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Geschirmte Leitungen und Verbindungssysteme

Mit EMV-Schutz in industriellen Anwendungen


In der intelligenten Fabrik werden hohe elektrische Leistungen und immer mehr Daten auf engstem Raum übertragen. Damit nimmt das Risiko für elektromagnetische Störungen zu – schon ein schlecht abgeschirmter Steckverbinder kann eine ganze Produktion lahmlegen. Kein Wunder also, dass der Markt für elektromagnetisch verträgliche Lösungen steigt – weltweit derzeit mit sieben Prozent pro Jahr. Optimale elektromagnetische Verträglichkeit (kurz: EMV) setzt ein gutes Systemverständnis und die Auswahl der richtigen Komponenten voraus. Beides bekommen Anwender bei LAPP.  

Wie funktioniert EMV?


Eine elektromagnetische Störung geht immer von einer Störquelle aus. Hierbei kann es sich um ein Betriebsmittel handeln, das einen großen Strom führt, wie zum Beispiel ein frequenzgesteuerter Motor oder auch eine Leitung.
Der Störquelle steht ein gestörtes Betriebsmittel, die sogenannte Störsenke, gegenüber. Bei der Störsenke kann es sich zum Beispiel um einen Sensor oder eine Datenleitung handeln.


Der dazwischen befindliche Kopplungsmechanismus verursacht die Störungen. Dieser wird in vier verschiedenen Kopplungsarten unterschieden:

  1. Galvanische Kopplung: Störquelle und Störsenke sind, zum Beispiel durch einen gemeinsamen Erdungsleiter, miteinander verbunden. Ein Störstrom über den gemeinsamen Erdungsleiter verursacht elektromagnetische Störungen.
  2. Kapazitive Kopplung: Störquelle und Störsenke sind nah beieinander, allerdings nicht physisch miteinander verbunden. Bei der kapazitiven Kopplung entsteht die elektromagnetische Störung (EMS) durch das elektrische Feld.
  3. Induktive Kopplung: Auch bei der induktiven Kopplung befinden sich Störquelle und Störsenke nah beieinander, sind aber nicht miteinander verbunden. Die Störung entsteht hier jedoch durch das magnetische Feld.
  4. Strahlungskopplung: Die Strahlungskopplung entsteht in der Regel, wenn Störquelle und Störsenke weit voneinander entfernt sind und die Leiter letztendlich als Antennen fungieren und die Störung durch elektromagnetische Strahlung verursachen.

In der Praxis handelt es sich meist um eine Mischung aus diesen 4 Kopplungsmechanismen, die, zum Beispiel durch den Einsatz geschirmter Kabel, eliminiert werden müssen.

Whitepaper EMV 

Die Experten von LAPP beantworten in diesem Whitepaper die wichtigsten Fragen zum Thema EMV:

  • Wie entstehen elektromagnetische Störungen und wo sind die neuralgischen Stellen?
  • Wie kann man sich vor solchen Störungen schützen?
  • Welche Leitungen und Steckverbinder eignen sich dafür?
  • Was muss man bei der Installation beachten?
  • Welche Vorteile bringt die zeroCM®-Technologie?
  • Wie unterstützt LAPP seine Kunden bei der Optimierung ihrer EMV?
Jetzt herunterladen
EMV-Überprüfung mit dem LAPP Health Check Service

Was ist die EMV-Richtlinie?


In der EMV-Richtlinie 2014/30/EU, Artikel 3, ist die elektromagnetische Verträglichkeit definiert als:


„[…] die Fähigkeit eines Betriebsmittels, in seiner elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu arbeiten, ohne elektromagnetische Störungen (EMS) zu verursachen, die für andere in dieser Umgebung vorhandene Betriebsmittel unannehmbar wären.“


Dieser Definition zufolge hat EMV zwei wesentliche Aspekte:

  • Das Betriebsmittel soll keine elektromagnetischen Störungen verursachen.
  • Das Betriebsmittel soll durch seine Umgebung nicht elektromagnetisch gestört werden.

