Moderne Elektromotoren erzeugen durch ihre Schaltfrequenzen und Leistungselektronik elektromagnetische Störungen, die andere Geräte beeinträchtigen können. Gleichzeitig müssen Elektromotoren selbst gegen externe Störungen immun sein.
Eine entwicklungsbegleitende EMV-Betrachtung bei Elektromotoren spart Zeit, Kosten und verhindert böse Überraschungen bei der Zertifizierung. In der heutigen vernetzten Welt, wo Elektromotoren zunehmend in intelligente Systeme integriert werden, gewinnt die EMV-Problematik zusätzlich an Bedeutung.
Die EMV-Herausforderung bei modernen Elektromotoren
Moderne Elektromotoren, insbesondere bürstenlose DC-Motoren und Schrittmotoren, werden fast ausschließlich mit elektronischen Steuerungen betrieben. Diese Leistungselektronik arbeitet mit hohen Schaltfrequenzen und steilen Flanken, die breitbandige elektromagnetische Störungen erzeugen. Bei Elektromotoren entstehen Störungen sowohl leitungsgebunden über die Versorgungsleitungen als auch abgestrahlt über die Motorgehäuse und Kabel.
Die Problematik verstärkt sich durch den Trend zu höheren Leistungsdichten bei Elektromotoren. Kompakte Bauformen führen zu engeren Toleranzen und weniger Platz für EMV-Maßnahmen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit, da Elektromotoren zunehmend in sensiblen Umgebungen eingesetzt werden.
Entwicklungsbegleitende EMV-Strategie für Elektromotoren
Eine erfolgreiche EMV-Strategie bei Elektromotoren beginnt bereits in der Konzeptphase. Anstatt EMV als nachgelagerte Aufgabe zu betrachten, sollten elektromagnetische Aspekte von Anfang an in die Entwicklung von Elektromotoren einfließen. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Mechanik-, Elektronik- und EMV-Experten.
Der erste Schritt ist die Definition der EMV-Anforderungen für die Elektromotoren. Welche Normen müssen erfüllt werden? In welcher elektromagnetischen Umgebung werden die Elektromotoren eingesetzt? Diese Fragen müssen bereits bei der Spezifikation der Elektromotoren beantwortet werden.
EMV-gerechtes Design von Elektromotoren-Systemen
Das mechanische Design hat großen Einfluss auf die EMV-Eigenschaften von Elektromotoren. Das Motorgehäuse wirkt als Antenne und kann Störungen abstrahlen oder einkoppeln. Durch geschickte Gehäusegestaltung und Schirmung lassen sich die elektromagnetischen Eigenschaften von Elektromotoren erheblich verbessern.
Die Kabelführung bei Elektromotoren ist ein kritischer EMV-Aspekt. Motorleitungen sollten möglichst kurz gehalten und von sensiblen Signalleitungen getrennt werden. Verdrillte Leitungen und geschirmte Kabel reduzieren sowohl die Abstrahlung als auch die Einkopplung von Störungen bei Elektromotoren.
Filterkonzepte für Elektromotoren
Effektive EMV-Filter sind essentiell für die elektromagnetische Verträglichkeit von Elektromotoren. Dabei müssen sowohl leitungsgebundene als auch abgestrahlte Störungen berücksichtigt werden. Die Filterauslegung hängt stark von der spezifischen Anwendung und den verwendeten Elektromotoren ab.
Netzfilter reduzieren die leitungsgebundenen Störungen von Elektromotoren auf der Versorgungsseite. Motorfilter zwischen Steuerung und Elektromotoren reduzieren die hochfrequenten Ströme in den Motorleitungen. Besonders bei längeren Kabeln zwischen Steuerung und Elektromotoren sind solche Filter unverzichtbar.
Normative Anforderungen für Elektromotoren
Die EMV-Anforderungen für Elektromotoren sind in verschiedenen Normen definiert. Die Grundnorm EN 61800-3 gilt speziell für Antriebssysteme mit Elektromotoren und definiert verschiedene Kategorien je nach Anwendungsbereich. Für Elektromotoren in der Medizintechnik gelten besonders strenge EMV-Anforderungen nach EN 60601-1-2.
Fazit: EMV als Erfolgsfaktor für Elektromotoren
Die elektromagnetische Verträglichkeit ist ein kritischer Erfolgsfaktor für moderne Elektromotoren. Eine entwicklungsbegleitende EMV-Betrachtung spart Zeit und Kosten und führt zu besseren Produkten. Unternehmen, die EMV-Expertise frühzeitig in ihre Elektromotoren-Entwicklung einbinden, verschaffen sich einen Wettbewerbsvorteil.
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