EMV gerechte Installation und Konfiguration eines …€¦ · Technische Anleitung 3 - EMV gerechte Installation und Konfiguration Dieses Handbuch unterstützt beim Einsatz von AC-Antrieben

EMV gerechte Installationund Konfiguration einesAntriebs-Systems

Technische Anleitung Nr. 3Technische Anleitung Nr. 3

2 Technische Anleitung 3 - EMV gerechte Installation und Konfiguration

Technische Anleitung 3 - EMV gerechte Installation und Konfiguration

Inhalt

1 Einführung .......................................................... 5Allgemeines ................................................................. 5Zweck dieses Handbuchs .......................................... 5

Richtlinien für Antriebe ........................................ 5Wer ist Hersteller? ............................................... 5Verantwortung des Herstellers ............................ 5OEM-Kunden als Hersteller ................................. 5Schaltschrankbauer oder Systemintegratorenals Hersteller ........................................................ 6Definitionen .......................................................... 6Anlagen und Systeme in der Praxis .................... 6Erdungsprinzipien ................................................ 6Produktspezifische Handbücher ......................... 7

2 Definitionen ........................................................ 7EMV- Elektromagnetische Verträglichkeit vonAntriebssystemen ....................................................... 8

Störfestigkeit ........................................................ 8Emission ............................................................... 8

Antriebs-System ......................................................... 8Geräte-Typen............................................................... 9

Komponente ....................................................... 10Komponenten mit direkter Funktion ................. 10Komponenten ohne direkte Funktion ............... 11Geräte und Systeme .......................................... 11Anlage................................................................. 11CE-Kennzeichnung für EMV .............................. 11

Aufstellungsumgebung ............................................. 11Erste Umgebung ................................................ 12Zweite Umgebung.............................................. 12Ausbreitung ........................................................ 12

Vertriebsarten für Antriebe ....................................... 12Uneingeschränkte Zugänglichkeit ..................... 13Eingeschränkte Zugänglichkeit ......................... 13

EMV-Emissionsgrenzwerte ....................................... 13

3 EMV-Lösungen .................................................. 15Allgemeines ............................................................... 15EMV-Lösungen .......................................................... 15

Störungen ........................................................... 15Leitungsgebundene Störungen ......................... 15Abgestrahlte Emissionen ................................... 16Saubere und schmutzige Seite ........................ 17EMV-Filter ........................................................... 18

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Einbau des EMV-Filters ....................................... 19Einbau des EMV-Filters ....................................... 19Antriebe in IT-Netzen .................................... ... 19Lichtbogen-Löscheinrichtung ............................. 20Auswahl eines Sekundärgehäuses ..................... 20Gehäuseöffnungen .............................................. 21360° HF-Erdung ................................................... 22HF-Erdung mit Kabelverschraubung .................. 22HF-Erdung mit leitfähiger Kabeltülle .................. 23Motorseitige 360°- Erdung .................................. 24Leitfähige Dichtungen bei Steuerkabeln ........... 25Montage von Zubehör ......................................... 26Interne Verdrahtung ............................................. 27Steuerkabel und Verkabelung ............................ 28Leistungskabel ..................................................... 29Kurzschlussimpedanz ......................................... 31Verwendung von Ferritringen .............................. 31

4 Praktische Beispiele .......................................... 33Einfache Installation ................................................... 33Beispiel für ein Bypass-System <100kVA ................. 34Typisches Beispiel für einen12-Puls- Antrieb ........... 35Beispiel eines Antriebs mit gemeinsamer DC-Ein-speisung ..................................................................... 37

5 Bibliographie ..................................................... 38

6 Index .................................................................. 39


Dieses Handbuch unterstützt beim Einsatz von AC-Antrieben in Kundenanlagen und Systemen das Planungs-und Montagepersonal bei der Einhaltung derBestimmungen der EMV-Richtlinie.

Wiederverkäufer (OEMs), Systemintegratoren und Schalt-schrankbauer sollen mit dieser Anleitung bei der Planungoder Installation der AC-Antriebs-Produkte und ihrerZusatzeinrichtungen in die eigenen Anlagen und Systemeunterstützt werden. Zu den Zusatzeinrichtungen gehörenSchütze, Schalter, Sicherungen usw. Wenn diese Anleitungbefolgt wird, können die EMV-Bestimmungen erfüllt werdenund eine CE-Kennzeichnung kann bei Bedarf erfolgen.

Es gibt drei Richtlinien, die sich auf drehzahlgeregelteAntriebe beziehen. Diese sind die Maschinenrichtlinie, dieNiederspannungsrichtlinie und die EMV-Richtlinie. DieBestimmungen und Prinzipien dieser Richtlinien sowie dieVerwendung des CE-Kennzeichens sind in der TechnischenAnleitung Nr. 2 beschrieben “EU-Richtlinien fürdrehzahlgeregelte Antriebe”. In dieser Druckschrift wirdnur die EMV-Richtlinie behandelt.

Die Europäische Kommission hat die Anwendung der EMV-Richtlinie geregelt. Der Begriff "Hersteller" wird wie folgtdefiniert: “Dies ist die Person, die für die Planung undKonstruktion eines Gerätes verantwortlich ist, das auf demeuropäischen Markt im eigenen Namen vertrieben wirdund unter die Richtlinie fällt. Wer an einem Gerätwesentliche Änderungen vornimmt, wodurch ein "wieneues" Gerät entsteht, das auf dem europäischen Marktvertrieben werden soll, wird auch zum Hersteller" .

Gemäß EMV-Richtlinie (89/336/EEC) Artikel 10, Teil 1, istder Hersteller für die Anbringung des CE-Kennzeichensauf jeder Einheit verantwortlich. Gemäß Teil 2 ist derHersteller für das Erstellen und die Aktualisierung dertechnischen Unterlagen (Technical Construction File - TCF)verantwortlich, falls das TCF -Verfahren gewählt wird.

Es ist bekannt, dass OEM-Kunden Geräte unter eigenemWarenzeichen oder Markennamen vertreiben. EineÄnderung des Warenzeichens, der Marke oder derTypenbezeichnung sind Beispiele für eine Änderung, diezu einem " neuen" Gerät führt.

Kapitel 1 - Einleitung

Allgemeines

Zweck diesesHandbuchs

Richtlinien fürAntriebe

Wer istHersteller?

Verantwortungdes Herstellers

OEM -Kundenals Hersteller

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Definitionen

Anlagen undSysteme in derPraxis

Erdungs-prinzipien

Frequenzumrichter, die als OEM-Produkte vertrieben werden,sind als Komponenten (komplette Antriebsmodule CDM oderBasis-Antriebsmodule BDM) einzustufen. Ein Gerät ist eineEinheit und schließt die Dokumentation (Handbücher) für denEndkunden mit ein. Somit hat der OEM-Kunde die alleinigeund letztliche Verantwortung bezüglich der EMV derGeräte, nach der er zur Ausstellung einer Konformitätserk-lärung und zur Erstellung der Technischen Unterlagen (TCF)für die Geräte verpflichtet ist.

ABB Industry Oy bietet OEM-Kunden Unterstützung beider Erstellung der TCF und einer Konformitätserklärungan, damit die Produkte gemäß der EMV-Richtlinie mit demCE-Kennzeichen versehen werden können.

Gemäß der EMV-Richtlinie wird ein System als eineKombination verschiedener Geräte-Typen, Fertigprodukteund/oder Komponenten definiert, die von der selben Person(Systemhersteller) kombiniert, geplant und/oder zusam-mengefügt sind, um als eine funktionale Einheit demKunden angeboten zu werden, und um zusammen installiertund für einen bestimmten Zweck betrieben zu werden.

Üblicherweise führt ein Schaltschrankbauer oder System-integrator diese Arbeit aus. Somit trägt der Bedien-tafelhersteller oder der Systemintegrator die alleinige undletztliche Verantwortung für die EMV des Systems. Er kannnicht die Verantwortung an einen Lieferanten abgeben.

Zur Unterstützung von Schaltschrankbauern/Systeminte-gratoren bietet ABB Industry Oy sowohl produktbezogeneInstallationsanleitungen als auch allgemeine technischeAnleitungen, wie diese EMV-Druckschrift an.

