Abschirmung von Motorleitungen

Tue Dec 13, 2011 9:12 pm   

Gegeben sei ein bürstenbehafteter DC-Motor. Der Motor enthält zur
Entstörung 2 Drosseln in Serie und 2 Kondensatoren gegen Gehäuse.
Geerdet ist der Motor nur indirekt über seine Montage an der Maschine,
die Zuleitung ist bisher zweiadrig ohne Schirm.

Wie müsste man da jetzt ranngehen, wenn man das jetzt EMV-technisch
sauber aufbauen wollte? Da der Motor mit PWM (24V) betrieben wird, ist
meiner Meinung nach eine geschirmte Zuleitung benötigt. Aber wo und wie
legt man den Schirm auf? Einseitig oder zweiseitig? Und wenn zweiseitig,
wie macht man es dann auf der Motorseite? Direkt auf das Gehäuse, oder
über einen weiteren Kondensator? Wie sieht es mit einer expliziten
Erdung des Gehäuses aus?

Und wo kann man solche Dinge nachlesen mit entsprechend fundierten
Informationen? Kann mir jemand ein Buch zum Thema empfehlen, dass nicht
völlig staubtrocken ist?

Gruß
Thorsten
--
Der Schrittmotor-Blog: http://www.schrittmotor-blog.de/
Thorsten online: http://www.ostermann-net.de/electronic
Rund um Schrittmotor, Fräs-Bohr-Plotter & Mikrocontroller

Tue Dec 13, 2011 10:42 pm   

On Tue, 13 Dec 2011 21:12:04 +0100, Thorsten Ostermann
<News_at_Ostermann-net.de> wrote:


Masse, nich Erde.
Der Blumentopf am Fenster gehört der Frau.

Latürnich alle Massen verbinden so gut es geht.
Laß dich nicht beirren von den NF Bastlern die immer was gegen
Brummschleifen haben.
Masse, Masse, Masse, du mußt eine Potentialfläche schaffen
damit die Störungen wissen wo's langgeht.
Dann noch Schirmen, beidseitig und zwischendurch überall Masse,
und Leitungen verdrillen.

Stell die die ganze Elektrik vor du mußt sie umhüllen mit einem
Faradayschen Käfig. Auch das geschirmte Kabel ist Teil des Käfigs.
Dann brauchst kein Buch, und der Kabelschirm muß selbstverständlich
beidseitig gemasst werden. Bei HF gibts keine Brummschleifen.
Nur das wissen die wenigsten.

w.

Wed Dec 14, 2011 5:58 am   

Williams "EMC for Product Designers"
http://www.amazon.de/EMC-Product-Designers-Tim-Williams/dp/0750681705/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1323837447&sr=8-1
Ott "Electromagnetic Compatibility Engineering"
http://www.amazon.de/Electromagnetic-Compatibility-Engineering-Henry-Ott/dp/0470189304/ref=pd_sim_eb_1

Es gibt ältere, kürzere Ausgaben von beiden gebraucht billiger.
Aktuelle Ausgaben gegebenfalls leihweise.


Man benötigt ja noch spezielle Messgeräte a la Spektrumanalyzer,
Sonden/Probes ...
Hameg HZ550L scheint das neuere zu sein. Ich habe ältere HZ530.


Das scheint ja nicht untypisch für die Entstörung des Kollektors
solcher Motoren zu sein. Die Frage ist wer die Bauteile ausgewählt
hat und ob die Anordung ( Zuleitungsinduktivität der Kondensatoren
usw. ) passend ausgelegt ist.


Das kann vgl. Schaltregler ein andere Störungsart sein als oben.
Frequenz niederig halten, Schaltflanken verflachen usw.

MfG JRD

Wed Dec 14, 2011 6:09 am   

Am 13.12.2011 22:42, schrieb Helmut Wabnig:

Wenn wie bei NF-Bastlern nicht unüblich, die billigste Art der
Verbindung zweier Geräte gewählt wird, muß man dann auch die Nachteile
derselben in Kauf nehmen. ;-)

--
mfg hdw

Wed Dec 14, 2011 8:59 am   

Thorsten Ostermann <News_at_Ostermann-net.de>:


Mein Geheimtipp ist Keith Armstrongs "Bibel":
http://www.compliance-club.com/pdf/DesignTechniquesPart1.pdf
http://www.compliance-club.com/pdf/DesignTechniquesPart2.pdf
http://www.compliance-club.com/pdf/DesignTechniquesPart3.pdf
http://www.compliance-club.com/pdf/DesignTechniquesPart4.pdf
http://www.compliance-club.com/pdf/DesignTechniquesPart5.pdf
http://www.compliance-club.com/pdf/DesignTechniquesPart6.pdf

M.

