LElektromagnetischeVerträglichkeit

EDBEMV!PZh

Global DriveGrundlagen für den Einsatzvon Antriebsreglern inMaschinen und Anlagen

Ä!PZhä

© 2003 Lenze Drive Systems GmbH

Ohnebesondere schriftlicheGenehmigung von LenzeDrive SystemsGmbHdarf kein Teil dieser Dokumentationvervielfältigt oderDritten zugänglichgemachtwerden.

Wir habenalleAngaben indieser Dokumentationmit größterSorgfalt zusammengestellt und aufÜbereinstimmungmitder beschriebenenHard- undSoftwaregeprüft. Trotzdem können wir Abweichungen nicht ganz ausschließen. Wir übernehmen keine juristische Verantwortung oder Haftung für Schäden, die da-durch eventuell entstehen. Notwendige Korrekturen werden wir in die nachfolgenden Auflagen einarbeiten.

Stand 1.3 10/2003

Inhaltsverzeichnis

3l EDBEMV DE 1.3

1 Vorwort 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1 Allgemeines 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Kostensituation bei EMV-Maßnahmen 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Rechtsgrundlagen der EMV 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1 EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Einsatzort 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3 Anforderungen der EN 61800-3 zur Störaussendung 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Störbereiche bei Frequenzumrichtern 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 EMV-Störeinkopplungen 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1 Galvanische Kopplung 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2 Kapazitive Kopplung 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3 Induktive Kopplung 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 Schirmung 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.1 Anschlusstechnik der Schirmung 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Was muss bei der Schirmung beachtet werden? 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3 Motorleitungen 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.4 Steuerleitungen 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 EMV-gerechter Aufbau 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.1 Spezifikation geschirmter Leitungen beim EMV-gerechten Aufbau 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.1.1 Ausführung der Motorleitung 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.1.2 Ausführung der Leitungen für DC-Anschluss und Bremswiderstand 13. . . . . . . . . . . . . . . . .6.1.3 Ausführung der Steuerleitungen 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2 Im Schaltschrank 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.2.1 Eigenschaften der Montageplatte 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.2.2 Montage der Komponenten 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.2.3 Leitungen richtig verlegen 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.2.4 Anschlusstechnik der Erdung 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.2.5 Hinweise für die Leitungsführung im Schaltschrank 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3 EMV-gerechte Verdrahtung ausserhalb des Schaltschrankes 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.3.1 Allgemein 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.3.2 Netzseitige Verdrahtung 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.3.3 Motorseitige Verdrahtung 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Inhaltsverzeichnis

4 lEDBEMV DE 1.3

7 Begrenzung von Oberschwingungsströmen im Versorgungsnetz 17. . . . . . . . . . . . . . . .

8 Kompensationseinrichtungen 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 Potentialausgleich 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter) 21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Vorwort und Allgemeines

5l EDBEMV DE 1.3

1 Vorwort

1.1 Allgemeines

Der Einsatz von elektronischen Schaltungen in unserer technisierten Welt steigt ständig. Frequen-zumrichter, Bus-Systeme, Messwertaufnehmer usw. sollen auf kleinstem Raum gemeinsam zufrie-denstellend arbeiten.

Dies ist nur möglich, wenn auf ausreichende elektromagnetische Verträglichkeit – EMV – geachtetwird. Dabei obliegt es überwiegend dem Anlagenbauer / Maschinenhersteller, für einen EMV-ge-rechten Aufbau und Verdrahtung der Anlage Sorge zu tragen.

Um dieEMV-Problematik überschauend beurteilenzukönnen, ist es wichtig, dieUrsachen und Aus-wirkungenvonEMV-Störungenzu kennen. Mit diesem Wissen könnendie optimalenEMV-Maßnah-men abgeleitet werden. Die vorliegende Broschüre dient daher als Ratgeber.

1.2 Kostensituation bei EMV--Maßnahmen

100

1

Projektierungs-phase

Inbetriebnahme-phase

Betriebsphase

10

Realisierungszeitpunkt

Kos

tenf

akto

r

Abb. 1 Projekt EMV-Maßnahmen - Kostenentwicklung

Die Einbindung erforderlicher EMV-Maßnahmen hat bereits in der Projektierungsphase zu erfolgen.

Bei Berücksichtigung der EMV-Maßnahmen in der Projektierungsphase werden erhebliche Kostengespart. In der Inbetriebnahme- und Betriebsphase steigen diese Kosten auf ein Vielfaches an.

