EMV-Störungen trotz Schirmung: Was ist die Ursache?

EMV-Probleme in Maschinen und Anlagen sind meist nur schwer greifbar: sporadische Sensor-Aussetzer, unerklärliche Feldbusfehler oder Unregelmäßigkeiten bei Servoantrieben. Der Grund liegt häufig in der hohen Stördichte moderner Systeme: Frequenzumrichter und Motoren arbeiten mit schnellen Schaltflanken, parallel dazu laufen Vision-Systeme, IO-Link-Komponenten und Industrial-Ethernet-Kommunikation. Dies setzt voraus, dass Schirmung, Erdung und Leitungsführung konsequent und korrekt umgesetzt werden.

Die elektromagnetische Verträglichkeit ist eine Frage von Kontaktflächen, Übergängen und vor allem: Impedanz. Darunter versteht man den frequenzabhängigen Gesamtwiderstand eines elektrischen Leiters oder Bauteils gegen Wechselstrom, der sich aus ohmschem Widerstand, Induktivität und Kapazität zusammensetzt.

Eine der typischen Anwenderfragen lautet: „Schirm beidseitig oder einseitig?“ Die Antwort hängt davon ab, welche Störanteile beherrscht werden müssen. In der industriellen Praxis dominieren häufig hochfrequente Störströme. Diese lassen sich in der Regel am wirksamsten reduzieren, wenn der Schirm beidseitig angeschlossen ist. Ein einseitig angeschlossener Schirm kann diese Ströme nicht zuverlässig ableiten; dadurch steigt die Gefahr, dass Leitungen abstrahlen oder Störungen in benachbarte Kabel einkoppeln.

Bei sehr empfindlichen, niederfrequenten Analogsignalen kann ein einseitiger Anschluss im Einzelfall sinnvoll sein, um Brummschleifen zu vermeiden. In modernen Anlagen wird jedoch oft ein anderer Weg bevorzugt: ein sauber ausgelegter Potentialausgleich und eine definierte Schirmanbindung. Gerade bei modularen Maschinen ist dies ein zentraler Baustein für stabile EMV.

Ein Schirm wirkt jedoch nur so gut wie sein Anschluss. Ein häufiger Installationsfehler ist die sogenannte Pigtail-Lösung: dabei wird der Schirm aufgetrennt, zu einem zusätzlichen Draht verdrillt und an der Erdung angeschlossen. Das ist bei hohen Frequenzen problematisch, weil dieser Draht eine Induktivität darstellt und damit der eigentlichen Schirmungsabsicht entgegenwirkt. Die bessere Alternative ist eine großflächige, rundum geschlossene 360°-Anbindung über EMV-Kabelverschraubungen, Schirmklemmen oder Schirmbügel auf einer Schirmanschlussschiene – möglichst direkt auf einer leitfähigen Montagefläche. Die praktische Faustregel lautet: breit statt lang. Zusätzlich müssen Kontaktflächen elektrisch zuverlässig sein: Lack, Oxidschichten oder Schmutz reduzieren die Wirksamkeit erheblich.

Die Motorleitung gilt im Schaltschrankumfeld als eine der stärksten Störquellen. Best Practice ist deshalb eine konsequente Schirmung mit definiertem Anschluss an beiden Enden: so nah wie möglich am Umrichterausgang sowie am Motor beziehungsweise am Steckverbinder. Dazu gehören zwingend ein sauber ausgeführter Schutzleiter (PE) und Potentialausgleich. Sind Schaltschranktür, Montageplatte, PE-Schiene und Maschinenkörper nicht gut verbunden, kann selbst ein hochwertiger Schirmanschluss seine Wirkung nur eingeschränkt entfalten.

Auch die Verlegung spielt eine große Rolle: Leistungs-, Signal- und Datenleitungen sollten konsequent getrennt geführt werden. Eine Parallelführung im gleichen Kanal erhöht die Gefahr von Einkopplungen deutlich. Wo Kreuzungen notwendig sind, sind rechtwinklige Kreuzungen in der Praxis meist die robustere Lösung. Werden diese Grundsätze beachtet, lassen sich viele EMV-Probleme bereits in der Installation verhindern – und die Anlagenverfügbarkeit steigt spürbar.