EMV-Richtlinie der PNO

Für eine EMV-gerechte Auslegung Ihrer Datenkommunikation empfehlen wir die EMV-Richtlinie der PNO.
Zur Richtlinie

So sorgen Sie für eine gute elektromagnetische Verträglichkeit


Energieführende Leitungen können unterschiedlich abgeschirmt sein:

  • Verzinntes Kupfergeflecht zwischen Adern und Mantel. Der Bedeckungsgrad und der Flechtwinkel beeinflussen die Effektivität der Barriere. Beispiel: ÖLFLEX® SERVO 719 CY.
  • Umlegung mit Kupferdrähten. Vor allem für bewegte Leitungen in der Robotik, die Torsion aushalten müssen. Beispiel: ÖLFLEX® ROBOT 900 DP.
  • Aluminiumkaschierte Kunststofffolie, die um einzelne oder alle Adern gewickelt ist. Oft in Kombination mit einem Geflechtschirm.

Werden meistens geschirmt ausgeführt. Üblich ist die Verseilung als Twisted Pair, wodurch sich Feldeffekte in den Aderpaaren aufheben. Darüber hinaus haben diese Leitungen einen Folienschirm über den Adern und darüber einen Geflechtschirm. Die Experten von LAPP beraten Sie bei der Auswahl. 
EPIC® EMV-Steckverbinder bringen eine 360-Grad-Abschirmung und eine vibrationssichere Schirmanbindung mit. Kabelverschraubungen der SKINTOP® BRUSH Serie sorgen für leichte Montage und maximale EMV.  
LAPP Steckverbinder-Systeme haben den Vorteil, dass alle Arten der oben genannten Schirmanschlusskonzepte genutzt werden. Sehr oft sind EMV-Kabelverschraubungen bereits im Steckverbinder integriert, bieten die Möglichkeit zur Anbindung eines Schutzschlauches und ermöglichen die Kontaktierung des Kabelschirms mit dem Arbeits- oder PE-Kontakt des Steckverbindersystems. Rechtecksteckverbinder besitzen eine integrierte SKINTOP® MS-M BRUSH Kabelverschraubung. Der EPIC® ULTRA H-A3 und der EPIC® ULTRA H-B6-24 sind deshalb einfach zu konfektionieren und für einen großen Kabelklemmbereich bei geschirmten Leitungen konzipiert. Benötigen Sie hingegen eine platzsparende Bauweise, zum Beispiel für den Einsatz in Servoantrieben, Aktoren und Sensoren, empfehlen wir Ihnen die POWER und SIGNAL Rundsteckverbinder von LAPP. Diese sind mit einer speziell abgestimmten EMV-Kabelverschraubung für Servo- und Datenleitungen ausgestattet.
Wichtig sind hochwertige Komponenten für Industrial Communication aus einer Hand, zum Beispiel Patchcords und Switches.   LAPP bietet einen Health-Check-Service an, der die Verkabelung in einer Fabrik oder einzelnen Anlagen prüft und dabei besonders auf die EMV achtet.  
Eine gute Erdung ist grundlegend für EMV, andernfalls hat die Schirmung keinen Effekt. Datenleitungen sollten immer an beiden Enden mit der Erdung verbunden sein.  

Bei der Montage ist darauf zu achten, dass die Schirmung immer vollflächig und in einem Gehäuse rundum aufliegt – an beiden Enden der Leitung. Das Fast-Connect-System schließt Fehler bei der Konfektionierung aus und spart Zeit.  

Noch einfacher geht es mit ÖLFLEX® CONNECT: Hier sind alle Leitungen fertig konfektioniert und in der richtigen Länge, sie müssen nur noch eingesteckt werden.  

Wie sind geschirmte Anschluss- und Steuerleitungen aufgebaut?


