Die Lückenschließer

Autor / Redakteur: Walter Lutz* / Kristin Rinortner

EMV-Konzepte

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( Archiv: Vogel Business Media )

EMV-Konzepte

EMV-Konzepte sind dann gut, wenn sie es schaffen, einen geschlossenen HF-Schirm zu realisieren, der alle relevanten Komponenten einschließt. Dazu gehören in der Hauptsache Gehäuse, Kabel und Steckverbinder. An deren Übergangsstellen schließen spezielle Kabelverschraubungen die „Schirmlücken“ zwischen den Kabeln und den anderen Komponenten.

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Die HF-Dämpfungseigenschaften geschirmter Gehäuse – ob Schaltschränke oder Steckverbinder – werden in der Praxis z.B. durch Ausbrüche für die Kabeleinführung stark reduziert. An diesen Stellen können Störungen einkoppeln, die das Gesamtsystem in seiner Funktion beeinflussen oder die Umgebung elektromagnetisch „verseuchen“.

Abhilfe schaffen hier spezielle Kabelverschraubungen, die für einen lückenlosen Übergang vom geschirmten Kabel zum geschirmten Gehäuse sorgen. Ein so konzipiertes System lässt keine Störstrahlung nach außen und verhindert wirkungsvoll das Eintreten von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, die zu Funktionsstörungen der eingesetzten Mikroelektronik führen können.

Diese Kabelverschraubungen werden in der Regel aus vernickeltem Messing gefertigt. Ihr Verschraubungskörper besteht aus dem Doppelnippel mit dem Anschlussgewinde, das für sicheren Halt in der Gehäusewand oder dem Steckverbinder sorgt.

O-Ring für bessere Eigenschaften

Ein O-Ring aus Kautschuk, der definiert hinter dem Gewinde positioniert ist, dichtet die Kabelverschraubung sicher zum Gehäuse ab. Am gegenüber liegenden Gewinde sitzt eine so genannte Druckschraube, bei deren Andrehen sich der Dichteinsatz schonend, aber sicher um den Kabelmantel legt.

Gegenüber den herkömmlichen Gummiringen und Lamellen verwendet Pflitsch bei seinem UNI Dicht System diese besondere O-Ring-Konstruktion und erreicht damit eine hohe Dichtigkeit bis IP 68 und eine sichere Zugentlastung, ohne den Kabelmantel so zu quetschen, dass es langfristig zu Dichtproblemen führt. Dieses Dichtkonzept erfüllt die Forderungen der EN 50 262.

Bei der Montage einer störfesten Kabelverschraubung sind weitere Dinge zu berücksichtigen: Bei lackierten oder pulverbeschichteten Gehäusen muss vor der Installation die Anschlussstelle am Sitz der Kabelverschraubung entlackt werden, um den Potenzialausgleich herzustellen.

Diese zusätzliche Arbeit entfällt bei Gegenmuttern mit Zähnen: Beim Anziehen der Potenzialausgleichsmutter durchreiben die Zähne die Lackschicht und sorgen so für einen niederohmig leitenden Übergang zur Kabelverschraubung.

3-Stufen-Programm

Den preiswertesten Störschutz bieten Kabelverschraubungen, bei denen das Schirmgeflecht des Kabels einfach auf einen Konus in der Verschraubung aufgelegt wird, wie beim Typ UNI Entstör. Dazu isoliert man den Kabelmantel ab, längt das Schirmgeflecht entsprechend ab und weitet es so auf, das es sich über den Konus schieben lässt (Bild 1).

Durch die Aufweitung können kleine Lücken im Schirm entstehen, die die Dämpfungsrate reduzieren. Für weniger anfällige Systeme oder Umgebungen mit nur leichter Störstrahlung kommt diese Lösung aber zu brauchbaren Werten.

Für höhere Ansprüche setzen Hersteller auf den Doppelkonus. Hierbei wird das Kabel ebenso abgemantelt, das nur leicht aufgeweitete Schirmgeflecht aber zwischen einem Konenpaar geführt und dort sicher kontaktiert.

Diese Verschraubungen gibt es in den gängigen Größen M16 bis M63 bzw. Pg7 bis Pg 48. Das Schirmgeflecht endet in der Verschraubung, wo es mit einer großflächigen, niederohmig leitenden Verbindung über Erdungseinsatz und Verschraubungskörper in das EMV-Konzept des Gehäuses eingebunden wird.

