Ferritkerne und Tropfsteinhöhlen: Ein Wundermittel gegen EMV-Probleme

Sind sie auch schon mal in so eine Höhle gegangen?

Dutzende Kilometer Gänge, unzählige Verzweigungen, und nur ein Weg führt wieder nach draussen?

Die Faszination dahinter kann ich gut nachvollziehen, auch wenn es mir geht wie den alten Galliern. Ich sehe den Himmel lieber am passenden Ort.

Am Abend gilt vor dieser Höhle eigentlich nur eines: Es müssen gleich viele Personen rauskommen, wie reingegangen sind – dann ist alles in Ordnung.

IN + OUT = 0

Kommen weniger raus, muss man sie suchen, sonst passiert etwas Schlimmes. Kommen mehr raus, dann wird es richtig unheimlich. Wie sind die in das Höhlensystem reingekommen? Da passieren Dinge, die wir nicht mehr im Griff haben!

EMV-Spuk

Genauso ist es mit EMV-Störungen. Was durch ein Kabel in ein System reingeht, das soll auch durch genau dieses Kabel wieder rauskommen – inklusive Erde, Schirm und allen Frequenzen!

Ist dies nicht der Fall, dann wird man entweder von anderen gestört (die habe ich doch nicht in die Höhle gelassen!) oder man stört andere (wo sind die denn hingekommen?).

Der Ferritkern

Sogenannte Commonmode Drosseln, meist als Ferritkerne oder nanokristalline Kerne ausgeführt, machen genau das. Ströme, die reingehen und solche, die rauskommen, kompensieren das Magnetfeld und werden nicht gefiltert. Abends alles in Ordnung.

Wenn allerdings ein Strom daherkommt, der woanders seinen Ursprung hat oder umgekehrt, dann wird der Kern magnetisiert und der Strom wird gedämpft.

Der Elefant auf der Waage

Wird der Kern nur über eine Netzphase oder das Plus einer DC-Speisung gelegt, dann geht er schon bei kleinen Strömen in die Sättigung und kann nicht mehr arbeiten. So wie auch die Waage keinen Brief mehr wägen kann, wenn der Elefant drauf steht. Natürlich gibt es korrekte Anwendungen, bei denen ein einzelner Leiter um einen Kern gewickelt wird. Dann muss das aber richtig berechnet und dimensioniert werden.

ACHTUNG Gefahr: Ein Ferritkern ist auch ein Transformator

Nicht selten werden die praktischen Klappferrite in der Verzweiflung sogar über alle möglichen Leitungen und Litzenbündel geschnallt. Wenn es Leitungen sind, die nicht zusammengehören, dann wirkt der Kern wie ein Trafo und verteilt die Störungen auf alle Leitungen!

Damit es klappt mit dem Klappferrit

Angenommen, man hat hochfrequente Störungen auf einem Sensorkabel oder auf einem Buskabel, dann kann man das ganze Kabel inkl. Schirm 2..3x durch einen Ferritkern wickeln und erreicht damit, dass die Kabellänge für Störungen quasi 100x grösser und damit unattraktiv wird.

Die Störungen werden sich andere Wege suchen (hoffentlich da, wo sie hingehören!) und die sensible Leitung wird entlastet.

Die Ursache beheben

Ihre beste Wirkung entfalten die Kerne aber, wenn man sie bei der Störquelle, beispielsweise am Freuenzumrichter anbringt. Dort kann es sich lohnen, einen teuren nanokristallinen Kern zu nehmen und nur um die Innenleiter (also ohne Schirm) zu nehmen oder auch um das ganze Motorenkabel – das hängt ein wenig vom restlichen Design ab.

Nanokristalline Kerne sind wahre Wunderwerke. Für die Herstellung ist es nötig, ein geschmolzenes Material mit mehr als einer Million Grad pro Sekunde abzukühlen.

Dadurch entsteht eine amorphe Struktur, welche Eigenschaften aufweist, die so sonst nicht anzutreffen sind.

Sie sehen: Diese Kerne sehen einfach aus und sind gut anzubringen, dahinter verbirgt sich aber Hightech-Forschung im Materialbereich und die Anwendung kann durchaus komplex werden.

Ein Trick für Servicetechniker

Vielleicht kennen Sie das: Sie müssen Ihr Laptop mit einer Komponente in der Anlage verbinden, um ein Diagnosetool zu verwenden oder ein Software-Update durchzuführen. Sobald die Anlage läuft, verabschiedet sich regelmässig die Schnittstelle am PC.

Wenn Sie einen grossen nanokristallinen Kern dabei haben, bei dem Ihr Kabelstecker durch das Loch passt, dann wickeln Sie das Schnittstellenkabel 2..3x durch den Kern und das Problem ist weg!

Die kapazitiven, hochfrequenten Störungen fliessen von der Anlage über die Schnittstelle zu ihrem Computer und von da entweder durch die Luft zur Erde oder durch das Netzteil. Der Kern macht diesen Weg unattraktiv und schützt dadurch die Elektronik vor dem Absturz.

ACHTUNG: Gegen niederohmige Masseschlaufen von geerdeten Netzteilen nützt das natürlich nichts. Es droht die Zerstörung des Computers.

Und wenn Sie das nächste Mal in eine Höhle wollen oder tatsächlich alleine auf eine Bergtour, dann gehen Sie unbedingt durch den Ringkern und sorgen Sie dafür, dass jemand davon weiss – so werden Sie am Abend auch wieder erwartet!

Oder noch besser: Gehen Sie nicht allein und besprechen Sie Ihre Tour mit jemandem, der sie schon ein paar Mal gegangen ist.

Erklären Sie mir im kostenlosen Online-Beratungsgespräch Ihre Situation und Ihr Ziel und wir besprechen die nächsten für Sie logischen Schritte.

Gerne stehe ich Ihnen mit 20 Jahren Erfahrung im Maschinenbau zur Verfügung, um Sie bei der optimalen Umsetzung von EMV-Massnahmen in Ihren Schaltschränken, Maschinen und Anlagen zu unterstützen.