sich
Parameter von Kabeltrag-Systemen.
sowohl leitungsgebunden als auch durch
Blitzentladung
elektromagnetische Wellen ausbreiten.
Aus der Wirkungsanalyse der EMV in Ge-
einen
passiven
und
daher
bäuden (EN 62305-4) ist bekannt, dass
Cable-Management-Systeme und ihr
die Blitzentladung zu den größten an-
Beitrag zur EMV
zunehmenden Störquellen zählt. Dabei
Durch Leitungen, die innerhalb von Kabel-
kommt es zur direkten Stromeinspeisung
tragsystemen verlegt bzw. durch diese
in das gesamte Potentialausgleichssys-
abgeschirmt werden, wird sowohl die gal-
tem im Gebäude und/oder zur magne-
vanische, als auch die durch elektrische
tischen Einkopplung von Störspannungen
FACH.JOURNAL 2012
119
GEBÄUDETECHNIK
EMV unter Verwendung vereinfachender
Störquelle
Kopplung von Störgrößen Störsenke
(strahlt Emisson aus)
(Ausbreitung der Störung)
(empfängt Emissionen)
Zum Beispiel:
• Galvanisch
• Prozessrechner
• Funktelefone
• Induktiv
• Funkempfangsanlagen
• Schaltnetzteile
• Kapazitiv
• Steuerungen
MAGNETISCHE SCHIRMDÄMPFUNG
• Zündanlagen
• Elektromagnetisch
• Umrichter
VON KABELTRAG-SYSTEMEN
• Messgeräte
Die magnetische Schirmdämpfung ist das
• Frequenzumrichter
• Blitzeinschlag
Hypothesen sowie unter Zuhilfenahme
von Modellen, Versuchen und Messungen
analysiert und gelöst werden.
Verhältnis in Dezibel (dB) von einer indu-
• Schweißgeräte
zierten Spannung in ein ungeschütztes
Tab.1: Weg der Störungen
Kabel zu der induzierten Spannung in das
gleiche Kabel, wenn sich dieses in einem
Kabeltrag-System befindet, Abb.2.
in elektrische Leitungen. Gerade für diese
rät, der Störsenke. Die Aufgabe der EMV-
Kopplungen liefern Cable-Management-
Planung ist es, die Verträglichkeit durch die
Systeme einen wirksamen Beitrag zur
notwendigen Maßnahmen an der Quelle,
Versuchsaufbau zur Bestimmung der
Reduktion von Störspannungen.
am Kopplungsweg oder an der Störsenke
magnetischen Schirmdämpfung
sicherzustellen. Planer und Installateure
SICHERSTELLUNG DER EMV
Eine ungeschirmte Leitg. ( NYM-J 5 x 6 mm² )
werden im Tagesgeschäft immer häufiger
wird einem magnetischen Impulsfeld 8/20
Zur Sicherstellung der EMV ist ein syste-
mit dieser Thematik konfrontiert. Die EMV
mit einer magnetischen Feldstärke von
matischer Planungsansatz erforderlich.
stellt somit schon einen grundlegenden
3 kA/m ausgesetzt. Hierbei wird die indu-
Die Störquellen müssen identifiziert und
Faktor bei der Planung von Installation und
zierte Spannung U1 in der ungeschirmten
Leitung gemessen, Abb. 3. Die gleiche
Leitung wird anschließend in der Mitte
eines Kabeltrag-Systems angeordnet
(einmal mit, einmal ohne Deckel) und dem
gleichen magnetischen Impulsfeld von
3 kA/m ausgesetzt. Hierbei wird die induzierte Spannung U2 in der ungeschirmten
Leitung gemessen. Aus den Messwerten
des Versuchs ergibt sich die magnetische
Schirmdämpfung nach der Formel:
αS = 20 log (U1/U2) dB.
Abb. 2: Das magnetische Impulsfeld (H) der Stärke 3 kA/m bei einem
definierten Versuchsaufbau: links ohne, rechts mit Kabeltragsystem 1 =
Feld H, 2 = U1 LzuPE
Versuchsergebnis:
Die magnetische Schirmwirkung αS eines
Kabeltrag-Systems konnte durch die
Versuche und Simulation mit einem FEMProgramm eindeutig nachgewiesen werden. Das beste Ergebnis von rund 50 dB
wurde bei Kabelrinnen mit Deckel erzielt,
s.Tab.2. Hinweis: Die Schirmdämpfung
gegen elektrische Felder ist wie bei einem
Faradayschen Käfig nahezu perfekt.