Rechtsgrundlagen der EMV

6 lEDBEMV DE 1.3

2 Rechtsgrundlagen der EMV

Die Rechtsgrundlage bilden die EMV-Richtlinie und deren Umsetzung durch die nationale Gesetz-gebung in den EU-Mitgliedsländern. In Deutschland sind dies das seit 1996 geltende EMV-Gesetzund seine Ausführungsbestimmungen.

Als zentrale Anforderung gilt sinngemäß, dass beim Betrieb von elektrischen und elektronischenGeräten, Systemen oder Einrichtungen keine unzulässigen gegenseitigen Störungen oder Beein-trächtigungen auftreten dürfen.

Im Sinne der Anforderungen aus der EMV-Richtlinie können unterschiedlicheAusprägungen beiderProduktbemessung vorliegen. Maßgeblich für das EMV-Verhalten einer elektrischen oder elektroni-schen Einrichtung sind

deren Störaussendungen (Emissionen),

deren Störfestigkeit (Immunität).

Im Hinblick auf die EMV-Eigenschaften bestehen in jedem Fall besondere Anforderungen an die In-formationspflicht des Herstellers bzw. In-Verkehr-Bringers. Lenze beschreibt in der Dokumentation(Betriebsanleitung) neben einer Spezifizierung der Normenkonformität auch detaillierte Installa-tionshinweise.

2.1 EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe

Die EMV-Produktnorm EN 61800-3 legt Grenzwerte und Prüfverfahren für Antriebe fest. Sie

umfasst das elektrische Antriebssystem vom Netzanschluss bis zum Wellenabgang desMotors,

berücksichtigt– unterschiedliche Vertriebswege,– unterschiedliche Umgebungen (Wohnbereich/Industriebereich),– äußere Anschlüsse (ports) und interne Schnittstellen (interfaces).

Zudem legt die Norm EN 61800-3 Bewertungskriterien für das Betriebsverhalten beiStöreinwirkungan den äußeren Anschlüssen und den internen Schnittstellen fest und enthält Anforderungen zurStörfestigkeit entsprechend der Umgebung am Einsatzort.

2.2 Einsatzort

Der Einsatzort wird in zwei so genannte Umgebungen eingeteilt:

Erste Umgebung

Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich: Umgebung, die Wohnbereicheenthält und Einrichtungen,die ohne Zwischentransformator direkt an ein Niederspannungsnetz angeschlossen sind, dasWohngebäude versorgt.

Zweite Umgebung

Industriebereich: Einrichtungen, die nicht direkt an ein Niederspannungsnetz zur Versorgung vonWohnbereichen angeschlossen sind.

Rechtsgrundlagen der EMV

7l EDBEMV DE 1.3

2.3 Anforderungen der EN 61800-3 zur Störaussendung

Abhängig von den Umgebungen am Einsatzort definiert die EN 61800-3 Grenzwerte.

Für den niederfrequenten Bereich (< 9 kHz) sind Grenzwerte definiert für

Oberschwingungen (EN 61000-3-2/-12)

Spannungsschwankungen / Flicker (EN 61000-3-3/-11)

Kommutierungseinbrüche der Netzspannung (EN 60146-1-1)

Für den hochfrequenten Bereich (> 9 kHz) sind Grenzwerte definiert für

Störspannungen (EN 55011 bzw. EN 55022)

Störstrahlungen (EN 55011 bzw. EN 55022)

Neben der funktionalen Aufgabe einer Komponente, Maschine oder Anlage sind auch die EMV-Maßnahmen bereits in der Planungsphase zu beachten. Nur dort ist eine kostengünstige Berück-sichtigung von EMV-Belangen möglich. In der Testphase oder gar im Betrieb reduzieren sich diemöglichen Maßnahmen drastisch, und die Kosten steigen (siehe Punkt 1.2).

Verantwortlich für die Einhaltung der Normen (CE-Kennzeichnung) ist letztendlich derjenige, dereine Maschine oder Anlage “in Verkehr bringt” . Es ist daher wichtig, dass der Hersteller oder Errich-ter einer Maschine oder Anlage bereits beim Kauf der Komponenten darauf achtet, dass die EMV-Belange berücksichtigt sind und Angaben vorhanden sind, wie die Konformität zur EMV-Richtliniezu erreichen ist.

