Menü Schirmungsmaßnahmen für analoge Signale im NF-Bereich

In unsere Firma arbeiten wir viel mit Frequenzumformer für Elektromotoren. Die EMV-Vorschrift (Elektro-Motorische-Verträglichkeit) erfordert daß die Zuleitungen zum Umformer über ein Tiefpaßfilter und generell über geschirmte Kabel erfolgen muß.
Da Frequenzumformer keine echte Sinusspannung liefern, sondern Rechteckimpulse, können starke HF-Störungen entstehen, vor allem wenn der Motor mehrere kW Leistung hat.
Innerhalb eines metallischen Schaltschrankes, der zwar nach außen (EMV-Maßnahme wird eingehalten) Abschirmt ist, können schon Störungen auftreten, vorallem wenn empfindliche analoge Meßsignale (z.B.: DMS Brücken / Verstärker) eingesetzt werden. Durch die HF-Störungen können die Meßergebnisse verfälscht, bzw. unbrauchbar werden.

Die Abb.1 zeigt einen richtigen Aufbau.

An dieser Stelle möchte ich Grundsätzliches über die Abschirmung empfindlicher Analog-Signale über geschirmte Kabel beschreiben:

Ein paar Regeln für kleine hochohmige Analogsignale im NF-Bereich:

  1. Die Schirmung eines geschirmten Leiters darf nur als Schirm verwendet werden und nicht als Stromleiter! Sobald ein Strom über den Schirm fließt, kann er im Innenleiter des Kabels Ströme induzieren, die das Messignal beeinflussen können.
  2. Ein Schrim für empflindliche Analog-Signale sollte grundsätzlich nur an einem Ende geerdet werden.
  3. Am besten erfolgt die Erdung an einem gemeinsamen Massepunkt, zu dem sternförmig alle Masse, PE und Schirmleitungen verbunden werden.
  4. Ein empfindliches unsymmetrisches Analogsignal kann auch über ein 2-Adrig geschirmtes Kabel geführt werden, in dem ein Leiter Signal + der 2. Leiter Signalmasse und der Schirm nur an einem Ende an einem Massepunkt verbunden ist. Somit ist gewährleistet, daß kein Massestrom über den Schirm selbst fließt.
  5. Symmetrische Signalleitungen führt man am besten mit 2-Adrig geschirmten Kabeln. Da bei Symmetrischer Signalführung die Störeinstreuung eher gerig ist, kann die gemeinsamme Masse auch über den Schirm geleitet werden. Möchte man aber ganz auf Nr. Sicher gehen, ist ein 3-adrig geschirmtes Kabel noch besser.
  6. Einadrig geschirmte Leitungen sollten für empfindliche Analogsignale nur für kurze Verbindungen (ca 1m) verwendet werden.
  7. Die absolute Schirmung bieten doppelt geschirmte Kabel, mit Innen- und Außenschirm. Der Außenschirm wird an den Massesternpunkt angeschlossen, der Innenschirm an die Signalmasse.

c. by N. Müller