Prinzipiell gibt es bei Anschluss- und Steuerleitungen vier verschiedene Schirmungsarten. Drei dieser Schirmarten eignen sich besonders für den Einsatz mit EMV-Schutz:

ÖLFLEX® SERVO 719 CY

Verzinntes Kupfergeflecht


Eine gängige Methode, Leitungen abzuschirmen, sind Kupfergeflechte zwischen Adern und Manteln. Mit einem Bedeckungsgrad von rund 80 Prozent bildet das Kupfergeflecht eine effektive Barriere gegen elektromagnetische Felder. Erkennbar sind solche Kabel und Leitungen an der Abkürzung „C“ in der LAPP-Produktbezeichnung, z.B. ÖLFLEX® CLASSIC 110 CY  oder ÖLFLEX® SERVO 719 CY. Kupfergeflechte können unterschiedlich geflochten sein, einer der entscheidenden Parameter ist dabei der Flechtwinkel. Bei hochdynamischen Anwendungen, beispielsweise der Verlegung der Leitung in einer Schleppkette, ist der Kupferdraht in einem steileren Winkel um die Adern gelegt, sodass er auf einer kürzeren Strecke eine volle 360-Grad-Windung um die Adern macht. Bei Roboterleitungen, die millionenfache Torsion aushalten müssen, sind Geflechte nicht ideal, weil darin mit der Zeit Lücken entstehen.

ÖLFLEX® SERVO 719 CY
ÖLFLEX® ROBOT 900 DP

Umlegung mit Kupferdrähten


Für bewegte Leitungen in der Robotik, bei der die Schirmung Torsion aushalten muss, wird oft eine Umlegung mit Kupferdrähten genutzt. Da die Kupferdrähte einer Umlegung alle parallel angeordnet sind, ergeben sich keine Probleme bei der Torsion der Leitung. Dafür ist der Schutz vor elektromagnetischen Störungen von umlegten Leitungen oft schlechter, da die Schirmdrähte sich nicht überschneiden. Erkennbar sind solche Kabel und Leitungen an der Abkürzung „D“ in der LAPP-Produktbezeichnung, z.B. ÖLFLEX® ROBOT 900 DP.

ÖLFLEX® ROBOT 900 DP
ÖLFLEX® SERVO 2XSLCY-JB

Aluminiumkaschierte Kunststoff-Folie


Einzelne Adern oder alle Adern in der Leitung lassen sich mit alukaschierter Kunststofffolie umwickeln. Die Schirmung mit Kunststofffolie schützt Ihre Kabel und Leitungen vor allem bei höheren Frequenzen. Oft haben Leitungen auch mehrere Schirmungsarten, bspw. die ÖLFLEX® SERVO 2XSLCY-JB  mit aluminiumkaschierter Kunststoff-Folie und verzinntem Kupfergeflecht.

ÖLFLEX® SERVO 2XSLCY-JB

Wie sind geschirmte Datenleitungen aufgebaut?


Bei Datenleitungen gibt es prinzipiell dieselben Schirmarten wie bei Anschluss- und Steuerleitungen, allerdings sind bei Datenleitungen mit EMV-Schutz andere Abkürzungen in den Produktbezeichnungen üblich:

  • Verzinntes Kupfergeflecht: „S“ (Screened)
  • Aluminiumkaschierte Kunststofffolie: „F“ (Foiled)

Zusätzlich gibt es bei Datenleitungen zwei Besonderheiten in Bezug auf ihre Schirmart zum EMV-Schutz:

Ungeschirmt


Datenübertragungen sind besonders störanfällig, weshalb Datenleitungen in der Regel immer geschirmt werden. Für bestimmte Anwendungsbereiche zur Signalübertragung gibt es mit der Abkürzung „U“ (Unscreened) besonders gekennzeichnete, nicht geschirmte Datenleitungen wie zum Beispiel das Cat.6-Netzwerkkabel ETHERLINE® LAN Cat.6 U/UTP 4x2xAWG24 LSZH , das Cat.5e Ethernetkabel ETHERLINE® LAN Cat.5e SF/UTP 4x2xAWG24  oder unsere UNITRONIC® BUS ASI  Leitungen für Vernetzungssysteme im Feldbereich.