Störniveau

Toleranzbereichder Störfestigkeit

Störpegel mit Funktionsbeeinträchtigung:Funktionsbeeinträchtigungen treten bei Gerätenoder Systemen ein

Störpegel ohne Funktionsbeeinträchtigung (Immunitätsschwelle):Genormter Störfestigkeits-Pegel, bis zu dem ein Gerät oder System ohne Funktionsbeeinträchtigung arbeitet

Elektromagnetisch verträglicher Störpegel:maximaler in einer beliebigen Umgebung zu erwartender Störpegel

Störstrahlungsgrenzwert:maximaler Störstrahlungspegel, den ein Gerät aussenden darf

Frequenz

Abb. 2 Anforderungen zur Störaussendung

Störbereiche bei Frequenzumrichtern

8 lEDBEMV DE 1.3

3 Störbereiche bei Frequenzumrichtern

Übersicht über die Störbereiche von Frequenzumrichtern

Netzstromoberschwingungen Störaussendung

leitungsgebunden leitungsgebunden nicht leitungsgebunden (Strahlung)Frequenzbereich 0 ... 2,5 kHz 150 kHz ... 30 MHz 30 MHz ... 1 GHz

Ursache Nicht sinusförmiger Netzstrom Schnelles Schalten der Leistungs-endstufen und Schaltnetzteile.Durch deren galvanische Verbin-dung erfolgt Störeinkopplung zumNetzeingang.

Schaltflanken der Leistungsendstufen mithohem du/dt beinhalten Oberwellen hoherFrequenzen, die als “Sender” in Verbin-dung mit den Motorleitungen (Antenne)Störungen ausstrahlen.

Auswirkung • Erhöhter eff. Netzstrom• zusätzliche Erwärmung von

Netzversorgungstrafos

Netzseitige Störeinkopplung in an-dereVerbraucher am gleichen Netz(galvanische Verbindung)

Störstrahlung von Umrichter und Motor-leitung auf andere hochohmige Steuersi-gnalleitungen in räumlicher Nähe

Gegenmaßnahmen • Netzdrossel• PFC (Power-Factor-Correction)

Netzseitige Funkentstörfilter (in-tern / extern)

• Schirmung von Umrichter und Motor-leitung

• keine Schirmunterbrechungen• optimale Schirmauflage• kurze ungeschirmte Drahtenden

Norm für Grenzwert-klasse A (Industrie)

EN 61800-3 EN 55011 EN 55011

Norm für Grenzwert-klasse B (Wohnbereich)

EN 61000-3-2: Elektrische Be-triebsmittel• Netzstrom < 16 A oder• Eingangsleistung < 1 kW

EN 55022 EN 55022

Abb. 3 Leistungsteil des Spannungszwischenkreisumrichters

Ungesteuerter Eingangsgleichrichter

Gleischspannungszwischenkreis

Dreiphasiger Wechselrichter

EinschaltschutzZwischenkreiskondensatoren

EMV-Störeinkopplungen

9l EDBEMV DE 1.3

4 EMV-Störeinkopplungen

Die Einkopplung von EMV-Störungen ist durch verschiedene Koppelmechanismen gekennzeich-net. Der jeweilige Koppelmechanismus bildet die “Übertragungsstrecke” zwischen der Störquelleund der Störsenke.

Es gibt 4 unterschiedliche Koppelmechanismen:

Elektromagn. Umgebung(Störquellen)

Empfänger(Störsenke)

GalvanischeKopplung

KapazitiveKopplung

InduktiveKopplung

Strahlungs-kopplung*

* Kombination aus kapazitiver und induktiver Kopplung

Abb. 4 EMV: Koppelmechanismen

Die Intensität der Störeinkopplung kann durch verschiedene Maßnahmen reduziert werden:

Beim Sender• Schirmung• Filterung

Störquelle

(Sender)

Beim Koppelmechanismus• Schirmung• Leitungstopologie• Lichtleiter (galvanische Trennung)

Koppelmechanismus

(Pfad)

Beim Empfänger• Schirmung• Filterung• Schaltungskonzept

Störsenke

(Empfänger)

EMV-Störeinkopplungen

10 lEDBEMV DE 1.3

4.1 Galvanische Kopplung

U2

U1

SPS

Störspannung

Galvanische Kopplung entsteht bei Benutzung derselben Leitungsab-schnitte durch mehrere Stromkreise.

Ursachen• Masse- und Erdverbindungen• Kopplung verschiedener Stromkreise• Erdschleifen

Gegenmaßnahmen• Kurze gemeinsame Bezugsleiter• Potentialtrennung zwischen den Systemen (Trafo, Relais, ...)

4.2 Kapazitive Kopplung

U1

Koppelstrom

U2

Kapazitive Kopplung entsteht durch die Einwirkung elektrischer Felderauf benachbarte Leitungen.

