In Anwendungen wie der Elektromobilität und der Smart Factory nehmen elektromagnetische Störquellen zwangsläufig zu. Konstrukteure und Entwickler müssen daher von Anfang an auf hohe EMV-Sicherheit der verbauten Komponenten setzen. Die Kabeleinführung in Gehäuse steht dabei im Fokus.

Elektroantriebe mit Frequenzumrichtern und drahtlose Kommunikationseinrichtungen sind nur zwei der Störungstreiber in der modernen Industrie-Umgebung. Auf der anderen Seite stehen die steigende Zahl empfindlicher Bauteile wie zum Beispiel Sensoren mit kleinen, digitalen Signalpegeln. Dieses Szenario führt zwangsläufig zu wachsenden Problemen aufgrund von elektromagnetischen Störungen. Produktionsausfälle und Ausschuss führen dann nicht nur zu enormen Mehrkosten, sondern auch Lieferengpässe und Imageverlust können die Folge sein. Anschließend muss die „Lücke im System“ gefunden werden, um diese nachhaltig zu schließen. Dieser nachträgliche Aufwand darf nicht unterschätzt werden.

Gerade da, wo Kabel durch eine Gehäusewand, zum Beispiel bei Schaltschränken, geführt werden, entsteht eine Lücke in der Schirmung, durch die elektromagnetische Wellen einfach „durchschlüpfen“. Diese Lücke schließen EMV-Kabelverschraubungen mit einer sicheren Rundumkontaktierung des Kabelschirms.

Neben hohen Dämpfungseigenschaften haben vor allem Montagefreundlichkeit und Montagesicherheit der EMV-Komponenten für den Anwender einen hohen Stellenwert. Denn Zeit und Kosten sparen und gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit der Gesamtmontage zu erreichen, ist das Ziel moderner Anlagenplanung.

Bei der Entwicklung der EMV-Kabelverschraubungen erkannten die Experten von Pflitsch, dass keines der etablierten Messverfahren zur Bewertung des Schirmverhaltens von Kabelverschraubungen geeignet ist, da diese auch die Schirmqualität des Kabels mit messen. Das Ergebnis, bezogen auf die reine EMV-Kabelverschraubung, wird dadurch stark beeinflusst.

Mit Koket hat Pflitsch ein nach IEC 62153-4-10 anerkanntes, aber preiswertes Messverfahren entwickelt, das die Schirmdämpfung und die Transferimpedanz von radialen Bauteilen wie Kabelverschraubungen bis zur Größe M85 von DC bis über 1,5 GHz misst. Kernstück ist die Messkammer. (Bild: Pflitsch)

Die Spezialisten haben daraufhin das international genormte Messverfahren für Koaxialstecker, das Triaxialverfahren (nach IEC 61 196-1, IEC 61 196-A, prEN 50 289-1-6 A +C, VG 95 214-12 und VG 95 214-13), weiterentwickelt. Das „KoKeT“ (Koaxiale Kelvin Tube) ist in der Lage, die Schirmdämpfung und die Transferimpedanz (absolut) von DC bis über 1,5 GHz zu messen. Vergleichsmessungen zeigen, dass dieses Verfahren in dem wichtigen Frequenzbereich von 25 MHz bis 130 MHz um rund 20 dB schärfer misst als die gebräuchlichen Verfahren.

Koket ist mittlerweile in der aktuellen IEC 62153-4-10 als anerkanntes Messverfahren gelistet. In seinem Prüflabor nutzt Pflitsch das Verfahren für eigene Bauteilentwicklung, bietet es zur besseren Abschätzung von radialen EMV-Bauteilen aber auch als Dienstleistung an.

Die erreichbaren Schirmdämpfungswerte einer EMV-Kabelinstallation hängen stark von der Sorgfalt bei der Montage und der Qualifikation des Personals ab. Wer beispielsweise beim Abisolieren des Kabels das Schirmgeflecht verletzt, es unsauber ablängt oder die Kontaktierung auf dem Konus in der Kabelverschraubung nicht ordnungsgemäß herstellt, kann Schirmlücken erzeugen. Gerade das Auflegen des Kabelschirms in der Kabelverschraubung muss gekonnt und sorgfältig ausgeführt werden.

Kabeleinführungsspezialist Pflitsch begegnet den Montageproblemen bei seinen Baureihen Uni Dicht und Blueglobe mit geschlossenen Federringen, die das Schirmgeflecht rundum sicher mit der Kabelverschraubung und damit am Gehäuse kontaktiert. Statt Schirmgeflechte mühsam aufzulegen, reicht es bei dieser Lösung, den Kabelmantel an der Kontaktstelle zu entfernen. Das Kabel wird durch die Verschraubung geschoben und der Federring sorgt automatisch für einen sicheren EMV-Kontakt, selbst bei unrunden oder außermittig liegenden Kabeln.

Außerdem erlaubt das Pflitsch Prinzip, dass der Kabelschirm erst unmittelbar an der Anschlussstelle im Schaltschrank freigelegt werden muss, so dass ein Maximum an Schirmdämpfung erreicht und unnötige Verkopplungen von Nutz- mit Störsignalen vermieden werden.

Zusammen mit der Rundum-Kontaktierung erreichen diese Kabelverschraubungen deutlich höhere Schirmdämpfungswerte: Die Blueglobe TRI beispielsweise bietet mit über 80 dB bei 100 MHz und mit 65 dB bei 1.000 MHz hohe Signalsicherheit. Sie ist nach Cat. 7A geprüft und zertifiziert. Auch für EMV-Anwendungen, in denen Hygiene oder Design gefordert sind, gibt es Lösungen wie die Blueglobe TRI Clean Plus in Edelstahl, designed nach EHEDG-Standard.

