Man kann diese potenziellen Quellen von Störungen in verschiedene Gruppen einteilen. Hierbei kommen in Betracht:

• Umgebungsstörungen natürlichen oder künstlichen Ursprungs,
• Geräte, Anlagen oder Systeme, die sich in mehr oder weniger großem Abstand zum beeinflussten Gerät befinden oder
• das beeinflusste Gerät selbst.

Umgebungsstörungen natürlichen Ursprungs
In der elektromagnetischen Umgebung ist ein recht hohes Maß an derartigen Störungen permanent vorhanden. Ursache dieser Störungen sind beispielsweise das Erdmagnetfeld, Sonnenaktivitäten und Gewittertätigkeiten. Die Umgebungsstörungen natürlichen Ursprungs variieren sowohl in ihrer Ausrichtung als auch im täglichen und jahreszeitlichen Rhythmus. So sind sie beispielsweise im Frühjahr wesentlich niedriger als im Herbst. In einer Orientierung nach Süden sind die Störamplituden am größten. Dies resultiert aus der sehr starken Gewittertätigkeit über dem Äquatorialgebiet.
Aus dieser Erkenntnis heraus, lässt sich erklären, dass eine Anlage, die im März errichtet und zufrieden stellend funktioniert hat, auf einmal im September Beeinflussungen und Fehlfunktionen zeigen kann.
Wichtig! Hat man bei der Errichtung einer Anlage die Möglichkeit zur Entscheidung der Kabelungstrassen, so sollte man die Installation möglichst nie quer zur Südrichtung verlegen, da hier wesentlich höhere Störamplituden auf die Innenleitern der Kabel einkoppeln.

Umgebungsstörungen künstlichen Ursprungs
Hierunter versteht man die Summe aller, durch den Menschen verursachten Störungen in großen Entfernungen. Diese Überlagern sich und bilden ein sehr breites Störfrequenzspektrum. Dies ist in Industrieumgebungen am größten und in abgelegenen ländlichen Bereichen am geringsten. Auf die Charakteristik und die konkreten Amplituden hat man keinerlei Einfluss.
Zu beachten ist bei der Auslegung und Errichtung von Anlagen, dass dem jedoch Rechnung getragen werden muss und die Störfestigkeit in Industrieumgebungen höher als z.B. in Wohnumgebungen sein muss. Diese Tatsache wurde in den relevanten Produkt- oder Fachgrundnormen in den Forderungen berücksichtigt.

Störungen durch einzelne Betriebsmittel
Dies stellt den häufigsten Fall dar. Die Funktion eines Gerätes oder einer Anlage wird durch eine einzelne oder wenige Störquellen beeinflusst. Hierbei sollten zunächst alle in Frage kommenden Quellen betrachtet werden, die mit hohen Leistungen und/oder schaltenden Charakteristiken arbeiten. Besonderes Augenmerk verdienen hierbei:

• Frequenzumrichter,
• USV-Anlagen,
• Nachbaranlagen mit nicht kontinuierlichem Betrieb (z.B. Rollenprüfstände),
• Konzentrationen von Schaltnetzteilen im Gebäude (z.B. große Computerkabinette),
• ein starkes Übergewicht rein induktiver oder rein kapazitiver Komponenten ohne Kompensation,
• elektrifizierte Bahnen und Straßenbahnen in Gebäudenähe,
• Rundfunk- und Fernsehsender und
• klinische Bereiche (z.B. Computertomographen) in der Nachbarschaft.

Diese Aufzählung erhebt keineswegs den Anspruch auf Vollzähligkeit. Es sollen an dieser Stelle nur typische und sehr häufig auftretende Vertreter potentieller Störquellen genannt werden.

Störungen durch die Störsenke selbst
Der Vollständigkeit halber soll auch diese Möglichkeit aufgeführt werden. Jede Störquelle ist gleichzeitig potentiell auch Störsenke. Die Vorgänge und Verhältnisse innerhalb eines Gerätes sind gesetzlich und normativ nicht geregelt, da hierbei weder der Funkempfang gefährdet, noch andere Betriebsmittel beeinflusst werden können. Es stellt ein Qualitätsmerkmal des Gerätes dar. Besonders im unteren Preissegment von Erzeugnissen werden hier jedoch leider mitunter Abstriche gemacht. Aus diesem Grund muss diese Problematik unbedingt in die Störungsanalyse einbezogen werden.