Ursachen• Starkstrom- / Signalleitungen• Schalten von Induktivitäten• Parallele Leitungsführung

Gegenmaßnahmen• Leitungsabstand vergrößern• Parallele Leitungslänge verringern• Leitungsabschirmung• Reduzierung der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit (du/dt)

4.3 Induktive Kopplung

U

Stromkreis 2

Stromkreis 1

Koppelinduktivität

IInduktive Kopplung entsteht durch Einwirkung magnetischer Felder aufbenachbarte Leitungen.

Ursachen• Schalten hoher Ströme• Schalten von Kapazitäten• Parallele Leitungsführung

Gegenmaßnahmen• Leitungsabstand vergrößern• Parallele Leitungslänge verringern• Verdrillen von Hin- und Rückleiter• Reduzierung der Stromanstiegsgeschwindigkeit (di/dt)

Schirmung

11l EDBEMV DE 1.3

5 Schirmung

5.1 Anschlusstechnik der Schirmung

Die Qualität der Schirmung wird bestimmt durch:

eine gute Schirmanbindung:

– Schirm großflächig auflegen.

einen niedrigen Schirmwiderstand:

– Nur Schirme mit verzinntem oder vernickeltem Kupfer-Geflecht verwenden!

– Schirme aus Stahlgeflecht sind ungeeignet.

5.2 Was muss bei der Schirmung beachtet werden?

Schirmanschluss immer mittels leitender Schelle großflächig auf der leitenden und geerdetenSchaltschrankgrundplatte auflegen.

Schirmanschluss direkt am vorgesehenen Geräteschirmblech auflegen.

Schirmanschluss nicht nur an der Kabelabfangschiene auflegen.

Die ungeschirmten Anschlussenden sind so kurz wie möglich auszuführen.

• Kurze ungeschirmte Leitungsenden• Klemmen separiert, minimaler Abstand: 100 mm• Abstand zwischen den Schirmschellen für Steuerleitung und Motor-

leitung: minimal 50 mm

Abb. 5 Schirmung bei Frequenzumrichtern

Schirmung

12 lEDBEMV DE 1.3

5.3 Motorleitungen

Ist die Unterbrechung der Motorleitungen durch Drosseln oder Klemmen unbedingterforderlich, ist die ungeschirmte Leitung höchstens in einer Länge von 40 - max. 100 mmauszuführen (je nach Leitungsquerschnitt).

Ist die Unterbrechung der Motorleitung durch Schütze, Schalter, Klemmen erforderlich, sosind diese räumlich von anderen Komponenten getrennt aufzubauen. (min. 100 mm Abstand)

Bei Kabellängen bis 500 mm kann auf eine zweite Schirmauflage (Schirmanschluss)verzichtet werden.

Motorzuleitungmax. 500mm

großflächigeKontaktierung des Kabelschirmes

Schirmgeflecht

SchrumpfschlauchEMV-gerechte Verschraubungfür Kabeldurchführungen mit hoherSchutzart.

Kabeldurchführung

5.4 Steuerleitungen

Die Leitungen der analogen und digitalen Ein- und Ausgänge geschirmt ausführen. Wennkurze (bis 200 mm) nicht abgeschirmte Leitungen verwendet werden, diese immer verdrillen.

Bei den analogen Leitungen muss die Schirmauflage einseitig auf der Umrichterseite erfolgen.

Bei ungünstigen Verhältnissen (sehr lange Leitung, hohe Störbeeinflussung) kann beianalogen Leitungen das eine Schirmende über einen Kondensator (z. B. 10 nF/250 V) anPE-Potential gelegt werden, um eine bessere Schirmwirkung zu erreichen (siehe Skizze).

Bei den digitalen Leitungen muss die Schirmauflage zweiseitig erfolgen.

Die Schirmauflagen der Steuerleitungen sollen min. 50 mm Abstand zu denSchirmanschlüssen der Motor- und DC-Leitungen aufweisen.

Abb. 6 Schirmung langer analoger Steuerleitungen

EMV-gerechter Aufbau

13l EDBEMV DE 1.3

6 EMV-gerechter Aufbau

6.1 Spezifikation geschirmter Leitungen beim EMV-gerechten Aufbau

6.1.1 Ausführung der Motorleitung

Nur abgeschirmte, 4-adrige Motorleitung verwenden (Ader U, V, W, PE und Außenschirm).

