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Galvanische Beeinflussungen

Galvanische Beeinflussungen entstehen durch die Kopplung von Stromkreisen über gemeinsame Impedanzen. Gekoppelte Stromkreise treten

• bei gemeinsamen Stromversorgungen und
• über das gemeinsame Erdungssystem
  

auf.

 

Galvanische Beeinflussungen bei gemeinsamen Stromversorgungen

Elektrische Leitungen weisen eine Impedanz auf. Ändert sich der Stromfluss durch eine Leitung, führt das zu temporären und stationären Spannungsabfällen ustör an dieser Impedanz. Geht man vereinfachend von einer konstanten Ausgangsspannung ua der Spannungsquelle aus, wird nach dem Maschensatz die Eingangsspannung des Antriebs uAntrieb 1 entsprechend beeinflusst. Je nach Richtung der Stromänderung kommt es zu Spannungseinbrüchen oder zu Spannungsspitzen. Die Beeinflussung ist um so größer,

• je stärker die Änderung des Stromes und
• je größer die Impedanz der Leitung ist.

 

Gegenmaßnahmen zur Unterdrückung von galvanischen Beeinflussungen bei gemeinsamen Stromversorgungen

Geht man davon aus, dass die Änderung des Stromes in einem parallel angeordneten Verbraucher nicht beeinflusst werden kann, verbleiben zwei Maßnahmen zur Reduzierung bzw. Unterdrückung der Störbeeinflussung.

• Die Leitungsimpedanz muss so klein wie möglich gehalten werden.
  Eine minimale Leitungsimpedanz ergibt sich, wenn:
  • die Leitungslänge l möglichst kurz
  • der Durchschnitt D und die Fläche A der Leiter möglichst groß und
  • der Abstand d der Leiter möglichst gering
  bemessen werden.

 

• Die galvanische Kopplung der Stromkreise muss eliminiert werden.
  Das heißt, jeder Stromkreis wird mit einer eigenen Leitung versorgt. Es findet keine gemeinsame Nutzung von Leitern durch mehrere Stromkreise mehr statt.
  Werden auch noch getrennte Spannungsquellen bzw. Stromversorgungen eingesetzt, wird auch der Einfluss der Eigenimpedanz der Spannungs- bzw. Stromquelle eliminiert.

 

Galvanische Beeinflussungen bei gemeinsamen Erdungssystemen

Signal- und Leistungsstromkreise haben oft eine gemeinsames Bezugspotential und sind an das gleiche Erdungssystem angeschlossen. Das heißt, der Minuspol der Spannungsquelle ua als auch des Verbraucherwiderstandes Re sind mit dem Erdpotential leitend verbunden. Tritt nun ein Erdschluss oder ein Blitzeinschlag auf, wird einer der Erdungspunkte auf ein höheres Potential angehoben. Diese Potentialerhöhung wirkt als Störspannung ustör im Signal- oder Leistungsstromkreis und beeinflusst oder zerstört die Signalelektronik des Antriebs. Fließen die Ausgleichsströme nicht über das Erdungssystem sondern vorwiegend über die Signal- bzw. Leistungsleitungen, treten neben der Spannungsbeeinflussung oft auch Schäden aufgrund des hohen Stromflusses auf.

Die Beeinflussung ist um so größer, je größer die Impedanz zwischen den beiden Erdungspunkten ist.

 

Gegenmaßnahmen zur Begrenzung von galvanische Beeinflussungen bei gemeinsamen Erdungssystemen

Die Beeinflussung durch Potentialunterschiede und Ausgleichsströme in gemeinsamen Erdungssystemen kann durch einen wirksamen Potentialausgleich verringert werden. Der Potentialausgleich schafft eine gut leitende, impedanzarme Verbindung zwischen den Erdungspunkten. Damit kann sich bei einem Erdschluss oder einem Blitzeinschlag nur ein geringer Potentialunterschied aufbauen. Der Ausgleichsstrom fließt über den Potentialausgleich und wird an der Signal- oder Leistungsleitung vorbei geführt. In der praktischen Ausführung werden alle betroffenen Geräte großflächig und gut leitend mit einer Potentialausgleichsschiene verbunden oder noch besser auf einer gemeinsamen leitenden Montageplatte angebracht.