Bild zum Thema Erdung und Potentialausgleich

(Quelle: Rittal GmbH & Co. KG)

Die in EMV-Normen von Geräten und Systemen geforderte Einhaltung von Grenzwerten verschiedener Störgrößen können für Maschinen und Anlagen, aus Kostengründen oder wegen der Größe, selten durch Messungen bestätigt werden. Ausgehend von einer Risikoanalyse mit Bezug auf den ungestörten Betrieb elektrischer Einrichtungen in gemeinsamen Umgebungen, die heute von der EMV-Richtlinie gefordert ist, wird die Steuerungstechnik meistens über die Konformitätsvermutung bewertet. Aus der Konformitätserklärung der Komponenten, der Einhaltung der herstellerspezifischen Aufbauanleitungen und Anwendungsvorschriften sowie der Beachtung des Stands der Technik, d. h. Anwendung der zutreffenden Normen, wird auf die Einhaltung der Schutzziele des EMV-Gesetzes geschlossen. Von Schaltschrankanwendern werden immer wieder die EMV-gerechte Installation und Verkabelung nachgefragt. Erdung und Potentialausgleich bilden die Schwerpunkte, wenn es um die Einhaltung konkreter Normenanforderungen geht. Eindeutige Antworten sind leider oft nicht möglich, da die Ausführung von verschiedenen Faktoren abhängt.

Die Maßnahmen zum EMV-gerechten Schaltschrank sind vielfältig und reichen von Schirmung über Filterung/Überspannungsschutz bis zum Potentialausgleich. Dieser zielt auf eine Verringerung der Kopplung, d. h. die Minimierung von Störspannungen oder Störströmen, die kapazitiv oder induktiv durch Spannungs- oder Stromänderungen in anderen Stromkreisen hervorgerufen werden. Im Folgenden werden einfache Empfehlungen zum Potentialausgleich formuliert.

EMV und Personenschutz

Der Potentialausgleich unter EMV-Gesichtspunkten und die Erdung als Schutz der Bediener vor berührungsgefährlichen Spannungen stehen in engem Zusammenhang, häufig aber auch mit unterschiedlichen Anforderungen in Konkurrenz zueinander. Dem Personenschutz muss dabei natürlich der erste Rang gegeben werden, der sich aber immer mit den EMV-Maßnahmen in Einklang bringen lässt. Großen Einfluss auf die Potentialausgleichsmaßnahmen hat die Netzform der Niederspannungsverteilung, die auch die elektrische Schutzmaßnahme für die Systeme bestimmt.

Für den Schutz durch Abschalten der Versorgungsspannung im Fehlerfall steht für die Schutzleitermaßnahme und das entsprechende Schutzorgan (Sicherung, Leitungsschutz- oder Leistungsschalter, FI-Schalter) die Einhaltung der Abschaltbedingungen im Vordergrund. Eine gut leitfähige, ausreichend stromtragfähige und dauerhaft sichere Schutzleiterverbindung stellt das Auslösen des Schutzorgans sicher.

Für die Führung von Ausgleichsströmen unterschiedlichen Ursprungs und Charakteristik zur Verminderung/Verhinderung von Beeinflussungen sind die Impedanz und darüber hinaus Antenneneffekte der Erdungs- und Potentialausgleichsverbindungen zu berücksichtigen.
Ausgleichsströme können insbesondere sein:

  • Ströme aus Erd- und Kurzschlussvorgängen im Versorgungsnetz und aus Blitzentladungen in Fangeinrichtungen sowie
  • Ströme aus Kopplungen zwischen energietechnischen und steuerungstechnischen Leitungen, zum Beispiel durch Schalten induktiver Lasten oder durch Frequenzumrichter gesteuerte Antriebe.
    Im Schaltschrank sind vor allem Ströme aus galvanischer und induktiver Kopplung von Bedeutung, die Ströme in verbundenen oder benachbarten Leiterschleifen treiben. Hochfrequente elektromagnetische Felder können in leitenden mechanischen Maschinen- und Anlagenteilen, insbesondere in ungeschirmten Leitungen, deren Abmessungen im Bereich der auftretenden Wellenlängen liegen, Ströme hervorrufen. Durch solche Ausgleichsströme kann es in Baugruppen zu Fehlfunktionen oder schlimmstenfalls zu Beschädigungen kommen.
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