Der EMV-Produktstandard für Antriebssysteme,EN 61800-3 (oder IEC 61800-3) dient als wichtigste Normfür drehzahlgeregelte Antriebe. Die in dieser Normfestgelegte Terminologie und die Definitionen werden auchin dieser Druckschrift verwendet.

Diese Anleitung enthält praktische Beispiele für die EMVund Lösungen, die nicht in den produktspezifischenHandbüchern beschrieben sind. Die Lösungen könnendirekt verwendet werden oder können vom OEM-Herstelleroder dem Schaltschrankbauer angewandt werden.

Die Erdungs- und Verkabelungsprinzipien der drehzahl-geregelten Antriebe werden in dem Handbuch “Groundingand cabling of the drive system”, Code 3AFY 61201998,beschrieben. Darin ist auch eine kurze Darstellung derPhänomene der Störbeeinflussung enthalten.

Schaltschrank-bauer oderSystem-integratoren alsHersteller

Einleitung


Einzelheiten über die Installation und Verwendung derProdukte, Kabel usw. sind in den produktspezifischenHandbüchern enthalten. Diese Anleitung sollte in Verbindungmit den produktspezifischen Handbüchern verwendetwerden.

Produkt-spezifischeHandbücher

Einleitung

7


EMV- Elektro-magnetischeVerträglichkeitvon Antriebs-systemen

Emission

Kapitel 2 - Definitionen

Bild 2-1 Störfestigkeit und Emissionsverträglichkeit.

Antriebs-System

Störfestigkeit

EMV bedeutet elektromagnetische Verträglichkeit. Dies istdie Fähigkeit elektrischer/elektronischer Geräte, störungs-frei in einer elektromagnetischen Umgebung zu arbeiten.Gleichermaßen dürfen die Geräte andere Einrichtungenoder Systeme am Einbauort nicht stören oder beeinflussen.Sie ist eine gesetzliche Anforderung an jegliche Einrich-tungen, die innerhalb des europäischen Marktes in Betriebgenommen werden. Die Begriffe zur Definition der Verträg-lichkeit sind in Bild 2-1 angegeben.

Wie die drehzahlgeregelten Antriebe, sind auch alleanderen Teile des Antriebssystems Bestandteile der EMV-"Kette". Auch hier gilt der Grundsatz, dass das Sytem nurso gut ist, wie das schwächste Glied dieser Kette.

Elektrische Einrichtungen müssen gegen hoch- undniederfrequente Störungen unempfindlich sein. Zu denhochfrequenten Störungen gehören die elektrostatischeEntladung, schnelle transiente Stöße, abgestrahlteelektromagnetische Felder, die hochfrequente Störungenund Spannungsstöße übertragen. Typische niederfre-quente Störungen sind die Oberwelligkeit des Netzes,Kurzzeiteinbrüche und Unsymmetrie.

Quelle der hochfrequenten Emission bei Frequenzumrichternsind die schnell schaltenden Leistungskomponenten wie IGBTsund die Regelelektronik. Diese hochfrequente Emission kannsich durch Leitung und Abstrahlung ausbreiten.

Die Teile eines drehzahlgeregelten Antriebs, der eineArbeitsmaschine als Teil einer Anlage antreibt, sind im EMV-Produktstandard EN 61800-3 beschrieben. Gemäß demStandard kann ein Antrieb als Basisantriebsmodul (BDM=Basic Drive Module) oder Komplettantriebsmodul (CDM=Complete Drive Module) betrachtet werden.

Systemsteuerung und SequenzierungBasisantriebsmodul (BDM)Regelung, Umrichter und Schutz

EinspeiseeinheitHilfseinrichtungen u.a.

Motoren and Geber

Arbeitsmaschine

Einrichtung oder Teil der Einricht

Antriebssystem

Kompletteinheit (CDM)


Das Planungs- und Montagepersonal sollte diese Normzur Verfügung haben und mit ihr vertraut sein. AlleNormen sind bei den nationalen Normungsbehörden undCENELEC, Rue de Stassart, 35, 1050 Bruxelles, erhältlich.

Von einem OEM-Hersteller oder einem Schaltschrankbauergefertigte Systeme können ganz oder teilweise aus Antriebs-Teilen bestehen, auch kann eine Konfiguration aus vielenAntriebs-Systemen bestehen.

Die hier beschriebenen Lösungen werden in der Definitiondes Antriebssystems verwendet, die gleichen Lösungenkönnen, bzw. sollten in bestimmten Fällen jedoch auf alleAnlagen ausgedehnt werden. Diese Anleitung enthältPrinzipien und praktische EMV-Beispiele, die auf dieKundenanlage angewandt werden können.

Die EMV-Richtlinie gilt für “alle elektrischen und elektro-nischen Geräte und Anlagen, die elektrische oder elektro-nische Komponenten enthalten, die elektromagnetischeStörungen verursachen können oder deren Betrieb durchsolche Störungen betroffen sein kann”. Für die Interpretationder EMV- Richtlinie bei unterschiedlichen Konfigurationen imAntriebsbereich, werden folgende Ebenen unterschieden:

Bild 2-2 Bei Antrieben verwendete Abkürzungen.

Definitionen

Geräte-Typen

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Komponente Bei der Interpretation der Komponente können zweiHauptkategorien unterteilt werden. Eine Komponente kannentweder eine ‘direkte Funktion’ haben oder nicht.

Direkte Funktion:Jede Funktion der Komponente selbst, die denbeabsichtigten Zweck erfüllt, der vom Hersteller in derBedienungsanleitung für den Endkunden angegeben ist.

Komponenten mit direkter Funktion können, wie folgt,unterteilt werden :

1) Die direkte Funktion ist ohne weitere Einstellung oderAnschlüsse, außer einfachen, die von einer Personohne fundierte Kenntnis der EMV vorgenommenwerden können, verfügbar. Eine solche Komponenteist ein ‘Gerät’ und unterliegt allen Bestimmungen derEMV-Richtlinie.

2) Die direkte Funktion ist ohne weitere Einstellung oderAnschlüsse, außer einfachen, die von einer Person ohnefundierte Kenntnis der EMV vorgenommen werdenkönnen nicht verfügbar. Eine derartige Komponenteist kein 'Gerät'. Die einzige Bedingung für eine solcheKomponente ist die Beilage einer Anleitung für denFachmonteur oder den Hersteller des Endgerätes, indas die Komponente eingebaut wird. Mit dieserAnleitung muss er in der Lage sein, die EMV-bezogenenProbleme im Endgerät zu lösen.

Wenn eine Komponente ohne weitere Einstellung (voneinfachen abgesehen) eine direkte Funktion ausführt, istdie Komponente mit einem Gerät gleichzusetzen (Fall 1).Einige Antriebs-Produkte gehören zu dieser Kategorie, z.B.ein in einen Schrank eingebauter Antrieb oder ein in einGehäuse eingebauter Antrieb, der als Kompletteinheit(CDM) vertrieben wird. Es gelten alle Bestimmungen derEMV-Richtlinie (CE-Kennzeichen, Konformitätserklärung).

Wenn eine Komponente nicht ohne Einstellungen (voneinfachen abgesehen) eine direkte Funktion ausführt, wird sieals Komponente betrachtet (Fall 2). Zu dieser Kategoriegehören einige Antriebs-Produkte z.B. das Basisantriebsmodul(BDM). Diese müssen von einem Fachmann (z.B. demSchaltschrankbauer oder dem Anlagenbauer) in einen Schrankeingebaut werden, der nicht zum Lieferumfang des Herstellersdes Basismoduls gehört. Gemäß der EMV-Richtlinie muss derLieferant des Basismoduls eine Installations- undBedienungsanleitung mitliefern.

Komponentenmit direkterFunktion

Definitionen


Komponentenohne direkteFunktion

Komponenten ohne direkte Funktion werden durch die EMV-Richtlinie nicht als Geräte eingestuft. Die EMV-Richtlinie mussauf sie nicht angewendet werden. Solche Komponenten sindWiderstände, Kabel, Klemmenblöcke usw.