Gute Abschirmwirkung erreichen Leitungen mit einem YCY-Kupfergeflecht, weniger geeignetsind Leitungen mit SY-Stahlarmierung (hoher Schirmwiderstand).

Überdeckungsgrad des Schirmgeflechts:

– Mindestens 70 bis 80 % mit Überdeckungswinkel 90°

Kapazitätsarme Leitungen verwenden, um die Ableitströme zu minimieren.– Die Werte sind abhängig vom Querschnitt der Leitungen.

Die Nennspannung der Motorleitung für den Umrichterbetrieb beträgt Uo/U= 0,6/1 kV.

Die Eignung der Leitungen für die geforderten Approbationen am Einsatzort (z. B. UL)beachten.

Die EMV-Sicherheit des Anschlusses für die Temperaturüberwachung des Motors ist abhängig vonder Verlegeart der geschirmten Verbindungsleitung.

EMV-Sicherheit Verlegeart Bemerkungsehr gut Motorleitung und PTC/Thermo-

kontakt-Leitung getrennt verlegtIdeale Verlegeart mit sehr geringen Störeinkopplun-genPTC/Thermokontakt-Leitung wie eine Steuerleitungbehandeln

mittel Motorleitung und PTC/Thermo-kontakt-Leitung gemeinsam ver-legt mit getrennten Schirmen

Verlegeart erlaubt, aber höhere Störeinkopplungen

ungünstig Motorleitung und PTC/Thermo-kontakt-Leitung gemeinsam ver-legt mit gemeinsamem Schirm

Energiereiche Störeinkopplungen

6.1.2 Ausführung der Leitungen für DC-Anschluss und Bremswiderstand

Diese DC-Leitungen müssen wie die Motorleitung ausgeführt sein.

– Schirmung– Nennspannung

– Approbation

Auf kapazitätsarme Ausführungen kann aufgrund der geringen Länge verzichtet werden.

6.1.3 Ausführung der Steuerleitungen

Steuerleitungen geschirmt ausführen, um Störeinkopplungen zu minimieren.

EMV-gerechter Aufbau

14 lEDBEMV DE 1.3

6.2 Im Schaltschrank

6.2.1 Eigenschaften der Montageplatte

Ausschließlich Montageplatten mit elektrisch leitender Oberfläche (verzinkt oder aus V2A)verwenden.

Lackierte Montageplatten sind ungeeignet, selbst wenn an den Kontaktflächen der Lackentfernt wird.

Bei Verwendung mehrerer Montageplatten , müssen diese großflächig leitend miteinanderverbunden werden (z. B. mit Masseband).

6.2.2 Montage der Komponenten

Antriebsregler und Funkentstörfilter großflächig zur geerdeten Montageplatte kontaktieren.

Keine Hutschienenmontage!

6.2.3 Leitungen richtig verlegen

Verlegung der Motorleitung immer getrennt von Steuerleitungen und Netzleitungen.

Separate Klemmen für die Motorleitung(en) am Schaltschrankeintritt installieren, mindestens100 mm von allen anderen Klemmen entfernt.

Verlegung der Leitungen immer nahe an der Montageplatte (Bezugspotential), da freischwebende Leitungen wie Antennen wirken.

Leitungsführung möglichst geradlinig zu den Anschlussklemmen (keine “Kabelknäuel”)!

Eigenen Kabelkanal für Netzleitungen und Steuerleitungen verwenden. UnterschiedlicheLeitungsarten in einem Kabelkanal nicht mischen.

Motorleitungen niemals parallel zu Netzleitungen und Steuerleitungen verlegen.

Motorleitung möglichst senkrecht mit Netzleitungen und Steuerleitungen kreuzen.

Ungeschirmte Leitungen des gleichen Stromkreises (Hin- und Rückleiter) verdrillen bzw. dieFläche zwischen Hin- und Rückleiter möglichst klein halten.

Koppelkapazitäten und -Induktivitäten durch unnötige Leitungslängen und Reserveschleifenminimieren.

Kabelenden unbenutzter Leitungen zum Bezugspotential kurzschliessen.

6.2.4 Anschlusstechnik der Erdung

Alle Komponenten (Antriebsregler, Funkentstörfilter, Filter, Drosseln) an einen zentralenErdungspunkt (Schaltschrankmontageplatte) anschließen.

Erdungssystem sternförmig aufbauen.

Die entsprechenden Mindestquerschnitte der Leitungen einhalten.

