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AntriebstechnikElektromagnetische Verträglichkeit

Beim Nutzen elektrischer Energie (zum Beispiel für Bewegung, Drehmoment) treten elektromagnetische Nebenwirkungen auf, die die gesamte technische Umgebung negativ beeinflussen. Qualität und Quantität dieser Störungen beschreibt die EMV (EMC - Electromagnetic Compatibility). Fehler beziehungsweise Funktionsunsicherheiten infolge gegenseitiger Beeinflussung elektrischer und elektronischer Betriebsmittel sind notorisch. Zudem wachsen die Kopplungsmöglichkeiten potenziell, weil infolge Miniaturisierung (und verstärktem Zusammenwachsen der Komponenten unterschiedlichsten Leistungsniveaus zu sehr kompakten Gebilden) die Gefahren durch solche ungewollten Effekte ansteigen. Somit ist ein bestimmtes Niveau von Empfindlichkeit und Festigkeit gegenüber Hindernissen dieser Art maßgebliche Bedingung zuverlässiger Funktionalität. Wegen des hohen Sicherheitswertes der Umgebungsverträglichkeit reklamiert das Gemeinwesen für die energetische Querschnittsaufgabe EMV Gesetzeskraft. Alle Beteiligten werden gezwungen, die verfügbaren EMV-Mittel frühestmöglich wirksam und kostengünstig einzusetzen.

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Was ist EMV?

Antriebstechnik: Elektromagnetische Verträglichkeit

EMV beschreibt die Beziehung von Betriebsmitteln, einer Anlage zu anderen vergleichbaren Einrichtungen ihres näheren, oft unmittelbar benachbarten und ferneren Umfeldes, also ihre Verträglichkeit mit der Umgebung überhaupt. Daher definieren Gesetz- und Normengeber (EMVG, DIN VDE 57870 Teil 1) als Qualitätsmerkmal „ die Fähigkeit eines Gerätes, einer elektrischen Einrichtung überhaupt, in seiner elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die andere in dieser Umwelt vorhandene Geräte in ihrer Funktion beeinträchtigen“.

Ein derartiges Produkt, zum Beispiel ein Integralmotor, ein fahrerloses Transportsystem, vermag sowohl gestört zu werden (Senke) als auch solche Störungen auszusenden (Quelle). Als Folge der damit einhergehenden Funktionsunsicherheit können erhebliche Sach-, selbst schlimme Personenschäden auftreten. Diesbezügliche Einwirkungen sind an elektrische Leitungen gebunden oder/und erfolgen über magnetische oder elektrische Felder (Bild 1).

Störquellen, die ein Nutzsignal beeinträchtigen (Bild 2), sind: Stromrichter, elektrische Maschinen, Schaltnetzteile, Leuchtstofflampen, elektromechanische Schalter (selbst geringer Leistungen), elektrostatischer Ladungsausgleich (ESD Electrostatic Discharge), unregelmäßige Versorgungsenergie und andere. EMV schließt das Beherrschen von Blitzimpulsen ebenso ein wie den Schutz gegen unzulässige Berührungsspannungen sowie die Begrenzung der Stromrichter-Netzrückwirkungen. Weil Signalleitungen ebenfalls strahlen, fallen Maßnahmen zur Abhörsicherheit (Security) gleichermaßen in diesen Bereich. Biologische Systeme zählen nicht zur EMV.

Wen betrifft die EMV?

Verantwortlich für die EMV sind sowohl Entwickler und Produzenten von elektrischen Einrichtungen als auch Errichter, Betreiber und Händler. Sie alle haben die in Gesetzen, Verordnungen und zutreffenden Normen festgelegten Vorschriften zu beachten und daraus folgende Maßnahmen durchzuführen. Anwendern fällt die Aufgabe zu, in der Erzeugnisdokumentation genannte Einsatz-, Montage- und Betriebsbedingungen strikt umzusetzen.

Wie erfolgt der Schutz?

Formal schützt die Gesetzeslage durch strenge, jeden Improvisationsspielraum nehmende Regeln vor schädliche Einwirkungen. Auf Grundlage der EU-Richtlinie 89/336/EWG entstand das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMVG, novellierte Fassung vom 18.9.1998), das rechtsverbindlich die grundlegenden Anforderungen definiert und Maßregeln bei Verstößen festlegt. Die genannte Direktive wird im Juli diesen Jahres von der Richtlinie 2004/108/EG vom 15.12.2004 abgelöst. Die entsprechende Überarbeitung des EMVG liegt als Entwurf vor. Zahlreiche nationale und international harmonisierte Normen fixieren darüber hinaus als Grundnormen (Basis Standards), Fachgrundnormen (Generic Standards, Product Family Standards) sowie als Produktstandards konkretere Bedingungen.

Aus der Pflichtmarkierung des Produkts mit dem Freiverkehrszeichen CE (Kennzeichnungsrichtlinie 93/8/EWG) darf der Nutzer schließen, dass die elektrischen oder elektronischen Betriebsmittel, Systeme, Anlagen richtlinien- und normenkonform ausgeführt sind.

Die Überarbeitung der EMV-Richtlinie unterstreicht die zunehmende Bedeutung dieses Beeinflussungsphänomens. Bei wenig veränderten technischen Details erhöht die Neufassung die Herstellerverantwortung. Für die Konformitätsbewertung (CE-Kennzeichnung) ohne Existenz harmonisierter Standards zeichnet nämlich der Produzent künftig allein verantwortlich, wobei es ihm freisteht, eine „benannte Stelle“ (akkreditiertes EMV-Testlabor wie Phoenix Testlab oder EMV-Services) in den Beurteilungsprozess einzubeziehen. Allerdings sinkt infolge der nun zulässigen Hersteller-Selbstdeklaration für den in der Produkthaftung stehenden Ein-/Wiederverkäufer die Rechtssicherheit der CE-Kennung. Klarer formulierte Anforderungen verbessern darüber hinaus den Wert als Arbeitsgrundlage. Außerdem bietet die Neufassung für ortsfeste Anlagen (bis hin zu Kraftwerken, großflächigen Telekommunikationssystemen) einen belastbaren Rechtsrahmen.

Technisch werden Defekte durch Einhalten der zutreffenden Normen bei der Produktgestaltung sowie über die stringente Beachtung der Vorgaben der Erzeugnisdokumentation verhindert. Dazu zählen Entstörmaßnahmen wie Potenzialausgleich, Gehäuseeinführungen, Überspannungsschutz, Leitungsverlegung, Abstandshaltung, Erden, Schirmen, Filtern (Bild 3). Abweichungen auch von der vorgeschriebenen Einsatzumgebung führen meist zu üblen Konsequenzen.

Die für den Einsatz relevanten Beschreibungsbegriffe Erste beziehungsweise Zweite Umgebung (nach IEC 1800-3/EN 61800-3) definieren das Qualifikationsniveau des Betreibers und legen die zulässige Funkstörgrenze nach EN 50081 Teil 2 und VDE 0875 Teil 11 fest. Umfasst die Erste Umgebung Wohn-, Geschäftsbereiche, medizinische Einrichtungen, Kleinindustrie mit Versorgung über das öffentliche Netz und Betreiber ohne EMV-Sachkenntnis, bedeutet Zweite Umgebung Industrie mit reduzierten Ansprüchen, fachkundigem Inbetriebsetzungspersonal und Anschluss an ein nichtöffentliches Netz. Joachim Krause

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