Ein Endprodukt, das elektrische bzw. elektronische Kom-ponenten enthält und eigenständig verkauft bzw. als einewirtschaftliche Einheit in Betrieb genommen werden soll.

Mehrere verschiedene Geräte, die zur Erfüllung einesbestimmten Zwecks zusammengebaut werden und alseinzelne funktionale Einheit verkauft werden sollen.

Eine Kombination von Geräten, Einrichtungen bzw.Komponenten, die zu einem bestimmten Zweck an einembestimmten Ort zusammengebaut werden, jedoch nichtals einzelne funktionale Einheit verkauft werden sollen.

Eine Komponente mit direkter Funktion ohne Einstellungen(abgesehen von einfachen) muss das CE-Kennzeichen fürEMV tragen (Fall1).

Eine Komponente mit direkter Funktion, die ohne weitereEinstellungen (abgesehen von einfachen) nicht verwendbarist, muss das CE-Kennzeichen für EMV nicht tragen (Fall 2).

Hinweis: Die Produkte können das CE-Kennzeichen für dieErfüllung anderer Richtlinien außer EMV tragen.

Geräte und Anlagen müssen das CE-Kennzeichen tragen.

Einrichtungen müssen verschiedene Teile der Richtlinienerfüllen, brauchen jedoch nicht mit dem CE-Kennzeichenversehen zu werden.

Geräte undSysteme

Anlage

CE-Kennzeichnungfür EMV

Bild 2-3 Das CE-Kennzeichen.

Definitionen

Gemäß EMV-Richtlinie sind Anlagenbauer oderSchaltschrankbauer für CE-Kennzeichnung, Konformität-serklärung und technische Unterlagen (TCF) verantwortlich.

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10 m

Mittelspannungsnetz

Verbreitung leitungsgebundener Störungen

öffentliches Niederspannungsnetz

Messpunkt für leitungsgebundene Störungen

Erste Umgebung Zweite Umgebung

industrielles Niederspannungsnetz

Messpunkt

Ausrüstung (v. d. Störung betr.)

Grenze der Einrichtung

Messpunkt für abgestrahlte Störungen, s. Bild 2.5

Antrieb (Störungsquelle)


“Zur ersten Umgebung gehören die Privathaushalte. Dazugehören auch Einrichtungen, die direkt, ohne Zwischen-transformator an das Niederspannungsnetz angeschlos-sen sind, das die privaten Haushalte versorgt.”

“Zur zweiten Umgebung gehören alle Einrichtungen, dienicht direkt an das Niederspannungsnetz angeschlossensind, das die privaten Haushalte versorgt.”

“Bei Antriebssystemen der zweiten Umgebung, muss derBenutzer sicherstellen, dass das Niederspannungsnetz nichtzu sehr durch Störungen beeinträchtigt wird, selbst wenndie Ausbreitung durch ein Mittelspannungsnetz erfolgt.”

Hinweis: In Bild 2-4 wird der Fall dargestellt, beidem sich die betroffene Einrichtung in der erstenUmgebung befindet. Die Situation ist die gleiche,wenn sich die betroffene Einrichtung in einer Anlageder zweiten Umgebung befindet. Messungen werdennur im Zweifelsfall durchgeführt (siehe Bild 2-5).

ErsteUmgebung

ZweiteUmgebung

Bild 2-4 Darstellung der Umgebungsklassen und die Ausbreitung vonStörungen

Definitionen

Ausbreitung

Antriebssysteme können entweder an Industrienetze oderdas öffentliche Stromnetz angeschlosen werden. DieEinstufung in die Umweltklasse hängt davon ab, anwelches Netz der Antrieb angeschlossen ist. DieUmweltklassen sind die Erste und die Zweite Umgebung.

Aufstellungs-umgebung


EingeschränkteZugänglichkeit

EMV-Emissions-grenzwerte

Uneinge-schränkteZugänglichkeit

Definitionen

Vertriebsartenfür Antriebe

Der EMV-Produktstandard für Antriebssysteme unterteilt denVerkauf der Antriebe in Vertriebsklassen ohne Ein-schränkungund mit Einschränkung.

“Die uneingeschränkte Zugänglichkeit ist eine Vertriebsart,bei der eine Lieferung nicht von den EMV-Kenntnissen desKunden oder des Anwenders der Antriebsapplikationabhängig ist."

Die Geräte können von einer Person mit den notwendigenFachkenntnissen jedoch ohne spezielle Erfahrung mit EMVin Betrieb gesetzt werden.

“Die eingeschränkte Zugänglichkeit ist eine Vertriebsart,bei der der Hersteller den Vertrieb auf Lieferanten, Kundenoder Benutzer beschränkt, die einzeln oder gemeinsamdie fachliche Eignung für die EMV-Anforderungen derAntriebsapplikation besitzen.”

Das heißt, dass EMV-Kenntnisse für die Inbetriebsetzungdieser Geräte erforderlich sind.

Die EMV-Emissionsgrenzwerte für Antriebssysteme sindvon der Umgebung, in der sie installiert werden, der Art desStromnetzes, an das sie angeschlossen sind und derLeistung des Antriebs selbst abhängig. Die Grenzwerte fürbestimmte Kriterien können durch das folgende Fließbildermittelt werden (siehe Bild 2-5).

Die Grenzwerte von Antriebssystemen, eingeschränkteErhältlichkeit für die Zweite Umgebung können austechnischen Gründen evtl. nicht eingehalten werden.

“Dies kann der Fall sein bei:

• IT-Netzen in komplexen Systemen• Strom über 400 A• Spannung über 1000 V• Einrichtungen, in denen das erforderliche dynamische

Verhalten durch Filter begrenzt wird;

… dann müssen Betreiber des Antriebssystems undHersteller der Antriebskomponenten einen EMV-Planerstellen, aus dem die Einhaltung der EMV-Anforderungender jeweiligen Applikation ersichtlich ist.”

Das bedeutet, dass Hersteller und Betreiber gemeinsam einenEMV-Plan ausarbeiten müssen.

EMV-Plan

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Bild 2-5 Emissionsgrenzwerte für Antriebssysteme.

Definitionen


Kapitel 3 - EMV-Lösungen

In diesem Kapitel werden Lösungen zur Erfüllung der EMV-Anforderungen bezüglich Störfestigkeit, sowohl beiabgestrahlten als auch bei leitungsgebundenenEmissionen beschrieben.

Bei der Planung und dem Betrieb von Antriebssystemenmit AC-Antrieben, sind einige Grundprinzipien zu beachten.Es sind dieselben Prinzipien, die auch bei der Planung undKonstruktion der Antriebe zugrunde gelegt wurden, als derAufbau der Leiterplatten, der mechanische Aufbau, dieLeiterführung, Kabeleinführungen und andere Punktedetailliert entwickelt wurden.

Alles gemeinsam wird als voll integrierte EMV bezeichnet.

Antriebsprodukte sind normalerweise gegen die meistenStörungen unanfällig, sonst würden sie von ihren eigenenStörungen beeinflusst. Somit braucht man sich in diesemZusammenhang nur mit den Emissionen zu befassen.

Man unterscheidet zwei Arten von Emissionen, Störungen, diedurch Leiter übertragen werden und abgestrahlte Störungen.Im folgenden Bild werden die Störungen dargestellt:

Leitungsgebundene Störungen können sich über sämtlicheleitenden Teile einschliesslich der Verkabelung, Erdung undden Metallrahmen des Gehäuses auf andere Einrichtungenauswirken.

Leitungsgebundene Störungen können auf verschiedeneArten reduziert werden:

• Durch HF-Filterung bei hochfrequenten Störungen• Verwendung von Schaltungen zur Unterdrückung von

Funkenbildung in Relais, Schützen, Ventilen usw.• Verwendung von Ferritringen an den Anschlusspunkten

Allgemeines

EMV-Lösungen

Störungen

Bild 3-1 Störungen

Leitungsge-bundeneStörungen

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Um Störungen durch Abstrahlungen zu verhindern, müssensämtliche Teile des Antriebssystems durch einenFaradayschen Käfig vor abgestrahlten Emissionengeschützt werden. Zum Antriebssystem gehören Schränke,Zusatzgehäuse, Verkabelung, Motoren, usw.