ETHERLINE® Cat. 6A FD FC

Twisted Pair


Eine weitere Bauart bei Datenleitungen sind die sogenannten Twisted Pair Leitungen. Hierbei werden einzelnen Datenpaare verdrillt. Die Verdrillung gewährleistet, dass sich Feldeffekte gegenseitig aufheben. Erkennbar sind diese Kabel an der Abkürzung „TP“ (Twisted Pair).

Das Kabel ETHERLINE® Cat. 6A FD FC wird zum Beispiel wie folgt aufgeschlüsselt: ScreenedFoiled/UnscreenedTwistedPair. Dieses Netzwerk-Kabel ist mit einem Drahtgeflecht und einer darunterliegenden aluminiumkaschierten Kunststoff-Folie um alle Adern geschirmt (Screened/Foiled). Die Aderpaare sind paarweise verdrillt und nicht mit einer zusätzliche Aderpaarschirmung ausgestattet (UnscreenedTwistedPair).

Warum sind Steckverbinder für den EMV-Schutz wichtig?


Jedes System ist nur so gut, wie sein schwächster Punkt. LAPP Steckverbinder-Systeme haben den Vorteil, dass alle Arten der oben genannten Schirmanschlusskonzepte genutzt werden. Sehr oft sind EMV-Kabelverschraubungen bereits im Steckverbinder integriert, bieten die Möglichkeit zur Anbindung eines Schutzschlauches und ermöglichen die Kontaktierung des Kabelschirms mit dem Arbeits- oder PE-Kontakt des Steckverbinder-Systems.


Das Standardgehäuse ist pulverbeschichtet mit einer nicht leitenden Dichtung zwischen den Gehäuseteilen, wodurch diese gegeneinander isoliert sind. EPIC® EMV-Steckverbinder bieten Ihnen eine 360-Grad-Abschirmung und eine vibrationssichere Schirmanbindung. Erkennbar sind die EMV-Steckverbinder an der metallisch leitenden, meist vernickelten Oberfläche. Die Dichtungen sind konstruktiv so gelegt, dass die beiden aufeinandergepressten oder verschraubten Gehäuseteile niederohmig mit Metall auf Metall kontaktieren. Das gleiche Prinzip gilt auch zur Kabelverschraubung sowie zur Montagewand hin.


Rechtecksteckverbinder besitzen eine integrierte SKINTOP® MS-M BRUSH Kabelverschraubung. Der EPIC® ULTRA H-A3  und der EPIC® ULTRA  H-B6-24  sind deshalb einfach zu konfektionieren und für einen großen Kabelklemmbereich bei geschirmten Leitungen konzipiert.

Benötigen Sie hingegen eine platzsparende Bauweise, zum Beispiel für den Einsatz in Servoantrieben, Aktoren und Sensoren, empfehlen wir Ihnen die POWER und SIGNAL Rundsteckverbinder von LAPP. Diese sind mit einer speziell abgestimmten EMV-Kabelverschraubung für Servo- und Datenleitungen ausgestattet.

Meilenstein für die EMV: Die zeroCM®-Technologie von LAPP 


Die zeroCM®-Technologie von LAPP leistet einen entscheidenden Beitrag zu verbesserter EMV in Maschinen und Anlagen. Das neue und patentierte Leitungsdesign mit einer kapazitätsarmen Bündelkonstruktion mit gegenläufigem Schutzleiter erreicht eine hundertprozentig elektrische Symmetrie und verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit. Erstes Produkt ist die ÖLFLEX® SERVO zeroCM.  

Die zeroCM-Technologie stellt eine neue, innovative EMV-Lösung dar.