Störsignale
Neben dem Auffinden der Störquelle stellt die Kenntnis der Charakteristik des Störsignals eine unabdingbare Voraussetzung für die Definition der Entstörmaßnahmen dar. Diese muss in der überwiegenden Zahl der Fälle messtechnisch ermittelt werden. Besonders wichtig sind hierbei folgende Kenngrößen:

• Signalform (sinusförmig, impulsförmig, …),
• Amplitude des Störsignals,
• Energiegehalt,
• Frequenz (sinusförmige Störungen) oder Frequenzbereich (alle nichtsinusförmigen Störungen!),
• zeitliches Auftreten (kontinuierlich oder nur sporadisch) und
• Anstiegs- bzw. Abfallzeiten bei impulsförmiger Charakteristik).

Nur wenn diese Größen bekannt sind, ist eine wirkungsvolle Entstörung möglich!

Übertragungsweg
Die Störung gelangt mittels elektromagnetischer Kopplungen von der Störquelle zur Störsenke. Dies kann sowohl über angeschlossene Leitungen als auch über den freien Raum (Luftweg) erfolgen. Elektromagnetische Kopplungen sind:

• die galvanische Kopplung,
• die induktive Kopplung,
• die kapazitive Kopplung und
• die Strahlungskopplung.

Die Erläuterung und Diskussion dieser sehr wichtigen Vorgänge erfolgt in einem späteren Artikel separat.

Störsenken
Die Frage „Was ist im vorliegenden Fall die Störsenke?“ lässt sich in den meisten Fällen relativ einfach und genau beantworten. Es ist das Gerät, welches beeinflusst wird oder einen Defekt aufweist. Schwieriger ist die Frage nach der einkoppelnden Struktur (Über welches konkrete Kabel oder welche Gehäuseteile erfolgt die Einkopplung konkret?) zu beantworten. Auch hier sind in den meisten Fällen messtechnische Untersuchungen notwendig. Ermittelt man hierbei unterschiedliche Störsignale, so muss man nun entscheiden, welches für die Beeinflussung verantwortlich ist. Dies gestaltet sich oftmals ebenfalls schwierig. Sind die Einzelsignale auf unterschiedlichen Leitungen anzutreffen, könnte ein Abtrennen einzelner Kabel nacheinander hier Erfolg bringen. Ebenfalls ratsam ist ein Blick in die für die Anlage einzuhaltenden Normen, Pflichtenheftvorgaben oder anderweitigen Spezifikationen der Anlage. Hier sind Störfestigkeitsvorgaben definiert. Man kann mit dieser Kenntnis zielgerichtet überprüfen, welche Störung in ihrer Amplitude größer als die geforderte Störfestigkeit des Betriebsmittels ist.

Abbildung 3: Beeinflussungsmodell mit Kopplungen und Maßnahmen

Abbildung 3 soll die Gesamtproblematik noch einmal zusammenfassen und verdeutlichen. Erst wenn die bisher ausgeführten Kenntnisse vorhanden sind, kann man mit der Dimensionierung und Auslegung der Entstörmaßnahme beginnen. Dabei muss man beachten, dass möglichst immer an der Quelle zu entstören ist. Eine Entstörung an der Senke ist in den seltensten Fällen sinnvoll und niemals effektiv, da hier jede einzelne potentielle Störsenke einbezogen werden müsste und gleichzeitig weiterhin die Gefahr der Störung des Funkempfangs besteht. Gehören Störquelle und –senke zum eigenen Verantwortungsbereich sollte dies auch problemlos möglich sein.

Ist die Störquelle Eigentum einer anderen Person oder Institution, so kann man sich, wenn der Verdacht auf eine Grenzwertüberschreitung vorliegt, beispielsweise vertrauensvoll an die Bundesnetzagentur (http://Bundesnetzagentur.de) wenden. Diese Institution kontrolliert die Einhaltung der Forderungen des EMV-Gesetzes.
Nur in den Fällen, dass Grenzwerte nicht überschritten werden oder es sich bei der Störquelle z.B. um eine genehmigte Sendeeinrichtung, Bahnanlage oder ähnliches handelt und ein Betriebsmittel beeinflusst wird, kommt man um eine Entstörung an der Senke nicht umhin.

Ausblick
Um diese Systematik weiter auszubauen, werden in der Folgezeit unter der Rubrik „EMV“ zunächst einzelne, für die Elektrofachkräfte wichtige, Störgrößen behandelt. Anschließend erfolgen Betrachtungen zu den elektromagnetischen Kopplungen und zu den EMV-Maßnahmen. Daran werden sich konkrete Beispiele für elektromagnetische Beeinflussungen aus dem Alltag der Elektrofachkräfte und die Herangehensweise bei der Entstöraufgabe anschließen.

Autor: Dipl.-Ing. Gerd Zschau
Technische Universität Dresden
Elektrotechnisches Institut