Inhaltsverzeichnis
- Was bedeutet elektromagnetische Verträglichkeit?
- Warum ist EMV wichtig?
- Welche EMV Normen und Richtlinien gibt es?
- Wann muss die EMV Richtlinie angewendet werden?
- Was sind EMV Störungen?
- Was verursacht elektromagnetische Störungen?
- Wie kann man elektromagnetische Strahlung abschirmen?
- Wie kann ich ein Kabel abschirmen?
- Was bringt der Schirm im Kabel?
- Wann ist eine EMV Prüfung notwendig?
Elektromagnetische Verträglichkeit – auch kurz als EMV bezeichnet, umfasst alle Fähigkeiten eines elektrischen Geräts, Werkzeugs oder einer Anlage, andere Geräte nicht durch elektromagnetische sowie elektrische Einflüsse in Ihrer Funktion zu beeinträchtigen. Die Bedeutung von EMV ist enorm, denn nur so ist sichergestellt, dass Geräte in Industrieanlagen, Prüflaboren oder in Gebäuden sich im Betrieb nicht gegenseitig stören oder gar ausfallen können.
Die Frage "Für was steht EMV?" lässt sich somit am besten damit beantworten, dass elektrische und/oder elektromagnetische Emissionen einerseits aktiv unterbunden werden. Gleichzeitig kommt die Definition EMV auch dann zum Tragen, wenn es um die passive Störfestigkeit vor dieser Art Einflüssen geht.
Wichtig dabei: Die elektromagnetische Verträglichkeit ist nicht gleichzusetzen mit dem Begriff EMI (Electromagnetic Interference, bzw. elektromagnetische Störung), mit dem die grundsätzliche Fähigkeit elektrischer Geräte zur Aussendung von Störsignalen gemeint ist. EMC (Electromagnetic Compatibility), bzw. EMV-konforme Geräte sind in der Regel mit einem EMV Zeichen gekennzeichnet. Die wichtigsten EMV Grundlagen haben wir im Folgenden knapp zusammengefasst.
Was bedeutet elektromagnetische Verträglichkeit?
Die Richtlinie für die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV-Richtlinie) von Geräten und Anlagen gibt vor, wie die EMV beschaffen sein soll. Abgesehen von wenigen Ausnahmen bezieht sich die Richtlinie zur EMV Verträglichkeit auf sämtliche stationären Geräte, die elektrische oder elektromagnetische Störungen verursachen können und/oder durch die Störungen beeinträchtigt werden können. In einem hierzu durchgeführten EMV Test, müssen Geräte daher Ihre Funktionstüchtigkeit in elektromagnetischen Umgebungen beweisen, ohne selbst Emissionen freizusetzen, die andere Geräte beeinträchtigen könnten. Diese Tests werden in der Regel in einem speziellen EMV Labor durchgeführt.
EMV Definition
„Die Fähigkeit eines Apparates, einer Anlage oder eines Systems, in der elektromagnetischen Umwelt zufriedenstellend zu arbeiten. Ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für alle in dieser Umwelt vorhandenen Apparate, Anlagen oder Systeme unannehmbar wären.“
Warum ist EMV wichtig?
Egal, ob es um EMV Konformität in der Elektrotechnik, im Fahrzeug- oder Flugzeugbau geht: Elektrisch oder elektromagnetisch induzierte Emissionen können im schlimmsten Fall zu einem Ausfall von elektronischen Geräten führen, was den EMV Schutz sowohl im industriellen als auch im privaten Bereich unerlässlich macht. Aus diesem Grund muss in einer EMV Prüfung die elektromagnetische Verträglichkeit von Anlagen und elektrischen Geräten bestätigt werden, damit eine EMV Zulassung vergeben werden kann.
EMV-gerechte Gehäuse
Sie bilden einen Schirm gegen elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder. Diese Störfelder entstehen z.B. bei elektrostatischen Entladungen, bei Schaltvorgängen, bei schnellen Strom- oder Spannungsänderungen, beim Betrieb von Motoren oder Hochfrequenzgeneratoren etc. Diese Gehäuse werden i.d.R. mit EMV-Kabelverschraubung eingesetzt.