Wed Dec 14, 2011 9:38 am   

Rafael Deliano <Rafael_Deliano_at_arcor.de>:


Ich würde damit beginnen, die Zuleitung zum Motor zu verdrillen. Damit wird
kannst Du die Abstrahlung verringern.
In Ermangelung eines Messempfängers - den du brauchst, um nicht ganz im
Dunkeln zu stochern - kannst Du auch mal sehen, ob Du da was im MW, KW oder
UKW Radio hörst und ob sich die Störung nach einer bestimmten Maßnahme
verringert hat - naja ist aber nur wenig besser als gar nichts.
Über die Schirmung dürfen keine Motorströme fliessen - denn dann wäre sie
wirkungslos. D.h. falls Du Schirmung verwendest, muss sie vom PWM-Abgang auf
der Platine bis zum Motorgehäuse lückenlos geschlossen sein und darf nicht
mehrfach mit einer der Motorzuleitungen verbunden sein.
Am besten ist es aber, die Störungen selbst gering zu halten. Das der Motor
per C und L entstört ist, ist schon mal gut - kann da ev. auch verbessert
werden. Den FET der PWM kann man steilflankig ansteuern - was den Vorteil
hat, dass der FET schön kalt bleibt - Nachteil ist aber viel HF. Ein
Kompromiss wäre da - den FET etwas wärmer werden zu lassen (z.B. Widerstand
in die Gateleitung) - dafür schaltet der dann nicht so hart und erzeugt
weniger HF. Freilaufdiode vorhanden? Die erzeugt ja auch was - der ein paar
100pF parallel.

M.

Wed Dec 14, 2011 10:53 am   

X-No-archive: Yes

Man kann EMV-mäßig so manches aufgrund von Wissen oder Erfahrungen
vermeiden, wie es dann aussieht, läßt sich aber nur nachmessen.

Wenn schon Abschirmung, dann auch überall. D.h., auch die Gehäuse der
PWM-Steuerung und des Motors sollten geschlossen sein, und zwar nicht
nur mechanisch, sondern auch HF-mäßig. Wichtig ist nicht die Fläche
evtl. Öffnungen, sondern deren größte Dimension - ein Loch 5mm ist
weniger bedenklich als ein 10 cm langer Schlitz mit 0.1mm Breite.
Anlageflächen sollten leitfähig sein, ggf. leitfähiges Dichtmaterial
(Dichtschnüre) oder Kontaktfederstreifen verwenden.

Wie schon von anderen gesagt, darf kein Strom über die Abschirmung
fließen, sonst wird die selbst zur Abstrahlantenne. Fließt kein Strom,
kann sie auch bedenkenlos beidseitig geerdet werden.

Helfen können auch Ferritkerne auf der Leitung. Wo die anzubringen
sind (motor- oder steuerungsseitig), muß man im Zweifelsfall
experimentell ermitteln. Ich hatte mal ne Schrittmotorsteuerung im EMV-
Test, mit verdrilltem Anschlußkabel (so gut das bei 5-Phasen-
Schrittmotoren geht), Schirm beidseitig am Gehäuse - Abstrahlung war
grenzwertig hoch. Ferritkern am Ausgang der PWM-Steuerung brachte kaum
was, Ferritkern motorseitig hats dann gebracht.

W. Buechsenschuetz

Wed Dec 14, 2011 6:54 pm   

Hallo Helmut!


Einigen wir uns auf PE?


Alle Teile sind Kaufteile. Leitungen verdrillen fällt also aus. Es geht
nur darum, dem Lieferanten andere Kabel und Steckverbinder
vorzuschreiben und die weitere Verdrahtung in der Anlage entsprechend
anzupassen.

Gruß
Thorsten
--
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Wed Dec 14, 2011 6:58 pm   

Hallo Rafael!


Das hat der Motorhersteller (Nidec) gemacht. Das ist auch nicht meine
Baustelle. Ich will nur nicht, dass ich mir durch Auflegen des Schirms
von der Zuleitung auf das Motorgehäuse die Störungen "abhole", die über
die Entstörmaßnahmen des Motors genau dorthin abgeleitet werden.


Das ist eine fertige SPS-Klemme. Auch daran werde ich nichts ändern. Es
ist momentan gar nicht klar, ob es nennenswerte Störungen gibt. Es geht
nur darum, im Zuge einer Revision die Zuleitung zu optimieren. Es gibt
nämlich auch noch eine Sensorleitung parallel, die bisher auch noch
ungeschirmt ist. Da tauchen natürlich die gleichen Fragen auf.