Immer EMV-geschützt mit dem Service von LAPP 


Elektromagnetische Störungen sieht man nicht, das macht sie so tückisch. Es braucht viel Erfahrung, um sie aufzuspüren, möglichst bevor sie Schaden anrichten. LAPP hat ein umfangreiches Angebot, das Kunden dabei unterstützt:

  • 60 Jahre Forschung und Entwicklung zum Thema EMV
  • Mehr als zahlreiche spezialisierte Expertinnen und Experten mit EMV-Expertise
  • Ein Portfolio mit EMV-optimierten Verkabelungs- und Verbindungslösungen
  • zeroCM®: ein Meilenstein bei EMV-optimierten Leitungen
  • Immer im Einklang mit allen aktuellen Normen und Standards, auf allen Märkten weltweit
  • Health-Check-Service identifiziert und eliminiert Quellen elektromagnetischer Störstrahlungen

So profitieren Sie als Kunde 


  • Sie verhindern Störungen und Ausfälle
  • Sie bekommen maximale Effizienz und Qualität in der Produktion
  • Sie vermeiden aufwendige Nacharbeit, Fehlersuche und Reparaturkosten
  • Sie müssen sich nicht um die Anpassung an neue Regularien und Normen kümmern

Das Portfolio von LAPP


Applikations Guide

Produktauswahl nach Applikationen

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Wie können ungeschirmte Leitungen und Kabel nachträglich EMV geschirmt werden?


Ist der Austausch einer ungeschirmten Leitung im System aus diversen Gründen nicht möglich oder müssen Leitungen bzw. Kabel nur in Teilabschnitten des Systems elektromagnetisch verträglich geschirmt werden, bietet sich neben unseren SILVYN ® Schutzschläuchen auch die Ausstattung der Leitungen mit separat erhältlichen Kupfergeflechten (copper braids), eine Umwicklung mit dem 3M Scotch 1183 Abschirmband an.


Damit diese Systeme zuverlässig geerdet werden können, setzen Sie am besten auf unsere ein- oder zweiteiligen SHIELD-KON®   Verbinder zum Anschluss des Kupfergeflechts an eine geerdete Gehäusewand oder andere geerdete Anschlusspunkte.

Wie kann ein EMV-Schutz zusätzlich verbessert werden?


Für eine optimale Abschirmwirkung können Leitungen mit einem doppelten Schirm versehen oder aber in einem Kupfer- oder Stahlrohr verlegt werden. Unter EMV-Gesichtspunkten sind diese Schirmungen völlig dicht. Unsere wendelgewickelten SILVYN® Metallschutzschläuche mit Kupfergeflecht, wie zum Beispiel der EMC AS-CU , bieten Ihnen dafür vollen EMV-Schutz und im Vergleich zu einem Rohr gleichzeitig herausragende Flexibilität. Er ist für besonders raue Umgebungen mit hohen elektromagnetischen Anforderungen geeignet. Unsere SILVYN® MSK-M BRUSH  Schlauchverschraubung mit EMV-Schutz und integrierter Zugentlastung vervollständigt schließlich Ihr EMV- geschirmtes System.

Gibt es vorkonfektionierte Anschluss-, Steuer-, und Datenleitungen mit EMV-Schirmung?


Schlechte EMV ist häufig die Ursache von Montagefehlern. In der Industrie war es lange üblich, Leitungen und Stecker getrennt einzukaufen und erst beim Einbau in die Maschine oder Produktionsanlage zu verbinden – der Fachmann spricht von Konfektionieren.


Einer größeren Flexibilität stehen einige Nachteile gegenüber: Die Verarbeitungsqualität lässt oft zu wünschen übrig. Etwa, weil der Monteur beim Abisolieren zu tief schneidet und die Aderisolation verletzt oder die Schirmung nur punktuell mit dem Gehäuse des Steckers verbindet und so EMV-Probleme provoziert.


Deshalb geht der Trend zu fertig konfektionierten Leitungen, die wir bei LAPP unter dem Namen ÖLFLEX® CONNECT vertreiben. Leitung und Stecker sind bereits ab Werk verbunden, Kunden erhalten sogar komplett mit Leitungen und Schläuchen bestückte Schleppketten, auch das Engineering übernimmt LAPP. Der Kunde hat so die Gewähr, aus einer Hand stets die optimale Qualität zu bekommen, und er kann sich zudem auf seine eigentliche Arbeit konzentrieren, nämlich den Bau der Maschine.