Nachfolgend werden einige Möglichkeiten aufgelistet, wie einvollständiger Faradayscher Käfig aufgebaut werden kann:

Gehäuse:

• Das Gehäuse muss an allen Stellen, an denen ein Kontaktzu anderen Blechen, Türen, usw besteht, eine unlackierte,korrosionsbeständige leitfähige Oberfläche besitzen.

• Überall, wo es möglich ist, muss durch leitfähige Dichtungenein Kontakt zwischen blanken Metallteilen bestehen.

• Verwenden Sie unlackierte Montageplatten, die mit einergemeinsamen Erde verbunden sind, damit alle einzelnenMetallteile festverbunden sind und so ein einzigerErdungspfad entsteht.

• Setzen Sie in den Türen und Abdeckungen leitfähigeDichtungen ein. Abdeckungen sind an den Stellen, an deneneine Abstrahlung austreten könnte, in einem Abstand vonmax. 100 mm (leitend) zu sichern.

• Die strahlende, d.h. "schmutzige" Seite ist von der "sauberen"Seite durch Metallabdeckungen und einen entsprechendenAufbau zu trennen.

• Das Gehäuse sollte möglichst wenige Öffnungen enthalten.• Materialien mit guten Dämpfungseigenschaften z.B.

Kunststoffe mit leitfähiger Beschichtung sind einzusetzen,wenn kein Metallgehäuse verwendet werden kann.

Verkabelung und Verdrahtung:

• Für die hochfrequente Erdung der Schirme derLeistungskabel sind spezielle HF-Kabeleinführungen zuverwenden.• Für die hochfrequente Erdung der Schirme der Steuerkabel

sind leitfähige Dichtungen zu verwenden.• Verwenden Sie geschirmte Leistungs- und Steuerkabel.

Siehe Produkt-Handbücher.• Verlegen Sie die Leistungs- und Steuerkabel getrennt

voneinander.• Verwenden Sie verdrillte Doppelleitungen, um Gleich-

taktstörungen zu vermeiden.• Verwenden Sie bei Bedarf Ferritringe bei Gleichtaktstörungen.• Wählen Sie für die interne Verkabelung die richtigen Kabel

und führen Sie die Verdrahtung korrekt durch.

AbgestrahlteEmissionen

EMV-Lösungen


Installation:

• Die in Verbindung mit den Komplett-Antriebsmodulenverwendeten Zusatzeinrichtungen müssen CE-Kennzeichen tragen und sowohl die EMV- als auch dieNiederspannungsrichtlinie erfüllen, NICHT NUR dieNiederspannungsrichtlinie, sofern sie sich z.B. nicht aufeine Komponente ohne direkte Funktion beziehen.

• Die Auswahl und Installation des Zubehörs erfolgt ent-sprechend der Anleitung des Herstellers.

• 360° Erdung auf der Motorseite, siehe Produkthandbücher.• Korrekte interne Verdrahtung.• Die Erdung muss besonders sorgfältig erfolgen.

Hinweis: Bei der Auswahl der Geräte sind besondersdie abgestrahlten und die leitungsgebundenenEmissionen zu prüfen.

Der Stromkreis vor dem Punkt, an dem die Einspeisung indas Komplett-Antriebsmodul erfolgt, und an der die Filterungbeginnt, wird als "saubere" Seite bezeichnet. Die Teile desBasis-Antriebsmoduls, die Störungen verursachen können,werden als "schmutzige" Seite bezeichnet.

Gekapselte Antriebe mit Wandmontage sind so ausgeführt,dass die auf den Ausgangsanschluss folgende Schaltungder einzige schmutzige Teil ist. Dies ist gewährleistet, wenndie Montageanweisungen für den Antrieb befolgt werden.

Damit die saubere Seite auch "sauber" bleibt, werden dieschmutzigen Teile in einen Faradayschen Käfigeingeschlossen. Dies kann entweder durch Trennplattenoder die Verkabelung erfolgen.

Bei der Verwendung von Trennplatten sind die fürGehäusebohrungen geltenden Bestimmungen einzuhalten(siehe unten Abschnitt Bohrungen in Gehäusen ).

Wenn der Faradaysche Käfig durch Kabel gebildet wird,müssen die für die Verkabelung geltenden Bestimmungeneingehalten werden (siehe Abschnitte zur Verkabelung undVerdrahtung in diesem Kapitel und befolgen Sie dieproduktspezifischen Anweisungen zu dem Antrieb).

In manchen Fällen kann die Verwendung von zusätzlichenKomponenten wie z.B. Schützen, Trennschaltern,Sicherungen, usw. die Trennung der sauberen und derschutzigen Seite erschweren.

Saubere undschmutzigeSeite

EMV-Lösungen

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!


Dies kann bei der Verwendung von Schützen oder Schalternin Schaltungen zur Umschaltung von der sauberen auf dieschmutzige Seite (z.B Bypass) der Fall sein.In Kapitel 4 Praktische Beispiele werden einige Lösungs-beispiele aufgezeigt.

EMV-Filter werden zur Dämpfung leitungsgebundenerStörungen an einem Anschlusspunkt verwendet, an dem derFilter die Störungen gegen Erde ableitet.HF-Filter sind beim Anschluss eines Antriebssystems an einöffentliches Niederspannungsnetz erforderlich (ersteUmgebung, siehe Kapitel 2, Definitionen).Ausgangsfilter dämpfen die Störungen am Ausgang desAntriebssystems. du/dt-Filter und Gleichtaktfilterbeispielsweise sind auch dann hilfreich, wenn sie nicht fürden Hochfrequenzbereich ausgelegt sind.

Es ist bei industriellen Anwendungen (zweite Umgebung) auchempfehlenswert, Filter einzusetzten, wenn in der näherenUmgebung Beeinträchtigungen und somit EMV-Problemeauftreten können, obwohl die Produktnorm gegenwärtig keineGrenzwerte für leitungsgebundene Emissionen festlegt. Diesist in Industriegebieten der Fall, in denen sich sowohl Anlagender Leicht- und der Schwerindustrie als auch Bürogebäudebefinden.

In Bild 3-2 wird ein Beispiel für eine integrierte verteilte Filterungdargestellt. Bestimmte Antriebsprodukte benötigen einenseparaten Filter (siehe produktspezifische Anleitung).

Mit einem EMV-Filter werden die leitungsgebundenenStörungen gedämpft. Die an einer Quelle gemessenenStörungen und die Eingangsdämpfung eines Filters sind nur

Hinweis: Filter können in erdfreien Netzen (IT-Netz)mit hoher Impedanz oder fehlender physikalischerVerbindung zwischen den Phasen und der Erde nichteingesetzt werden.

Bild 3-2 Beispiel für die in die Antriebsmodule integrierte Filterung.

Auswahl desEMV- Filters

EMV-Lösungen

EMV-Filter

Gerät z.B. Umrichter

Varistor

RC-Filter

Diode


schwer aufeinander zu beziehen. Deshalb muss ein Filterimmer in Verbindung mit der Störungsquelle geprüftwerden, um die notwendige Dämpfung zu gewährleisten.

Zuverlässige HF-/niederohmige Verbindungen sind für diekorrekte Funktion des Filters entscheidend, deshalbmüssen folgende Anweisungen eingehalten werden.

• Die Filter müssen auf einer Metallplatte mit blankenAnschlusspunkten entsprechend der Anweisungen desFilterherstellers montiert werden.

• Die Rahmen des Filterschrankes (sofern es ein eigenerSchrank ist) und des Antriebsschrankes müssen an mehrerenPunkten miteinander verschraubt werden. Der Lack mussvon allen Anschlusspunkten entfernt werden.

• Die Eingangs- und Ausgangsleitungen des Filters dürfen nichtparallel verlaufen und müssen voneinander abgeschirmt sein.

• Die maximale Kabellänge zwischen Filter und Antriebmuss den Anweisungen des Filterherstellers entsprechen.

• Der Filter muss gemäss Herstellerangaben geerdetwerden. Es müssen der richtige Kabeltyp und der richtigeKabelquerschnitt verwendet werden.