Pflitsch trennt mit dem Konzept der Blueglobe TRI zudem die Schirmung mechanisch von der Abdichtung, weil auf die Kontaktstelle beim Anziehen der Druckschraube keine großen Kräfte wirken und das Schirmgeflecht in Takt bleibt. Und durch die Bauform des Federelements ist ein Verhaken im Geflecht ausgeschlossen.

Neben der HF-Dämpfung ist die Stromtragfähigkeit – also die Fähigkeit eines Bauteils einen bestimmten Strom zu führen – ein wichtiges Kriterium bei einer EMV-Kabelverschraubung. Bei Fehlfunktionen, falscher Montage oder Blitzeinschlag können über den Kabelschirm und die Kabelverschraubung hohe Ströme fließen.

Im Umfeld der Elektromobilität mit ihren Hochvolt-Bordnetzen, den Batteriemodulen, Elektromotoren, Invertern und DC/AC-Wandlern sowie der hohen Packungsdichte der verbauten Module im Fahrzeug kommt es besonders auf Stromtragfähigkeit an. Die TRI-Kabelverschraubungen der Baureihe AE Blueglobe TRI HTS hat Pflitsch ausgelegt auf Single- und Multicore HV-Leitungen.

Die AE Blueglobe D-TRI NM HTS bietet mit zwei hintereinander geschalteten TRI-Federn aus Bronze eine niederimpedante Ableitung der Schirmströme im dreistelligen Ampere-Bereich. In Tests hat die Baugröße M25 konstant 200 A für eine Stunde und einen Intervall-Spitzenwert von 380 A für 15 Minuten zuverlässig erfüllt. Außerdem punktet diese Variante mit einer sehr hohen Schirmdämpfung sogar in den hohen Frequenzen von bis zu 1 GHz.

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Die AE-Baureihe verfügt über Silikon-Dichteinsätze für hohe Temperaturwechsel-Beständigkeit und ein Design, das die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit nach VDA 233-102 erfüllt. Diese Kabeleinführungen sind vibrationsfest, verkraften extreme Temperaturwechsel und widerstehen UV-, Witterungs- und chemischen Einflüssen sowie mechanischen Belastungen wie Steinschlag.

Diese Erfindungen machten den Weg frei für die sichere Kabelführung in Maschinen und Anlagen

Bekannt als Problemlöser rund um die sichere Kabeleinführung bedient Pflitsch auch den EMV-Markt mit besonderen kundenspezifischen Lösungen, beispielsweise um Montageraum zu sparen. Denn bei kompakten Systemgehäusen ist der Platz für Kabeleinführungen begrenzt. Muss ein Anwender dann verschiedene EMV-Kabel in das Gehäuse einführen, kann es aufgrund fehlender Montagefläche zu Engpässen kommen. Um das Problem zu lösen, kombiniert Pflitsch Funktionen aus den beiden Kabelverschraubungsbaureihen Uni Dicht und Blueglobe.

Aus dem Uni Dicht Programm stammt das Mehrfach-Konzept, mit dem sich mehrere Kabel – auch mit unterschiedlichen Durchmessern – zuverlässig durch eine Kabelverschraubung führen lassen. Hinter dem Dichteinsatz sitzt eine passgenaue Metall-Scheibe, die exakt für die verwendeten Kabeldurchmesser des Kunden angefertigt wird. In dieser Scheibe wird der Schirm jedes Kabels über je eine TRI-Feder sicher kontaktiert. Über einen umlaufenden IRIS-Federring gelingt die zuverlässige Kontaktierung der eingesetzten Scheibe in der Kabelverschraubung. Da die Uni Dicht bis zur Größe M120 gefertigt wird, ist die Integration mehrerer EMV-Kabel im Durchmesser von 5 bis 20 mm (inklusive Schirmgeflecht) möglich.

Mithilfe des geteilten EMV-Adapters lässt sich auch nachträglich ein geschirmtes Kabel anschließen, ohne die bereits erfolgte Installation komplett rückbauen zu müssen. Des Weiteren ist dieser EMV-Adapter auch einsetzbar, wenn es um den Schirmanschluss bereits konfektionierter Kabel geht. Das Kabel muss nicht demontiert und zurückgezogen werden, denn die beiden Hälften des geteilten EMV-Adapters werden einfach um den offengelegten Schirm des Kabels positioniert und zusammengefügt. Fertig ist eine hochwertige EMV-Kontaktierung mit hoher Schirmdämpfung und Stromtragfähigkeit.

Auch wenn starre, dicke Kabel EMV-sicher kontaktiert werden müssen, hat Pflitsch eine Lösung parat: Mit dem teilbaren EMV-Anschluss-Bock entfällt das aufwändige Durchfädeln des Kabels. Das stabile Unterteil wird an der Schaltschrank-Einführung montiert, das Kabel in Position gebracht und der Kabelmantel in Höhe der Kontaktstelle entfernt, sodass das Schirmgeflecht des Kabels offen liegt. Anschließend wird das Oberteil des Bocks aufgedrückt und mit zwei Schrauben sicher fixiert. Dabei drückt sich die ebenfalls geteilte, nicht magnetische TRI-Feder zuverlässig rund um das Schirmgeflecht des Kabels.  (in)

So lassen sich Kabel individuell und sicher führen

* Walter Lutz, Fachjournalist bei PR Service in Haiger

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