EMV-gerechter Aufbau

15l EDBEMV DE 1.3

6.2.5 Hinweise für die Leitungsführung im Schaltschrank

Separierung der “heißen” Motorleitung von Steuer-, Signal- und Netzleitungen:

Motor- und Signalleitungen nie parallel verlegen und nur rechtwinkelig kreuzen.

Die Leitungen einer 24 V Versorgungsspannung sind über die gesamte Länge engbeieinander zu verlegen, damit keine Schleifen gebildet werden.

netzseitigeFilter

netzseitigeFilter

8200vector

8200vector

SPS

Netzsicherungen Netzschütze

Sicherungen

24V-Netzteil

Motor-schütze

Relais

Verdrahtungsklemmen

Kab

elka

nalf

ürS

igna

l-un

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ngen

Kab

elka

nalf

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Abb. 7 Leitungsführung im Schaltschrank

EMV-gerechter Aufbau

16 lEDBEMV DE 1.3

6.3 EMV-gerechte Verdrahtung ausserhalb des Schaltschrankes

6.3.1 Allgemein

Hinweise für Verlegung von Leitungen außerhalb des Schaltschrankes:

Ein größerer Leitungsabstand zwischen den Leitungen bei größeren Leitungslängen istnotwendig.

Bei paralleler Leitungsführung (Kabeltrassen) von Leitungen mit unterschiedlicher Signalartkann die Störbeeinflussung durch eine metallische Trennwand oder durch getrennteLeitungskanäle minimiert werden.

Abb. 8 Leitungsführung mit Trennwand Abb. 9 Leitungsführung mit getrenntem Kabelkanal

6.3.2 Netzseitige Verdrahtung

Antriebsregler, Netzdrossel oder Funkentstörfilter dürfen über Einzeladern oder ungeschirmteLeitungen an das Netz anschlossen werden.

Der Leitungsquerschnitt muss für die zugeordnete Absicherung bemessen sein (VDE 0160).

6.3.3 Motorseitige Verdrahtung

Stop!Die Motorleitung ist mit einer hohen Störintensität behaftet. Daher gilt:Die Motorleitung darf keine weiteren Leitungen enthalten (z. B. fürBremsenansteuerung, für Fremdlüfter usw.).Ausnahme ist die Leitung der Temperaturüberwachung des Motors.

Geschirmte, kapazitätsarme Motorleitungen verwenden.

Die Zuleitung für die Temperaturüberwachung des Motors (PTC oder Thermokontakt)abgeschirmt ausführen und getrennt von der Motorleitung verlegen.

Oberschwingungsströme im Versorgungsnetzbegrenzen

17l EDBEMV DE 1.3

7 Begrenzung von Oberschwingungsströmen imVersorgungsnetz

Leistungsaufnahme eines Standardumrichters

Der Eingangskreis eines Frequenzumrichters mit Spannungszwischenkreis besteht im Allgemeinenaus einem ungesteuerten Gleichrichter und der aus Elektrolytkondensatoren aufgebauten Zwi-schenkreiskapazität.

Einphasen-Gleichrichterbrücke ohne Drossel Einphasen-Gleichrichterbrücke mit Drossel

ohne Drossel

t

U -

I

m it Drossel

t

U -

I

Die nicht sinusförmigen Eingangsströme bei Frequenzumrichtern werden als Oberschwingungs-ströme (netzharmonische Oberwellen) bezeichnet. Sie können eine “Verunreinigung” des speisen-den Netzes hervorrufen und zur Beeinflussung anderer Verbraucher führen.

Die Europäische Norm EN 61000-3-2 dient der Sicherung der Qualität von öffentlichen Versor-gungsnetzen. Sie gibt Grenzwerte zur Begrenzung der Netzbelastung vor (Hintergrund: Zuneh-mende Anzahl von nichtlinearen Verbrauchern).

Die Norm gilt nur für öffentliche Netze. Netze mit eigener Trafostation, die in Industriebetrieben üb-lich sind, sind nicht öffentlich und fallen nicht in den Anwendungsbereich der Norm.

Betroffen sind Geräte (Umrichter), deren Eingangsstrom (Netzstrom)bis zu 16 A beträt oder mit Ein-gangsleistungen bis zu 1 kW.

Besteht ein Gerät oder eine Maschine aus mehreren Komponenten, werden die Grenzwerte derNorm auf die gesamte Einheit angewendet.