Mit Hilfe eines Messgerätes ist zu prüfen,dass keine Filterkondensatoren mit derErde verbunden sind.

Einbau desEMV-Filters

Bild 3-3 Beispiele für die Unterdrückung.

EMV-Lösungen

Antriebe in IT-Netzen

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Relais, Schütze und Magnetventile müssen mit einerLichtbogen-Löscheinrichtung ausgestattet sein. Diese istauch dann erforderlich, wenn die Teile außerhalb des Fre-quenzumrichterschranks installiert sind.

Am Einbauort des Antriebs (z.B. ein offener IP 00 Umrichter)oder falls Zusatzkomponenten auf der "schmutzigen" Seiteeiner ansonsten EMV-gerechten Einheit angeschlossenwerden sollen, muss immer ein EMV-Gehäuse verwendetwerden.

Bei gekapselten Modulen, bei denen die Motoranschlüssedirekt an die Ausgangsklemmen des Umrichters ange-schlossen werden und alle internen Teile für die Schirmungmontiert sind, sind keine speziellen Gehäuse erforderlich.

Wenn z.B. Antriebe mit Schaltgeräten im Ausgang bestücktsind, ist ein EMV-Gehäuse erforderlich, wenn derFaradaysche Käfig nicht mehr ausreicht.

Zur Erinnerung: EMV ist nur ein Aspekt bei der Auswahldes Gehäuses. Das Gehäuse wird nach folgenden Kriteriendimensioniert:

• Sicherheit• Schutzart (IP)• Wärmeabführung• Platz für Zusatzeinrichtungen• Optische Gesichtspunkte• Kabeleinführung• Einhaltung der EMV-Richtlinien• Allgemeine EMV-Anforderungen

Die Sicherheit von Personen und Tieren in Zusammenhangmit der erforderlichen Schutzart (IP) ist hauptsächlich in derNorm zur Maschinensicherheit EN 60204-1, der Norm für dieelektrische Sicherheit EN 50178 oder der Produktnorm EN61800-2 beschrieben und wird hier nicht näher erläutert. Indieser Anleitung werden nur die Aspekte der EMV behandelt.

Unter EMV-Aspekten muss gewährleistet sein, dass dasGehäuse als Teil des Faradayschen Käfigs wirkt. Bei kleinenAnlagen können auch Kunststoffgehäuse verwendetwerden, wenn sie innen leitfähig lackiert sind. Der leitfähigeLack muss an jeder Naht zu anderen Teilen desMetallgehäuses einen Metall-Metall-Kontakt haben.

Externe Sicherheitsschalter können auch in Kunststoffge-häuse eingebaut werden, wenn diese einen gutenFaradayschen Käfig bilden und ihre Innenseite leitfähig ist,andernfalls sind Metallgehäuse zu verwenden.

EMV-Lösungen

Lichtbogen-Löscheinrichtung

Auswahl einesSekundärge-häuses


Gehäuse müssen folgende Mindestanforderungen erfüllen:

• Materialstärke: 0,75 mm Edelstahl (verzinkt).(Empfohlen <1,5 mm wegen der Steifigkeit).

• Außenseite: Elektrostatische Pulverbeschichtung z.B.Polyesterpulverfarbe (TGIC). Stärke 60µm oder eine andereDeckschicht.

• Innenseite: Feuerverzinkter und chromatierter Stahl.Nicht lackiert. Flächen, die einen Metall-Metall-Kontaktherstellen, dürfen nicht lackiert sein.

• Raster: Öffnungen im Stahlblech Breite < 21 mm oder eineandere HF-geprüfte Ausführung.

• Türen: Mit einer leitfähigen Dichtung versehen und sach-gerecht geerdet. Genügend Verschlüsse für die HF-Ab-schirmung.

• Abdeckungen: Metall - Metall (unlackiert), alle geerdet.Es gibt verschiedene Gehäusetypen, die eine Vielzahl vonMaterialien und Verfahren zur Abschirmung abgestrahlterEmissionen verwenden.

Die Angaben der Hersteller bezüglich Aufbau und Erdungmüssen befolgt werden.

In den meisten Fällen müssen am Gehäuse z.B. fürTürgeräte, Gitter, Schlösser, Kabel, usw. einige Ausschnittevorgenommen werden.

Bei Verwendung eines EMV-Gehäuses beträgt dermaximale Öffnungsdurchmesser 100 mm, dieser entspricht1/10 der Wellenlänge einer 300 MHz Frequenz. Bei EMV-Tests wurde diese Größe als akzeptabel festgestellt.

Gehäuse-öffnungen

Bild 3-4 Detaildarstellung des Gehäuses.

EMV-Lösungen

Technische Anleitung 3 - EMV gerechte Installation und Konfiguration 21

Sichtscheibe

Metallabdeckung für Öffnungen >100 mm

Prüfen, dass keine Löcher >100 mm sind.

max. Gittergröße

Hinweis! IP2x = 12 mm

Max. Instrumentengröße 72 x 72 mm

verdrilltes Leiterpaar

Schlösser auf unlackierte Tür montieren

HINWEIS: Wenn die vordere Abdeckung von Türeinbau-Geräten aus Kunststoff ist, ist eine 360˚ Erdung der Kabel nötig, sonst reicht ein verdrilltes Leiterpaar aus.


Es wird jedoch die Verwendung von Geräten mitMetallgehäuse empfohlen, wenn die Einbauöffnungen eineGröße von 30 mm bis 100 mm haben, falls Zweifel bezüglichProblemen mit hochfrequenten Störungen bestehen.

Öffnungen mit einem Durchmesser größer als 100 mmmüssen mit einem Metallgehäuse, das die Öffnung abdeckt,versehen und gegen das Gehäuse geerdet werden.

Größere Sichtöffnungen können mit einer leitfähig be-schichteten Glasscheibe abgedeckt werden.

Die Verglasung muss mit einem leitfähigen doppelseitigenKlebeband oder einer leitfähigen Dichtung mit dem blankenMetall verbunden werden.

360° HF-Erdung muss an allen Stellen, an denen Kabel indas Gehäuse, den Anschlusskasten oder den Motoreingeführt werden, vorgenommen werden. Es gibtverschiedene Möglichkeiten einer HF-Erdung. Die bei denABB-Antrieben verwendeten Lösungen werdennachfolgend beschrieben.

Die speziell für die 360° HF-Erdung entwickeltenKabelverschraubungen sind für Leistungskabel mit einemDurchmesser von weniger als 50 mm geeignet.

Kabelverschraubungen werden normalerweise nicht fürSteuerkabel verwendet, da in vielen Fällen die Entfernungzwischen den Steueranschlüssen und den Kabelanschluss-Stutzen für eine zuverlässige HF-Erdung zu groß ist. Wennfür die Steuerkabel Kabelverschraubungen verwendetwerden, muss der Kabelschirm so nahe wie möglich an die

360° HF-Erdung

EMV-Lösungen

Bild 3-5 Typische Detaildarstellung einer Öffnung im Schrank.

HF-Erdung mitKabel-verschraubung

EINSPEISEKABEL MOTORKABEL

Kabelschirm, abgedeckt mit leitfähigem Band

mögl. kurzes, ungeschirmtes Ende

kurze Litze

unlackierte Kabelstutzenplatte

leitfähiger Schirm u. DichtungEMV-Kabelstutzen

Spannmutter

Kabel Fortsetzung des Faradayschen Käfigs


Steueranschlüsse herangeführt werden. Es darf nur die äußereIsolation des Kabelsentfernt werden, um den Kabelschirm aufder Länge der Kabelverschraubung freizulegen.

Um bei der HF-Erdung das bestmögliche Ergebnis zuerzielen, muss der Kabelschirm mit einem leitfähigen Bandabgedeckt werden. Das Band muss den gesamten Schirmeinschliesslich der Litze bedecken und muss an jederWindung fest mit den Fingern angedrückt werden. DerKleber muss leitfähig sein.