EMV Schirm
An den Übergängen vom Kabeln zur Verschraubung, zum Tüllengehäuse, dem Anbaugehäuse und in den Schaltschrank wird der homogene EMV Schirm unterbrochen. Für eine optimale EMV-Performance müssen diese Verbindungen möglichst überlappend, großflächig, niederohmig und 360° rundum kontaktierend sein.
Welche EMV Normen und Richtlinien gibt es?
Zu den wichtigsten EMV Anforderungen zählen unter anderem die Störfestigkeit und die Stärke der Emissionen, die von einem elektrischen Gerät selbst abgegeben werden. Zur EMV Berechnung sind unter anderem folgende Kenngrößen wichtig, die auch der EMV Norm IEC 60939-1 entnommen werden können:
- Filter-Ableitstrom
- Bemessungsfrequenz
- Bemessungsspannung
- Nennkapazität gegen Erde
Die EMV Grenzwerte für den Nieder- und Hochfrequenzbereich können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden.
Frequenzbereich | Elektrische Feldstärke in kV/m | Magnetische Flußdichte μT/th> |
---|---|---|
0 Hz | - | 500 |
1 Hz - 8 Hz | 5 | 40.000/f² |
8 Hz - 25 Hz | 5 | 5.000/f² |
25 Hz - 50 Hz | 5 | 200 |
50 Hz - 400 Hz | 250/f | 200 |
400 Hz - 3.000 Hz | 250/f | 80.000/f² |
3 GHz - 10 GHz | 0,083 | 27 |
Frequenzbereich | Elektrische Feldstärke in kV/m | Magnetische Flußdichte μT/th> |
---|---|---|
0,1 MHz - 1 MHz | 87 | 0,73/f |
1 MHz - 10 MHz | 87/√f | 0,73/f |
10 MHz - 400 MHz | 28 | 0,73/f |
400 MHz - 2000 MHz | 1,375 √f | 0,0037/√f |
2000 MHz - 300 GHZ | 61 | 0,16 |
*quadratisch gemittelt über 6-Minuten-Intervalle
Je nach Art des Geräts erfolgt eine Zuordnung in die jeweilige EMV Klasse. Nach EN IEC 61000-6-1:2019 und EN IEC 61000-6-2:2019 wird dabei in zwei Klassen unterschieden, sofern unbeabsichtigt Hochfrequenzfelder in einer EMV A oder B Umgebung emittiert werden:
- EMV Klasse A: Geräte, Anlagen, Schaltkreise, etc., die für den Einsatz in einer industriellen Umgebung konzipiert sind
- EMV Klasse B: EMV Level 1 Geräte, Anlagen, Schaltkreise, etc., die in unmittelbarer Nähe von Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereichen eingesetzt werden.
Die EMV Maschinenrichtlinie (EMV-Richtlinie 2014/30/EU) gilt für Maschinen mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen, welche elektromagnetische Emissionen verursachen oder selbst von diesen Störeinflüssen betroffen sein können.
Übersicht der wichtigsten EMV Normen
- CB EMV-Zertifikat
- Paneuropäische CCA EMV
- China Compulsory Certification Mark (CCC)
- US Federal Communication Committee (FCC)
Hinweis: Informationen zur EMV Konformitätserklärung, Details über die Elektromagnetische Verträglichkeitsverordnung nach IEC 6060, sowie etwaige Änderungen hinsichtlich der EMV Richtlinie über harmonisierte und international geltende Normen, können auch im EMV Leitfaden der verantwortlichen Projektgruppe der Bundesnetzagentur eingesehen werden.
Wann muss die EMV Richtlinie angewendet werden?
Die EU EMV Richtlinie 2014/30 / EU findet bei allen Endverbraucher Geräten Anwendung, die selbst elektromagnetische Störungen erzeugen oder im Betrieb von diesen Störungen beeinträchtigt werden können.