TRANSFERIMPEDANZ
(KOPPLUNGSWIDERSTAND) VON
CABLE-MANAGEMENT-SYSTEMEN
Abb.3: Versuchsaufbau
Die Transferimpedanz ist das Verhältnis
120
quantifiziert werden. Die Kopplung be-
Verkabelung dar. Aufgrund der sehr ho-
von der gemessenen Spannung UStör, die in
schreibt die Ausbreitung der Störung von
hen Komplexität der elektromagnetischen
Längsrichtung innerhalb des Kabeltragsys-
der Störquelle bis zum beeinflussten Ge-
Verträglichkeit müssen die Probleme der
tems gemessen wird, zu dem eingekop-
FACH.JOURNAL 2012
Sparen Sie Kosten und
Energie: SAUTER
CO2-Sensor EGQ222.
ohne Deckel
mit Deckel
OBO RKSM 630 FS
Typ Kabelrinne /Kabelleiter
20
50
OBO MKS 630 FS
20
50
OBO MKS 630 FT
20
50
OBO MKSU 630 FS
20
50
OBO MKSU 630 FT
20
50
OBO MKSU 630 VA
20
50
OBO GRM 55/300 FS
15
25
OBO LG 630 NS FT
10
15
Tab.2: Magnetische Schirmdämpfung 8/20 dB
pelten Strom IStör, s.Abb.4 Die Transferim-
Anteil wird durch die Transferimpedanz des
pedanz wird in Analogie zur Messung der
Cable-Management-Systems
elektrischen Leiteigenschaften nach Ka-
Für die Transferimpedanz gilt: ZΩ = UStör/
bestimmt.
(IStör x L) [mΩ/m]. Die angegebenen Werte
basieren auf Messungen, bei denen ein Impulsstrom der Wellenform 8/20 durch eine
definierte Länge eines Kabeltrag-Systems
eingespeist wurde.
Versuchsergebnis:
Die Wirkung des Kabeltrag-Systems gegen
galvanische Kopplung wurde durch die Ver-
CO2-Sensor mit NDIR-Zweistrahltechnologie
für optimale Luftqualität und bis zu 60 %
Energieeinsparung:
Abb.4: Versuchsaufbau zur Transferimpedanz:
1 = Länge l, 2 = U, 3 = I,
4 = Impulsquelle 8/20
UStör: Störspannung im Kabel gemessen
IStör : Störstrom, der von außen in den Schirm
(KTS) eingespeist wird, L: Länge des KTS
• Exakte und schnelle Messung für mehr
Energieeffizienz und minimale Kosten
• Speziell auf die Bedürfnisse im HLK-Bereich
abgestimmt
pitel 11.1. (DIN EN 61537) bestimmt. Bei
suche eindeutig nachgewiesen. Das beste
einem Blitzeinschlag in ein Gebäude flie-
Ergebnis wurde bei Kabeltrag-Systemen
• Permanente Driftkompensation
ßen Blitzteilströme im gesamten Potential-
(Kabelrinnen) mit Deckel erzielt, s.Tab.3 und
• Einsatz für alle Anwendungen und Gebäudearten
ausgleichssystem. In dieses sind die Ka-
erstes Testergebnis.
• Schnelle Inbetriebnahme
Typ Kabelrinne / Kabelleiter
• Keine Rekalibrierung
ohne Deckel
mit Deckel
OBO MKS 630 FS
1,14
0,71
OBO MKS 630 FT
1,14
0,71
• 12-Punkte-Kalibrierung
OBO MKSU 630 FS
0,44
0,09
• Hervorragendes Preis-/Leistungsverhältnis
OBO MKSU 630 FT
0,44
0,09
OBO GRM 55/300 FS
6,17
5,5
Tab.3: Transferimpedanz 8/20 mOhm/m
beltragsysteme, innerhalb derer installierte
Kabel und Leitungen vorteilhaft verlegt
werden, immer mit einbezogen. Da hierbei ein Blitzteilstrom über dieses System
fließt, kann ein sehr kleiner Anteil noch über
die innerhalb des Kabeltragsystems verlegten Leitungen geführt werden. Dieser
Autor
Prof. Dr.-Ing. Jan Meppelink,
Scientific Consultant
Klaus Jendralski, Produktmanager
OBO Bettermann
Menden
Fotos / Grafiken: OBO Bettermann
www.obo.de
• Temperaturkompensation
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