Oberschwingungsströme im Versorgungsnetzbegrenzen

18 lEDBEMV DE 1.3

Mit den aufgeführten Maßnahmen halten Umrichter mit Spannungszwischenkreis die Grenzwertenach EN 61000-3-2 ein. Die Einhaltung der Anforderungen für die Maschine / Anlage liegt in der Ver-antwortung des Maschinen-/ Anlagenherstellers:

Anschlußspannung Leistung Maßnahme

[V] [kW]0,25

Zugeordnete Netzdrossel verwenden1/N/PE AC 230V

0,37Zugeordnete Netzdrossel verwenden

1/N/PE AC 230V0,55

Aktives Filter verwenden / PFC0,75

Aktives Filter verwenden / PFC

3/PE AC 230V0,55

3/PE AC 230V0,75

Zugeordnete Netzdrossel verwenden3/PE AC 400V

0,55Zugeordnete Netzdrossel verwenden

3/PE AC 400V0,75

Kompensationseinrichtungen

19l EDBEMV DE 1.3

8 Kompensationseinrichtungen

Wechselwirkungen mit Kompensationseinrichtungen

Antriebsregler nehmenaus dem speisendenAC-Netz nur sehr geringeGrundschwingungs-Blindlei-stung auf. Eine Kompensation ist deshalb nicht erforderlich.

Stop!Werden in alten Industrieanlagen Maschinen größerer Leistung mitStandardumrichtern modernisiert, müssen die alten vorhandenenKompensationsanlagen verdrosselt werden oder durch neue (diese solltenverdrosselt sein) ersetzt werden.Durch die vom Umrichter erzeugten Oberschwingungsströme (besonders 5 bzw. 7)können die Kondensatorströme Werte annehmen, die nach kurzer Zeit dieKondensatorbatterien zerstören. Dies führt zum kompletten Ausfall derKompensation.

Wenden Sie sich rechtzeitig an den Lieferanten der Kompensationseinrichtung.

Potentialausgleich

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9 Potentialausgleich

Potentialdifferenzen treten auf in:

Räumlich getrennten Montageplatten innerhalb eines Schaltschrankes

Mehreren Schaltschränken, die innerhalb der Anlage räumlich verteilt sind

Einsatz von dezentralen Reglern (Motec / Startec)

Versorgung der Komponenten von unterschiedlichen Einspeisungen

Bei bestehenden Potentialdifferenzen fließen Ausgleichsströme. Sie betragen kurzeitig mehrereAmpere.

Auswirkungen von Potentialdifferenzen sind:

Störbeeinflussung auf Steuersignale

Störungen auf Kommunikationssysteme (Error Frames)

Zerstörung von Elektronik-Komponenten (z. B. Schnittstellen)

Zur Reduzierung von Potentialdifferenzen sind folgende Maßnahmen sinnvoll:

Potentialausgleich zwischen Montageplatten/Schaltschränken mittels Masseband mit großerOberfläche und großflächiger Kontaktauflage vornehmen.

Abb. 10 Masseband für den Potentialausgleich

Einspeisungen mit gemeinsamen Bezugspotential aufbauen

Großflächige Schirmauflagen vorsehen

Potentialtrennung vornehmen (Opto oder Trenntrafo), wenn oben genannten Maßnahmennicht ausreichen

Abb. 11 Schirmwirkung im Schaltschrank verbessern

Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter

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10 Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter(FI-Schutzschalter)

Gefahr!Die Antriebsregler haben intern einen Netzgleichrichter. Bei einem Körperschlusskann ein Fehler-Gleichstrom die Auslösung wechselstromsensitiver bzw.pulsstromsensitiver Fehlerstrom-Schutzschalter blockieren und somit dieSchutzfunktion für alle an diesem Fehlerstrom-Schutzschalter betriebenenBetriebsmittel aufheben.

Zum Schutz von Personen und Nutztieren (DIN VDE 0100) sind verschiedene Schutzmaßnahmenmöglich.

Bei Einsatz von Fehlerstrom-Schutzschaltern ist zu beachten:

pulsstromsensitive FI-Schutzschalter in Anlagen mit Antriebsreglern mit einphasigemNetzanschluss (L1/N)

allstromsensitive FI-Schutzschalter in Anlagen mit Antriebsreglern mit dreiphasigemNetzanschluss (L1/L2/L3)

Fehlerstrom-Schutzschalter nur zwischen speisendem Netz und Antriebsregler installieren.

Fehlerstrom-Schutzschalter können falsch auslösen durch

kapazitive Ausgleichsströme der Leitungsschirme während des Betriebs (vor allem beilangen, geschirmten Motorleitungen),

gleichzeitiges Zuschalten mehrerer Antriebsregler ans Netz,

Einsatz zusätzlicher Entstörfilter.

