Schirmkonzept

Warum müssen Leitungen geschirmt werden?

Um elektrische oder magnetische Felder von technischen Geräten, Gebäuden oder Räumen fernzuhalten, werden Leitungen mit einem Schirm ausgestattet. Dieser Schirm schützt die Umgebung vor den auftretenden Störgrößen, welche von den Leitungen ausgehen.

Eine Kombination von elektrischen und magnetischen Feldern sind elektromagnetische Wellen. Diese Wellen besitzen sowohl eine magnetische, wie auch eine elektrische Komponente. Um Ab- oder Einstrahlung inner- und außerhalb der Leitung zu verhindern, wird diese ebenfalls mit einem Schirm belegt.

Schirme dienen dazu, die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu verbessern und einen störungsfreien Ablauf von Signalübertragungen zu gewährleisten.

Bei Motor- oder Signalleitungsschirmen wird die Messgröße in Impedanzen wiedergegeben. Die Impedanz gibt das Verhältnis von sinusförmiger Wechselspannung zu sinusförmigem Wechselstrom an. Die zeitliche Verschiebung der Phasenwinkel zwischen den oben genannten Größen (Strom zur Spannung) ist der Phasenverschiebungswinkel (Cosinus Phi).

Schleifenimpedanz

Die Schleifenimpedanz ist hierbei die Summe aller Impedanzen in einem geschlossenen Stromkreis, welche von Störströmen durchflossen werden.

Die Störströme der Schleifenimpedanz setzen sich zusammen aus:

▪: der Stromquelle

▪: dem nicht geerdeten Leiter von der Stromquelle bis zur Fehlerstelle

▪: dem Rückleiter zur Stromquelle

Leitungsanschluss an den AX5000

Eine weitere Ursache für elektromagnetische Störungen ist der fehlerhafte Leitungs-anschluss. Wie im Kapitel „Leitungen“ schon erwähnt soll das Schirmgeflecht großflächig mit dem metallischen Gehäuse des Steckers oder eines speziellen Schirmblechs verbunden sein. Beim Anschrauben des Steckers an den Servoverstärker ist darauf zu achten, dass ein niederohmiger Kontakt der schirmführenden Bauteile mit dem metallischen Gehäuse (Potential) des Servoverstärkers hergestellt wird.

Leitungslängen

Bei längeren Motorleitungen können die entstehenden Kommutierungsströme EMV-Störungen begünstigen. Je nach Anwendungsfall und Applikation müssen ggf. Netzdrosseln oder Netzfilter eingesetzt werden. Bei der Dimensionierung des Schaltschranks, sollten daher die Einbaumaße für evtl. notwendige Netzdrosseln, Netzfilter, usw. berücksichtigt werden. Verlegen Sie Leistungs- und Signalleitungen (wie in unserem Beispiel zum Potenzialausgleich gezeigt) in getrennten metallischen Kabelkanälen. Sollten Sie einen gemeinsamen Kabelkanal nutzen, so ist eine geerdete, metallische Trennwand zwischen den Leitungen (wie in unserem Beispiel zum Potenzialausgleich gezeigt) zu verwenden.

Detaillierte Informationen und Übersichtstabellen zu den Leitungslängen
finden Sie im Kapitel 9.15: „Motoren und Leitungen für Servoverstärker“ des Systemhandbuchs AX5000!

Motorstecker, Bremse- und Temperaturkontakt

	Beim Motorstecker ist der Anschluss des Schirmblechs (1) im Hinblick auf die Störsicherheit besonders wichtig. Das Schirmblech (1) wird über die beiden Laschen (2) mit dem metallischen Gehäuse des AX5000 verbunden. Damit ein sicherer Kontakt entsteht, müssen die beiden Schrauben (3) mit einem entsprechenden Werkzeug fest angezogen werden.
	Der Brems- Temperaturstecker (4) muss mit den beiden Schrauben (5) fest angeschlossen werden, die Schirmanbindung erfolgt über den PE-Pin, welcher intern an das metallische Gehäuse des AX5000 angeschlossen ist.

Feedbackstecker

Der Schirmanschluss geschieht über das Trapezblech (8), welches mit dem metallischen Gehäuse (7) verbunden ist. Das Gegenstück beim AX5000 ist intern am metallischen Gehäuse des AX5000 angeschlossen Die Schrauben (6) müssen fest angezogen werden, damit das Trapezblech (8) nieder ohmig mit dem Gegenstück verbunden wird.

Anzugsdrehmomente!

Bitte beachten Sie die Anzugsdrehmomente der Motor- und Feedbackstecker! Detaillierte Informationen dazu finden Sie im Kapitel: „Motoren“ und „Feedback“ des Systemhandbuchs AX5000!

Schirmkonzept

Hinweis

Konfektionierte Leistungs- und Signalleitungen!

Die Fa. Beckhoff bietet Ihnen vorkonfektionierte Leistungs- und Signalleitungen an. Die Leitungen sind getestete Komponenten in Bezug auf Material, Abschirmung und Anschlusstechnik. Durch die vorkonfektionierten Leitungen garantiert die Fa. Beckhoff eine einwandfreie Funktion, sowie die Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen wie EMV, UL, usw.
Der Einsatz anderer Leitungen oder das selbst Auflegen der Leitungsschirme kann unerwartete Störungen versuchen und bis zum Verlust der Gewährleistung führen!
Bitte beachten Sie dazu die weiteren Abschnitte dieses Kapitels!