Komfortabel und sicher

Die komfortabelste und sicherste Lösung sind Kabelverschraubungen mit einer innenliegenden Ringfeder nach dem UNI-IRIS-Prinzip (Bild 2). Beim Festdrehen der Druckschraube drückt der Dichteinsatz auf zwei Konen, zwischen denen eine ringförmige Feder liegt.

Dieser Federring verjüngt dadurch seinen Durchmesser und wird gleichmäßig um das freigelegte Schirmgeflecht des Kabels gepresst. Die 360°-Kontaktierung gelingt, ohne zuvor das Schirmgeflecht abzulängen oder aufzuweiten. Weder bei Montage noch bei Demontage wird der Schirm beschädigt. Daher werden hohe Dämpfungswerte – in Abhängigkeit vom Gesamtsystem – erreicht.

Das Schirmgeflecht muss nicht mehr in Höhe der Kabelverschraubung abgelängt werden, sondern erst an der Stelle im Schaltschrank, wo die Adern aufgelegt werden. Montagevorteile ergeben sich, weil das Kabel nur von seinem äußeren Mantel befreit werden muss. Der Schirmaufbau des Kabels bleibt damit immer stabil.

Praxistests und Vergleichsmessungen z.B. an Industriesteckern und Gehäusen dokumentieren, dass die Kabelverschraubung besonders im höheren Frequenzbereich von 500 MHz bis 1 GHz eine Dämpfung von bis zu 23 dB erreicht (Bild 3). Diese Lösung gibt es in den Größen M16 bis M63 bzw. Pg9 bis Pg48.

Störfeste Kabelverschraubungen im Ex-Einsatz

Für Anwendungen in Ex-Bereichen, wo gleichzeitig das Schirmgeflecht einer abgeschirmten Leitung in den Störschutz einbezogen werden muss, wurde der Typ U40. UNI EEx e nach der aktuellen Ex-Richtlinie ATEX zertifiziert. Diese metrischen Kabelverschraubungen – ebenfalls ausgerüstet mit einer Ringfeder – dürfen in allen explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden.

Die Kabelverschraubung entspricht den EN-Normen EN 50 014 und EN 50 019 mit der Zündschutzart – explosionsgeschützt „e”. Damit sind sie zugelassen für alle Systeme der Gerätegruppe II für den Einsatz der Kategorie 2 und 3.

Da das Schirmgeflecht zwischen zwei innen liegenden Konen des Erdungseinsatzes geklemmt und so auf seinem ganzen Umfang kontaktiert wird, entsteht eine niederohmige leitende Verbindung zwischen Schirm, Erdungseinsatz, Verschraubungskörper und Gehäuse. Eine Innenrändelung im Doppelnippel und die Zähne des Dichteinsatzes verhindern, dass sich der Dichteinsatz samt Leitung beim Anziehen der Druckschraube verdreht.

Lösung für Selektivschirme

Für geschirmte Frequenzumrichter-Kabel, Motorleitungen und Buskabel, in denen zwei einzelne Adern separat geschirmt werden, müssen störsichere Kabelverschraubungen so ausgerüstet sein, dass sie auch diese Selektivschirme sicher kontaktieren können.

Die Kabelverschraubungen der Reihe blueglobe werden dazu mit zwei Edelstahl-Spiralhälften zwischen Dichteinsatz und dem Messing-Doppelnippel ausgerüstet, die bei fertig montierter Kabelverschraubung die sichere Kontaktierung des äußeren Schirmgeflechts übernehmen.

Diese Spiralhälften sind so ausgelegt, dass sie innenliegend die beiden separat geschirmten Adern aufnehmen, diese über Schraubklemmen kontaktieren und so in das Schutzkonzept einbinden.

Aufgrund des standardmäßig angebotenen kugelförmigen Dichteinsatzes erreichen die Kabelverschraubungen im Vergleich zu gängigen Produkten um 30% größere Spannbereiche, 100% höhere Dichtigkeiten bis IP68 (größer 15bar) und 200% mehr Zugentlastungen bei gleichzeitig schonender Abdichtung.

In der Größe M25 beispielsweise lassen sich alle Kabeldurchmesser von 11 bis 20 mm sicher abdichten, während herkömmliche Verschraubungen hier mehrere Verschraubungen benötigen. Das reduziert den Aufwand von der Bestellung über die Lagerhaltung bis zur Montage und Ersatzteilbeschaffung um rund 40%.

PFLITSCH, Tel. +49(0)2192 9110

*Dipl.-Ing. Walter Lutz ist freier Journalist bei werdewelt.info in Haiger.

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