Je nach EMV Richtlinie wird dabei in unterschiedlichen Geräteklassen und Anwendungsbereichen unterschieden:
- EMV Richtlinie 2014 30 EU: Gilt für fast alle elektrischen Geräte im europäischen Binnenmarkt.
- EMV Richtlinie 2014/35/EU: Niederspannungsrichtlinie zur Einhaltung eines hohen Schutzniveaus elektrischer Geräte. Geräte und elektrische Betriebsmittel, die bei einer Nennspannung von 50 bis 1000 V (Wechselstrom) oder 75 bis 1500 V (Gleichstrom) betrieben werden, dürfen weder für die Gesundheit noch die Sicherheit von Menschen, Haus- und Nutztieren sowie Güter eine Gefahr darstellen.
- EMV Richtlinie 2004 108 EG: Wurde durch die aktuelle EMV Richtlinie 2014 30 EU am 19. April 2016 abgelöst
- EMV Richtlinie 89/336/EWG: Wurde durch die EMV Richtlinie 2004 108 EG abgelöst
Was sind EMV Störungen?
EMV Strahlung und die daraus resultierenden EMV Störquellen, werden von einer Vielzahl verschiedener Geräte und Anlagen induziert. Neben Smartphones, PCs, Notebooks und Tablets zählen auch WLAN-Geräte und Sendemasten für das 5G Netz dazu. Des Weiteren zählen auch Hoch- und Niederspannungsleitungen, Erdkabel, sowie elektrische Bahntrassen oder aber E-Autos zu den elektromagnetische Störquellen, weshalb EMV Schutzmaßnahmen je nach Art der jeweiligen EMV Umgebung auch in Außenbereichen unerlässlich sind.
Aufgrund der Vielzahl an Störfaktoren ist eine umfassende EMV Sicherheit auch bei elektrischen Betriebsmitteln notwendig, die unter anderem durch die Materialwahl und den konstruktiven Aufbau gewährleistet wird. Nur so kann sichergestellt werden, dass Geräte, Anlagen, Stromkreise und Werkzeuge selbst störungsunempfindlich sind und eine aktive Störaussendung weitestgehend vermieden wird.
EMV Störungen Beispiele auf einen Blick:
Grundsätzlich wird zwischen einer dynamischen elektromagnetischen Störung, also einer zeitlich veränderbaren, sowie statischen, unveränderbaren – meist aufgrund magnetischer und kapazitiver Ursachen - Störung unterschieden. Die Störungen können dabei sowohl über strom- oder signalführende Leitungen (leitungsgebundene Störungen) oder als elektromagnetisches Feld (feldgebundene Störungen) emittiert werden.
Was verursacht elektromagnetische Störungen?
Eine elektromagnetische Störung (EMI) kann prinzipiell von jedem elektrischen Gerät verursacht werden. Eine der häufigsten Ursachen für elektromagnetische Störquellen (feldgebundene Störungen) sind kapazitive sowie induktive Kopplungen. EMV Strahlung wird vorwiegend durch elektrostatische Entladungen (ESD) verursacht, die z. B. in explosionsgeschützten Bereichen mit leicht entzündlichen Gefahrstoffen eine erhebliche Gefahr bedeuten. Neben natürlichen EMV Störquellen, z. B. ein Blitz, kann auch eine statische Aufladung zwischen zwei Körpern mit unterschiedlichen Feldstärken einen elektrischen Funken verursachen und empfindliche Elektronik durch eine überspringende Ladung zerstören.
Um eine EMV Umgebung zu schaffen, bieten sich verschiedene EMV Schutzmaßnahmen an. Dazu zählt die Erdung von Geräten, eine galvanische Kopplung, zusätzliche Netzfilter sowie die Abschirmung signal- oder stromführender Leitungen.
Wie kann man elektromagnetische Strahlung abschirmen?