Vorkonfektionierte Beckhoff Motor- und Signalleitungen, werden in der Praxis häufig vom Endkunden motorseitig gekürzt oder neu konfektioniert.

Durch ein erneutes konfektionieren oder kürzen der Leitungen können folgende Probleme auftreten:

▪: die Schirmwirkungen der Leitungen sind unzureichend.

▪: die hoch frequentierten Störströme gelangen in Bremsleitungen, etc.

Wenn die Motorleitung nur einseitig aufgelegt wird, ist die Schirmwirkung unzureichend!

Motorleitung ZK4509-0019-xxxx	Pos.-Nr. mit Erläuterung
	1	Füllmaterial
	2	Leistungs-Litze
	3	Ader-Isolation (Leistung)
	4	Außenschirm
	5	Hochflexibler Innenschirm für besonders dynamische Anforderungen
	6	Außenschirm der Bremsleitung
	7	Brems-Litze
Feedbackleitung ZK4509-0019-xxxx	Pos.-Nr. mit Erläuterung
	1	Füllmaterial
	2	Leistungs-Litze
	3	Ader-Isolation (Leistung)
	4	Außenschirm
	5.1	Hochflexibler Innenschirm der Bremse für besonders dynamische Anforderungen
	5.2	Hochflexibler Innenschirm des Thermokontaktes / OCT für besonders dynamische Anforderungen
	6	Ader-Isolation (Thermokontakt / OCT)
	7	Signal-Litze

Motorleitung
	Motorleitungen von Servoverstärkern sind systembedingt starke Störer im Sinne der EMV und gehören bei den Leitungskategorien der Kategorie 1 an. Die genauen Spezifikationen der Motorleitung finden Sie im „AX5000 Benutzerhandbuch →Zubehör→Leitungen“ Im folgenden sind die Schwerpunkte der EMV gerechten Leitung beschrieben und dargestellt.
Ansicht „X“
	Das umhüllende Schirmgeflecht (1) liegt bündig am metallischen Schirmring (2) an, der PE-Leiter endet in einer metallischen Hülse (3). Achten Sie auf den korrekten Sitz von Hülse (3) in die Aufnahme (4) beim Montieren des Innenteils in das Außenteil, auch der Schirmring (2) sollte bündig an der umlaufenden Kante (5) liegen. Sie müssen die Verschraubung (6) fest an das Außenteil (7) schrauben, damit der Schirmring (2) und die Hülse (3) mit der max. Fläche im Außenteil (7) anliegen.
Ansicht „Y“
	Die Adern des Motorsteckers (9) und die beiden Adernpaare (10) des Brems- Temperatursteckers (8) werden in einer Leitung (11) zusammengeführt. Die komplette Leitung (11) ist von einem Schirmgeflecht (1) umhüllt mit einer Schirmschelle (12) am Schirmblech aufgelegt und befestigt. Achten Sie darauf, dass das Schirmgeflecht (1) mit einer Kupferfolie (14) geschützt ist und durch die Schirmschelle (12) fest auf dem Schirmblech (13) fixiert wird. Die beiden Adernpaare (10) des Brems- Temperatursteckers (8) sind paarig verdrillt und mit einem Schirmgeflecht (15) umhüllt. An diese Schirmgeflechte sind 2 Adern gelötet, welche auf den PE-Pin des Brems- Temperatursteckers geschraubt sind.
Feedbackleitung
	Feedbackleitungen von Servoverstärkern sind systembedingt „nicht störend und empfindlich“ im Sinne der EMV und gehören bei den Leitungskategorien der Kategorie 4 an. Die genauen Spezifikationen der Feedbackleitungen finden Sie im „AX5000 Benutzerhandbuch →Zubehör→Leitungen“ Im Folgenden sind die Schwerpunkte der EMV gerechten Leitung beschrieben und beispielhaft an einer Encoderleitung dargestellt.
Ansicht „X“
	Das umhüllende Schirmgeflecht (1) liegt bündig am metallischen Schirmring (2) an. Sie müssen die Verschraubung (4) fest an das Außenteil (3) schrauben, damit der Schirmring (2) mit der max. Fläche am Außenteil (3) anliegt.
Ansicht „Y“
	Achten Sie darauf, dass das umhüllende Schirmgeflecht (5) großflächig auf der Zugentlastung aufliegt. Beide Schrauben (6) müssen bündig im Gehäuse liegen. Die beiden Schrauben (7) müssen fest angezogen sein, damit das Schirmgeflecht (5) über die Zugentlastung großflächigen Kontakt zum Gehäuse (8) bekommt.

Der einseitige Anschluss des inneren Schirms der Motorleitung kann langfristig den Servoverstärker und als Folgefehler die Bremsspule schädigen.

Eine TF-Leitung, deren Schirmung nicht beidseitig geerdet ist, kann Feedback-Fehler auslösen.

Legen Sie die Schirme der Motor- und Signalleitungen beidseitig auf!

Hinweis
Zwischenschirmung! Im allgemeinen Fall wird ein zusätzliches Auflegen des Schirmes an speziellen Erdungsstellen (Zwischenschirmung) nicht empfohlen!

Einsatz von Motoren mit OCT-Feedback!

Beim Einsatz von Motoren mit OCT-Feedback, sind ausschließlich vorkonfektionierte OCT-Leitungen der Fa. Beckhoff zu verwenden! Bitte beachten Sie, dass bei selbstkonfektionierten OCT-Leitungen kein Gewährleistungsanspruch gegenüber der Fa. Beckhoff besteht!