An der Einführung der Leistungskabel kann die 360° HF-Erdung mit einer leitfähigen Kalbeltülle um den Kabelschirmvorgenommen werden. Die Tülle wird mit dem FaradayschenKäfig verbunden, indem sie mit einem speziell hierfürgefertigten Kragen an der Platte der Kabelverschraubungbefestigt wird.

Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass dieselbe Tüllefür Kabel mit unterschiedlichem Querschnitt verwendetwerden kann.Das Kabel kann mit Zugentlastungsklemmen gestützt werden,eine spezielle Kabelverschraubung ist nicht erforderlich.

HF-Erdung mitleitfähigerKabeltülle

EMV-Lösungen

Bild 3-6 Wichtige Anschlusspunkte.

23

Kurze Litze

Hinweis! Leitendes Band am Kabelschirm

Leitfähige Kabeltülle

KabelFortsetzung des Faradayschen Käfigs

Unlackierte Kabelstutzenplatte mit Kragen

Unlackierte Bodenplatte


Hinweis: Die Tülle darf nicht als Zugentlastung verwendetwerden.

Die Geschlossenheit des Faradayschen Käfigs mussmotorseitig auf die gleiche Weise wie im Schranksichergestellt werden, d.h.:

• Zur Befestigung des Kabels muss eine Kabelversch-raubung verwendet werden.

• Der Kabelschirm muss mit einem leitfähigen Klebebandversiegelt werden.

• Der Faradaysche Käfig und die Schutzart IP 55 erfordern,dass an der Kabelanschluss-Stutzenplatte und demKlemmenkastendeckel leitfähige Dichtungen verwendetwerden.

• Die Erdung der Litzen muss so kurz wie möglich sein.

In Bild 3-8 wird die motorseitige Lösung für denFaradayschen Käfig dargestellt.

Bei nicht vollständig gekapselten Motoren wie z.B. bei derKühlung IC01, IC06, usw. muss die Geschlossenheit desFaradayschen Käfigs auf die gleiche Weise gewährleistetwerden wie beim Umrichtergehäuse.

Motorseitige360°- Erdung

EMV-Lösungen

Bild 3-7 360° Erdung mit leitfähiger Kabeltülle.

Mit leitendem Band umwickelter Kabelschirm

Leitfähige Dichtung

Kurze Litze

EMV-Kabelstutzen

Fortsetzung des Faradayschen Käfigs


Die 360°-HF-Erdung bei Steuerkabeln kann mit leitfähigenDichtungen realisiert werden. Bei diesem Verfahren wirddas geschirmte Steuerkabel durch zwei Dichtungen geführtund wie in Bild 3-9 dargestellt fest zusammengepresst.

Bei der Befestigung von Dichtungen auf einerAnschlussplatte muss der Kabelschirm so nahe wiemöglich an die Steueranschlüsse herangeführt werden. Indiesem Fall muss die äußere Isolation des Kabels entferntwerden, um auf der Länge der Dichtung den Anschluss anden Schirm zu ermöglichen.

Der Schirm muss mit einem leitfähigen Klebebandüberklebt werden.

Die beste HF-Erdung wird erzielt, wenn die Dichtungen sonahe wie möglich an den Steueranschlüssen angebrachtwerden.

Die Dichtungen müssen mit der geerdeten blankenOberfläche der Anschlussplatte verbunden werden, auf dersie angebracht werden.

Die Anschlussenden müssen so kurz wie möglich sein undggf. paarweise verdrillt werden. Der Kabelschirm mussanschlussseitig mit einer kurzen Litze geerdet werden.

Der für diese Dichtungen in der Platte erforderlicheLochdurchmesser beträgt 200 x 50 mm.

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LeitfähigeDichtungenbeiSteuerkabeln

Bild 3-8 Wichtige Punkte bei der Motorverkabelung.

25


Bild 3-9 Wichtige Punkte für die Durchführung der Steuerkabel.

Montage vonZubehör

EMV-Lösungen

Das Zubehör, das installiert werden kann, ist so vielfältig,dass hier nur die Grundprinzipien für die Auswahl undInstallation erläutert werden können.

Das Zubehör kann entsprechend der Störempfindlichkeit/Störunempfindlichkeit in zwei Gruppen unterteilt werden.

In diesem Zusammenhang bedeutet "geschütztes Gerät"die Fähigkeit, den Faradayschen Käfig geschlossen zuhalten. Deshalb wird, wo immer möglich, die Verwendungeines gekapselten/geschirmten Gerätes empfohlen.

Die Vorschriften für Gehäuseöffnungen müssen eingehaltenwerden, wenn Geräte eine Verbindung zwischen der saube-ren und der schmutzigen Seite, die gestört sein kann, her-stellen.

Typische offene Geräte sind Sicherungen, Sicherungslast-Trennschalter, Schütze, usw., die nicht von einem Metallgehäuseumschlossen sind.

Im allgemeinen können derartige Geräte auf der sauberenSeite nicht ohne Schutzgehäuse aus Metall installiertwerden. Die für Gehäuseöffnungen geltenden Vorschriftensind einzuhalten.


In manchen Fällen kann es zu Widersprüchen zwischenden Sicherheits- und EMV-Anforderungen kommen.Deshalb muss folgende Grundregel beachtet werden:

Im Kapitel Praktische Besipiele werden einige Beispielefür geschützte und offene Geräte gegeben.

Für die interne Verdrahrung gelten einige Grundregeln:• Die Kabel der sauberen und der schmutzigen Seite müssen

immer getrennt gehalten und separat geerdet werden.• Interne, saubere Anschlüsse bei Antriebseinheiten mit

integrierter Filterung z.B. vom Schütz zum Umrichtereingangbenötigen keine geschirmten Kabel, sondern eventuell amUmrichtereingang eine Entkopplung mit Ferritringen.

• Wenn immer möglich, sollten verdrillte Leiterpaareverwendet werden.

• Für Ausgangssignale und Rückführungen aus dem Gehäusesollten verdrillte Doppelleitungen verwendet werden.

• Leiter für unterschiedliche Signalarten z.B. 110 VAC, 230VAC, 24 VDC, analog, digital sollten nicht gemischt verlegtwerden.

• Leiter müssen auf der Metalloberfläche verlegt werden unddürfen in der Luft nicht durchhängen, da sie sonst alsAntenne wirken könnten.

• Bei der Verwendung von Kabelkanälen aus Kunststoffmüssen diese direkt auf dem Montageplatten oder demRahmen befestigt werden. Freier Raum darf nichtüberspannt werden, da die darin verlegten Kabel sonstals Antenne wirken könnten.

• Die Leistungs- und Steuerkabel müssen getrennt verlegtwerden.

• Verwenden Sie galvanisch getrennte (potentialfreie)Signale.

• Die Leiter müssen bis unmittelbar vor der Klemme verdrilltbleiben.

• Die Litzen müssen so kurz wie möglich sein.• Die Erdanschlüsse müssen so kurz wie möglich sein.

Ausführung als Flachband, mehradrige oder umflochteneflexible Leiter für eine niedrige HF-Impedanz.

InterneVerdrahtung

Die Sicherheit hat immer die höchste Priorität undhat Vorrang vor den EMV-Anforderungen.

EMV-Lösungen

27

SCHRANKGERÄT

Analog-signal (V)Analog-signal (mA)

POTENZIALFREIER DIG.-AUSGANG

Verschiedene Signalpegel nicht mischen

Diode für DC-Relais

Verschiedene Signalpegel nicht mischen

FC-Filter oder Varistor für DC-Relais

SAUBERE SEITENicht parallel zu d. Steuerkabeln führen

Nicht parallel zu d. Steuerkabeln führen

Leiter im Winkel von 90˚ kreuzen

Leiter im Winkel von 90˚ kreuzen

SCHMUTZIGE SEITE Getrennt verlegen (siehe Bild 3-11)

ANALOGSIGNALE

DIGITALAUSGÄNGE

RELAISAUSGÄNGE (Pot. Freq.)

Paare bis zu den Klemmen verdrillen

NETZANSCHLUSS

MOTORAUSGANG

TURGERÄT

Diese beiden Leiterpaare verdrillen

Für analoge mA-Signale geschirmte Kabel verwendenErdungsvorschriften siehe Steuerverkabelung


Die Steuerverkabelung ist Teil des Faradayschen Käfigs, wiein dem Abschnitt Leitfähige Dichtungen mit Steuerkabelnbeschrieben.