Gruß
Thorsten
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Wed Dec 14, 2011 7:04 pm   

Hallo Matthias!


Ich kann höchstens eine andere Zuleitung einkaufen (lassen), aber nicht
anfangen, da einzelne Leitungen zu verdrillen.


Der Motor hängt in einer in sich geschlossenen Anlage, die SPS dazu in
einem Schaltschrank. Die SPS hat natürlich kein Metallgehäuse. Es geht
in erster Linie darum, dass die Motorzuleitung keine Sensorsignale
verseucht.


Siehe oben. Da komme ich nicht drann.


Freilaufdiode? Das nehme ich wohl an, aber prüfen kann ich das nicht.

Gruß
Thorsten
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Wed Dec 14, 2011 7:16 pm   

Gegen Büsrstenfeuer ( Lichtbogen, breitbandig aber energiearm ) wohl
schon vom Hersteller eingebaut.
Die PWM ist am unteren Ende des Frequenzspektrums aber dafür wesentlich
heftiger.


Da Motoren stromgespeist sind wäre ich skeptisch gegen den üblichen
Schirm von Kabel ( Alu, Kupfer ) der magnetisches Feld kaum bedämpfen
würde, soweit es sich um die PWM-Störung handelt.
Dass Verdrillung magnetische Einkopplung ins Kabel dämpft ist klar.
Wie gut das in der Praxis auch für magnetische Abstrahlung funktioniert
wäre mir nicht so klar. Habs aber auch noch nicht probiert.


Die Ansteuerung wird wohl schon fertig sein. Ab und zu sieht man
passive Filter nachgeschaltet. Meist nur L. Wegen der hohen Ströme oft
klobige Induktivitäten und damit nicht sehr kosteneffektiv.

MfG JRD

Wed Dec 14, 2011 7:20 pm   

Thorsten Ostermann wrote:

Es gibt geschirmte, bei uns werden die im Installateurjargon "VF Drive
Cables" genannt, weil man bei Umrichtern ohne geschirmte Kabel oft
Aerger bekommt.



Oder auf der Platine gleich beim PWM-FET tiefpassfiltern damit erst gar
nichts an ekliger HF rausgeht.



Da ist die Stoerung vom Buerstenfeuer vermutlich fieser als die PWM.
Normalerweise wird der Schirm dazu am Motorgehaeuse aufgelegt. Auch an
der anderen Seite, aber nur wenn keine Gefahr besteht dass
Ausgleichsstroeme aus anderen Quellen fliessen. Auflegen muss man aber
flaechig mit einer um das Geflecht greifender Schelle. Angepresste
Kabelschwaenzchen mit Kabelschuh dran sind nicht so der Bringer.



Man sollte bei sowas auch aufpassen und auf jeden Fall erstmal das
SOA-Diagramm im Datenblatt studieren. Selbst wenn die zusaetliche
Abwaerme weit unter den Grenzen bleibt kann der FET sonst auf Grund
lokaler Erhitzung sterben. Manchmal erst nach Wochen.



Ohne diese Diode haelt der PWM-FET nicht lange.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Wed Dec 14, 2011 7:32 pm   

Rafael Deliano wrote:


Das waere huebsch. Jedoch kostet so ein Kondensator und daher ...



Das geht an sich recht gut. Die Probleme sind eher anderer Natur: Der
Schirm setzt langsam Gruenspan an welcher oft ins Kabel reinkriecht,
rappelt sich irgendwo durch, scheuert irgendwo, solche Sachen.



1uH und einige uF keramisch funktionieren an sich schon recht gut als
Tiefpass. Man sollte allerdings die Stroeme durch den Kondensator
berechnen, oft muss man allein aus dem Grund mehrere nehmen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Wed Dec 14, 2011 7:54 pm   

Hallo Joerg!


Womit wir wieder bei meiner Ausgangsfrage wären. ;)


D.h. das Motorgehäuse muss zusätzlich noch per Kabel auf PE gelegt
werden, nicht nur via mehr oder weniger leitender Verbindung zum Rest
der Maschine.

Gruß
Thorsten
--
PGP welcome!
Thorsten online: http://www.ostermann-net.de/electronic
Rund um Schrittmotor, Fräs-Bohr-Plotter & Mikrocontroller

Wed Dec 14, 2011 9:16 pm   

Tja, der Klassiker dass die Tachokabel mit den Motorkabeln parallel
laufen und die Spikes darauf dann mitgezählt werden ...
Wahrscheinlicher einfacher bei Sensorkabeln mit geschirmten Kabeln
anzusetzen.

MfG JRD