Die Höhe dieser kapazitiven Erdströme hängt von folgenden Faktoren ab:

1AC- oder 3AC-Frequenzumrichter; Phasenausfall

umrichterinterne EMV-Beschaltung

Länge und Typ der Motorleitung

Höhe der Netzspannung

Höhe der Schaltfrequenz

Wicklungsaufbau im Motor

installierte netzseitige und motorseitige Filter

Zu- und Abschaltverhalten der Netzschalter

Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter

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Abhilfen

kapazitätsarme und kurze Motorleitungen

Schaltfrequenz erhöhen (z. B. 16 kHz)

Netzphasen gleichzeitig schalten (z. B. Schütz)

Einspeisung über Trenntrafo vornehmen

Kennzeichnung auf dem Fehlerstrom-Schutzschalter

FI-Schutzschaltertypen (RCCB)

wechselstromsensitiv = nur Wechselfehlerstrom (RCCB, Typ AC):ungeeignet für Antriebsregler; sind nicht mehr gebräuchlich

pulsstromsensitiv = wechsel- und pulsierende Gleichfrehlerströme (RCCB, Typ A)1-phasig gespeiste Antriebsregler; handelsüblich

allstromsensitiv = alle Arten von Fehlerströmen (RCCB, Typ B)1-phasig und 3-phasig gespeiste Antriebsregler

Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen

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11 Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen

Frequenzumrichter mit internen oder externen Funkentstörfiltern weisen üblich einen Ableitstromzum PE-Potential auf, der höher ist als AC 3,5 mA oder DC 10 mA.

Deshalb ist ein fester Anschluss als Schutz erforderlich (siehe EN 50178/5.2.11.1). Dies ist in denBetriebsunterlagen anzugeben.

Ist ein fester Anschluss bei einem ortsveränderlichen Verbraucher nicht realisierbar, obwohl der Ab-leitstrom zum PE-Potential höher als AC 3,5 mA oder DC 10mA ist, so bietet sich als Gegenmaß-nahme der zusätzliche Einbau eines Zweiwicklungs-Transformators (Trenntrafo) in die Stromversor-gung an, wobei der Schutzleiter mit den PE’s des Antriebs (Filter, Umrichter, Motor, Schirmungen)und zusätzlich mit einem Pol der Sekundärwicklung des Trenntrafos verbunden wird.

Bei 3-phasig gespeisten Geräten ist ein entsprechender Trenntransformator mit sekundärer Stern-schaltung zu wählen, wobei der Sternpunkt mit dem Schutzleiter verbunden wird.

L1L1

NN

L2

N1 N2

L

M3~

PE

primär sekundär Filter UmrichterUVW

Abb. 12 Einbau eines Zweiwicklungs-Transformators (Trenntrafo)

Notizen

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Notizen

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Notizen

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EMV-GrundlagenInhaltsverzeichnis1 Vorwort1.1 Allgemeines1.2 Kostensituation bei EMV-Maßnahmen

2 Rechtsgrundlagen der EMV2.1 EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe2.2 Einsatzort2.3 Anforderungen der EN 61800-3 zur Störaussendung

3 Störbereiche bei Frequenzumrichtern4 EMV-Störeinkopplungen4.1 Galvanische Kopplung4.2 Kapazitive Kopplung4.3 Induktive Kopplung

5 Schirmung5.1 Anschlusstechnik der Schirmung5.2 Was muss bei der Schirmung beachtet werden?5.3 Motorleitungen5.4 Steuerleitungen

6 EMV-gerechter Aufbau6.1 Spezifikation geschirmter Leitungen beim EMV-gerechten Aufbau6.1.1 Ausführung der Motorleitung6.1.2 Ausführung der Leitungen für DC-Anschluss und Bremswiderstand6.1.3 Ausführung der Steuerleitungen

6.2 Im Schaltschrank6.2.1 Eigenschaften der Montageplatte6.2.2 Montage der Komponenten6.2.3 Leitungen richtig verlegen6.2.4 Anschlusstechnik der Erdung6.2.5 Hinweise für die Leitungsführung im Schaltschrank

6.3 EMV-gerechte Verdrahtung ausserhalb des Schaltschrankes6.3.1 Allgemein6.3.2 Netzseitige Verdrahtung6.3.3 Motorseitige Verdrahtung

7 Begrenzung von Oberschwingungsströmen im Versorgungsnetz8 Kompensationseinrichtungen9 Potentialausgleich10 Betrieb am Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schutzschalter)11 Ableitstrom bei ortsveränderlichen Anlagen

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