Zusätzlich zur korrekten HF-Erdung gelten noch einigeweitere Grundregeln für die Steuerungsverkabelung:

• Verwenden Sie immer geschirmte verdrillte Doppel-leitungen:- doppelt geschirmte Kabel für Analogsignale- einfach geschirmte Kabel sind für andere Signale

akzeptabel, es werden jedoch doppelt geschirmte Kabelempfohlen.

• 110/230 V Signale dürfen nicht zusammen mit Signalen miteinem niedrigeren Pegel in einem Kabel übertragen werden.

• Verdrillte Leiterpaare für jedes Signal separat führen.• Die Erdung muss direkt auf der Frequenzumrichterseite

erfolgen.

Bild 3-10 Prinzipien der antriebsinternen Verdrahtung.

SteuerkabelundVerkabelung

EMV-Lösungen

Motorkabel

Netzkabel

Signal-/Steuerkabel

Produkthandbuch


Wenn die Anweisungen für das Gerät, das am anderenEnde des Kabels angeschlossen wird, die Erdung anjenem Ende vorschreibt, müssen die inneren Schirmeauf der Seite des empfindlicheren Gerätes und deräußere Schirm auf der anderen Seite geerdet werden.

• Verlegen Sie möglichst immer die Signalkabel wie in Bild3-11 dargestellt und befolgen Sie die im Produkthandbuchbeschriebenen Anweisungen.

Weitere Informationen über die Steuerkabel finden Sie inder Anleitung “Erdung und Verkabelung derAntriebssysteme” und in den Produkthandbüchern.

Da die Kabel zum Antriebssystem gehören, gehören Sieauch zum Faradayschen Käfig. Zur Erfüllung der EMV-Anforderungen müssen Kabel mit einer effektivenSchirmung verwendet werden.

Zweck des Schirms ist die Verminderung der abgestrahltenEmissionen.

Um die notwendige Wirkung zu erreichen, muss der Schirmeine gute Leitfähigkeit besitzen und den größten Teil derKabeloberfläche bedecken. Wenn der Kabelschirm alsSchutzerdung verwendet wird, muss der Schirmquerschnitt(entsprechende Leitfähigkeit) mindestens 50 % desQuerschnitts des Phasenleiters betragen.

Leistungs-kabel

EMV-Lösungen

Bild 3-11 Prinzipien für die Verlegung von Steuerkabeln.

29

3 2

13

31

3

2

3 2

13

33


In den Produkthandbüchern werden einige Kabeltypenbeschrieben, die für die Einspeisung und den Motoranschlussverwendet werden können.

Falls diese Typen vor Ort nicht erhältlich sind, und da dieKabelhersteller verschiedene Konstruktionen für denKabelschirm verwenden, können die einzelnen Typen nachdem Übertragungswiderstand klassifiziert werden.

Der Übertragungswiderstand legt die Wirksamkeitdes Kabel-schirms fest. Er wird im allgemeinen bei Datenübertragungskabeln angegeben.

Das Kabel muss entweder einen geflochtenen oderspiralförmigen Schirm besitzen, und der Schirm solltevorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehen.

Die Eignung für die jeweiligen Antriebstypen ist in denProdukthandbüchern angegeben.

Bild 3-12 Verzinkter Stahl oder verzinnter Kupferdraht mit geflochtenemSchirm.

Bild 3-13 Schicht aus Kupferband mit einer konzentrischen Schicht ausKupferdrähten.

Bild 3-14 Konzentrische Schicht aus Kupferdrähten mit einer offenenSpirale aus Kupferband.

EMV-Lösungen

Grenze

Kurzschlusswiderstand

Nicht empfohlenes Kabel

Verzinkter Stahl oder verzinnter Kupferleiter mit Geflechtschirm (Bild 3-12)

Kupferbandschicht mit konzentrischer Schicht aus Kupferdraht (Bild 3-13)

Gewellter Schirm

Frequenz (MHz)


Um die Anforderungen für abgestrahlte Emissionen zu erfüllen,muss die Kurzschlussimpedanz im Frequenzbereich bis 100MHz unter 100 mΩ/m liegen. Die Abschirmung ist bei einemSchutzrohr aus Metall oder einem Aluminiumrohr am größten.In Bild 3-15 sind die typischen Werte für die Kurz-schlussimpedanz für die verschiedenen Kabelkonstruktionenangegeben. Je länger das Kabel ist, desto niedriger ist dieerforderliche Kurzschlussimpedanz.

In besonderen Fällen können aufgrund der starkenEmissionen in den Signalkabeln Gleichtaktinduktionsspulenverwendet werden, um an den Schnittstellen zwischenverschiedenen Systemen Probleme zu vermeiden.

Gleichtaktstörungen können verhindert werden, wenn die Ver-drahtung der Leiter durch den Ferritkern der Gleichtaktindukti-onsspule geführt wird (Bild 3-16).

Der Ferritkern erhöht die Induktivität der Leiter und diegegenseitige Induktivität, so dass Gleichtakt-Störsignaleab einer bestimmten Frequenz unterdrückt werden. Eineideale Gleichtakt-Induktionsspule unterdrückt keineDifferenzsignale.

Bild 3-15 Kurzschlussimpedanz bei Leistungskabeln.

VerwendungvonFerritringen

Kurzschluss-impedanz

Bild 3-16 Ferritring imSignalleiter.

EMV-Lösungen

31


Die Induktivität (d.h. die Fähgikeit, HF-Störungen zuunterdrücken) kann durch eine Vielfachwicklung desSignalleiters vergrößert werden.

Bei der Verwendung eines Ferritrings bei einemEinspeisekabel müssen alle Phasenleiter durch den Ferritringgeführt werden. Der Schirm und eventuell der Erdleitermüssen außerhalb des Ringes geführt werden, damit dieGleichtakt-Induktionsspule ihre Wirksamkeit behält.Einspeisekabel lassen sich normalerweise nicht mehrfachum den Ring wickeln. Die Induktivität kann durch mehrereaufeinander folgende Ringe erhöht werden.

Wenn aus bestimmten Gründen die Installationsanweisungennicht eingehalten werden können, und deshalb nachträglichzusätzliche Ferritringe oder Filter hinzugefügt werden, solltenMessungen zur Überprüfung der Konformität vorgenommenwerden.

EMV-Lösungen


Kapitel 4 - Praktische Beispiele

Es werden geschirmte Kabel dargestellt, die die Haupt-Baugruppen verbinden, und die Dämpfung abgestrahlterStörungen bewirken. Die Einspeisung erfolgt durch denHF-Filter.

Der Faradaysche Käfig ist geerdet und alle Emissionenwerden zur Erde abgeleitet.

Bei dem in Bild 4-1 dargestellten Fall muss der Schranknicht EMV-gerecht sein, da die Anschlüsse direkt an einenEMV-gerechten Frequenzumrichter erfolgen.

Bild 4-1 Basiskonfiguration des Antriebssystems

EinfacheInstallation

33

Das Ferrit im Direktstartkreisdient zur Querkopplung der sauberen und der schmutzigen Seite

360˚ HF-Erdung

Geschirmtes Kabel

ABSTRAHLENDE, d.h. SCHMUTZIGE SEITE

Transformator

Metall-rahmen-schrank

Schrank 1NETZAN-SCHLUSS

Trenner

Trenner

Ferrit

Schrank 2

Antrieb

Unlackierte Montageplatte

Trenner

HF-Filter

Metallgehäuse

Metallgehäuse

Metallgehäuse

REGELUNG

MOTOR-AUSGANG

Schütz Schütz

BYPASS-STEUERUNG

STEUERRELAIS ODER SPS

1) Kurze Litze zu PE,

sowohl gemeins. Schirm

als auch Schirm für Leiterpaare

2) 360˚ HF-Erdung

3) Vorschriften s.