Eine gängige EMV Abschirmung erfolgt mittels Metallgeflechts-Schläuche aus Kupfer oder Edelstahl, die über signal- und stromführende Leitungen geführt werden. Häufig kommt in diesem Zusammenhang auch folgende Frage auf: Was ist magnetische Abschirmung? Diese Art der EMV Schirmung kommt dann zum Einsatz, wenn man feldgebundene EMV Störungen vermeiden möchte. Bevor man in diesem Fall EMV Schirmung einsetzen kann, ist es wichtig, die Stärke und Frequenz der induzierten Emission zu messen, damit die EMV Abschirmung wirkungsvoll ist.
Welche Stoffe können Magnetfelder abschirmen?
Als Material zur EMV Abschirmung kommen meist leitfähige Metalle wie Kupfer, Stahl oder Silber zum Einsatz. Auch Bänder aus Aluminium werden zur EMV Abschirmung eingesetzt, wenn es die jeweiligen EMV Maßnahmen erforderlich machen – z. B., wenn ein geringes Gewicht der Abschirmung eine übergeordnete Rolle spielt.
Für was ist ein Entstörfilter gedacht?
Für die EMV Entstörung kommen häufig sogenannte Entstörfilter zum Einsatz, mit denen hochfrequente Störungen mittels Kondensatoren und Widerständen weggefiltert werden können. Abhängig vom Aufbau ergibt sich die Funktion, die ein EMV Filter erfüllen soll. So sorgt ein Netzfilter zuverlässig dafür, dass Datenleitungen vor hochfrequenten Störfrequenzen abgeschirmt werden.
Produkte für den EMV Schutz
Neben einem speziellen EMV Gehäuse für Steckverbinder, z. B. von Harting, gibt es auch EMV Schirmklammern, mit denen sich eine unkomplizierte Schirmerdung und Ableitung hochfrequenter Störungen an signalführenden Leitungen umsetzen lässt. Darüber hinaus ermöglicht EMV Kabelverschraubung von Wiska und Lapp eine unkomplizierte und geschirmte Durchführung von Kabeln in ein Gehäuse.
Zu den gängigsten Produkten im Bereich EMV Schutz zählen außerdem:
- EMV Geflechtschlauch
- EMV Schutzschlauch
- EMV Kabeldurchführung
- EMV Kabelverschraubung
Wann ist eine EMV Prüfung notwendig?
Ein EMV Nachweis ist immer dann notwendig, wenn ein elektrisches Gerät ein CE-Zeichen bzw. ein EMV Zertifikat erhalten soll. Hierzu ist in der Regel eine entsprechende EMV Prüfung notwendig, um den Nachweis zu erbringen, dass die geltende EMV Verordnung hinsichtlich des Gesundheitsschutzes erfüllt werden sowie keine elektromagnetischen Störungen verursacht werden oder das Gerät selbst durch eine derartige Störung negativ beeinträchtigt wird.
Die gängigen EMV Prüfungen werden dabei in Ihrem Übertragungsweg unterschieden. Neben einer galvanischen, kapazitiven und induktiven Prüfung, wird auch die Stärke und Frequenz des vom jeweiligen Gerät emittierten elektromagnetischen in Augenschein genommen. Als Grundlage für dieses „EMV Gesetz“ dienen die in der Richtlinie 2014/30/EU festgelegten EMV Vorschriften, die unter anderem auch die EMV Prüfung zur Pflicht machen.
Was kostet eine EMV Prüfung?
Je nachdem, ob ein Prüflabor leitungs- oder feldgebundene EMV Prüfungen vornimmt, unterscheiden sich auch die dafür anfallenden Kosten. Ein vierstelliger Tagessatz ist aufgrund des Aufwands für den Testaufbau, Testdurchführung und die normative Prüfung keine Seltenheit.
Was versteht man unter dem Begriff Störsenke?
Häufig kommt die Frage: Was bedeutet Störfestigkeit? Einfach formuliert ist hiermit die Fähigkeit gemeint, wie stark ein Bauteil eines Gerätes durch ein Störsignal beeinträchtigt wird. Maßgeblich ist hierbei immer die sogenannte Störsenke, die besonders empfindlich auf elektromagnetische und elektrische Einflüsse reagiert.
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