STEUERKABEL UND

VERKABELUNG

Sicherheitsschalter

Weitere Einzelheiten siehe Abschnitt MOTORSEITIGE 360˚ ERDUNG

Antrieb-seinheit


In diesem Fall ist es schwer, eine Kreuzkopplung zwischender schmutzigen Seite des Umrichters und der sauberenSeite über den Netzschütz für Bypassbetrieb zu verhindern.Schütze sind keine Hochfrequenz-Sperren, undSpulenschaltungen sind ebenfalls anfällig.

Ein geeigneter EMV-Filter an den Einspeiseanschlüssenmüsste den Anlaufstrom der Bypass-Schaltungdurchlassen können, der um das Sechs- bis Siebenfacheüber dem normalen Voll-Laststrom liegt. Er wäre für denNormalbetrieb erheblich überdimensioniert, was dieKonstruktion erschweren würde. In der Einspeisung desSchützes eingesetzte Ferritkerne reduzieren die Störungen(siehe Bild 4-2).

Bild 4-2 Schematische Darstellung eines Umrichter Bypass-Betriebs

Praktische Beispiele

Beispiel für einBypass-System<100kVA

360˚ HF-Erdung

geschirmes Kabel

geschirmte Steuerkabel Antrieb

Gehäuse, mit Trennung

Steuerung und Anzeige

geschirmte Motorkabel

Niederspannungseinspeisung

Messpunkt

gemeinsame Erde

ABLEITUNG FÜR STÖRUNGEN

Lastschalter mit Sicherungen in der EinspeisungSchütz

Phasenverschiebungstransformator (falls vorhanden)

Gleichrichter Wechselrichter Ausgangs-drosselspule (Ferrite)

HF-FILTER


In diesem Fall ist der 12-Puls-Gleichrichter ein IT-Netz, dasaufgrund der Dreieckswicklung ungeerdet ist. Deshalbmuss jeder Filter in der Leitung sich auf der Primärseitedes Dreiwicklertrafos befinden.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei kurzen Verbindungenzu den Sammelschienen die Abschirmung gegen Erdezwischen den Transformatorwicklungen für die Dämpfungder leitungsgebundenen Emissionen in der erstenUmgebung nicht ausreicht. Deshalb kann in einigen Fällenein EMV-Filter auf der Primärseite des Transformatorserforderlich sein. In der zweiten Umgebung wirdnormalerweise kein EMV-Filter benötigt.

Bei Einrichtungen, die über das IT-Netz versorgt werden,kann ein ähnliches Vorgehen verwendet werden. Ein Trenn-transformator ermöglicht die Erdung des Antriebssystemsund die Verwendung eines geeigneten Filters beim Einsatzin der ersten Umgebung.

Die Kopplung erfolgt an die Mittelspannung, und dieEmissionen können am nächsten Niederspannungspunktim Netz berücksichtigt werden. Der Störpegel muss demfür die jeweilige Umgebung zulässigen Wert entsprechen.Definitionen siehe Abschnitt Installationsumgebungen inKapitel 2.

Hinweis: Sämtliche innerhalb des strichpunktierten Linie dargestellten Einrichtungen müssen inein Gehäuse eingebaut sein

Bild 4-3 12-Puls-Umrichtersystem mit Einspeisung an Niederspannung.


TypischesBeispiel füreinen12-Puls-Antrieb

35

360˚ HF-Erdung

geschirmes Kabel

Mittel- oder Hochspannungseinspeisung Geschirmtes Steuerkabel Antrieb

Messpunkt Gehäuse, mit TrennungSteuerung und Anzeige

Geschirmte Motorkabel

ABLEITUNG FÜR STÖRUNGENgemeinsame Erde

Lastschalter mit Sicherungen in der Einspeisung

Phasenverschiebungs-transformator (falls vorhanden)

Schütz

Gleichrichter Wechselrichter Ausgangsdrosselspule (Ferrite)

360˚ HF-Erdung

geschirmes Kabel

Niederspannungseinspeisung

Messpunkt

Geschirmtes Steuerkabel

Gehäuse, mit TrennungSteuerung und Anzeige

Antrieb

Gemeinsame Erde

ABLEITUNG FÜR STÖRUNGEN

Lastschalter mit Sicherungen in der Einspeisung

Phasenverschiebungs-transformator (falls vorhanden)

Gleichrichter Wechselrichter Ausgangsdrosselspule (Ferrite)


36

Bild 4-4 12-Puls-Umrichtersystem mit Niederspannungseinspeisung (Antirbseinheit,Transformator und Sicherungslasttrennschalter haben separate Gehäuse).

Bild 4-5 12-Pulse-Umrichtersystem mit MIttel- oder Hochspannungseinspeisung.



360˚ HF-Erdung

geschirmes Kabel

Gehäuse, mit Trennung

Schrank 1 Schrank 2 Schrank 3 Schrank n

Antrieb

HF-Filter

gemeinsame Erde

Steuerung u. Anzeige

Eingangseinheit (Lastschalter mit Sicherungen, Schütz, usw.)

Einspeiseeinheit (Gleichrichter)

Antriebseinheit (Wechselrichter)

Antriebseinheit (Wechselrichter)

Geschirmte Steuerkabel



Beispiel einesAntriebs mitgemeinsamerDC-Einspeisung

In diesem Beispiel wird ein Antrieb mit gemeinsamer DC-Sammelschiene dargestellt, der über ein geerdetes Netzmit EMV-Filter eingespeist wird.

Das Gehäuse muss die EMV-Anforderungen erfüllen, dadie darin eingebauten Komponenten diese Anforderungennicht erfüllen. Die Kabeleinführungen müssen eine 360o HF-Erdung besitzen. Das Gehäuse ist geerdet, um sämtlicheEmissionen abzuleiten.

Bild 4-6 Antrieb mit Niederspannungseinspeisung und gemeinsamer DC-Sammelschiene


37


Kapitel 5 - Bibliographie

In diesem Handbuch wird auf verschiedene Texteverwiesen. Sie sind Empfehlungen für eine weitere Lektüreund dienen als Unterstützung bei der Einhaltung derBestimmungen:

EN 61800-3, Elektrische Antriebssysteme mit Drehzahl-regelung - Punkt 3, EMV-Produktstandard einschließlichspezifischer Prüfung (herausgegeben von CENELEC,Brüssel, Belgien und den nationalen Normungsbehördender EU-Mitgliedsstaaten).

Richtlinien der Kommission für die Anwendung der vonder EU-Kommission DGIII - Industrie veröffentlichtenDirektive 89/336/EEC.

Interference Free Electronics (Störfeste Elektronik) von Dr.Sten Benda (herausgegeben von ABB Industry Ab,Västerås, Schweden)

Technische Anleitung Nr. 2 - EU-Richtinien und Elektro-antriebssysteme mit Drehzahlregelung, Code 3BFE61308270 (herausgegeben von ABB Industry Oy, Helsinki,Finnland)

Erdung und Verkabelung von Antriebssystemen, Code3AFY 61201998 (herausgegeben von ABB Industry Oy,Helsinki, Finnland)


Kapitel 6 - Index

12-Puls-Gleichrichter 35

Aabgestrahltes elektromagneti-sches Feld 8Antrieb 5,e 6, 15, 19Antriebseinheit 8

BBDM 8, 17, 20

CCDM 8CE-Kennzeichnung 5,11, 17CENELEC 9,38

DDrehzahlgeregelte Antriebe 17,22, 38

EEinauumgebung 35Eingeschränkte Zugänglichkeit 13elektromagnetische Kompatibillität 8elektromagnetische Störung 9EMV 1, 5, 6, 8, 9, 12, 13, 15, 16,17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25,26, 27,28, 29, 30, 31, 32, 33, 38EMV-Filter 15,18,33

FFaradayscher Käfig 16, 17, 20, 23,24, 28, 29, 33Ferritkern 34Ferritring 31

GGeschirmtes Kabel 33

IIT-Netz 35

Lleitfähige Dichtung 24

PPDS 9, 14, 16, 29, 33, 35Power Drive System 1, 8

SSteuerelektronik 8Steuerkabel 28

UUneingeschränkte Zugäng-lichkeit 13

VVSD 22vsd 17

ZZweite Umgebung 3, 11, 12

39

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