PROFIBUS Handbuch

Potentialausgleich

Potentialausgleich

Vorangehendes Thema Nächstes Thema  

Potentialausgleich

Vorangehendes Thema Nächstes Thema JavaScript wird zum Drucken dieser Seite benötigt Fragen oder Bemerkungen zum Thema senden!  

Damit der Schirm wirkungsvoll hochfrequente Störungen abschirmen kann, muss er an beiden Enden geerdet sein. In speziellen Installationen können Potentialdifferenzen zwischen unterschiedlichen Orten einer Installation auftreten und somit zu Potentialausgleichströmen entlang eines Kabelschirms. Solche Ausgleichströme auf einem Kabelschirm sind absolut zu vermeiden, denn diese können zu Störungseinkopplungen führen. Erdungsprobleme treten auf wenn:

 

a)das Buskabel eine grosse Fläche abdeckt oder eine grosse Distanz überbrückt

b)die elektrische Energie aus verschiedenen Quellen (z.B. mehrere Substationen) kommt

c)grosse elektrische Leistungen (Schweissroboter, grosse Antriebe etc.) konsumiert werden

 

Eine Lösung ist ein zusätzliches Potentialausgleichskabel zwischen den einzelnen Potentialen zu installieren. Die Potentialausgleichsleitung sollte auch grosse Ströme ableiten können (ein Querschnitt von 16 mm2 ist nicht unüblich). Litzenkabel mit einer guten Oberfläche sollten eingesetzt werden, damit auch hochfrequente Ströme effizient abgeleitet werden können.

 

Installation einer Potentialausgleichsleitung

Installation einer Potentialausgleichsleitung

 

Potentialausgleichsleitungen sollen parallel und möglichst nahe beim Buskabel verlegt werden, damit die Fläche zwischen den beiden Kabeln möglichst klein ist.

 

WICHTIG: Der Schirm eines Buskabels darf NIE für den Potentialausgleich verwendet werden!

 

PE Verkabelung (5-Leiter = TN-S)

PE Verkabelung (5-Leiter = TN-S)

 

Bei einer PE Verkabelung (5-Leiter = TN-S) sind der Nullleiter (N) und die Schutzerde (PE) konsequent getrennt. Auch bei unsymmetrischer Last fliesst kein Strom auf der Erde und somit bleibt auch der Schirm des PROFIBUS Kabels Stromfrei. Mit einer Stromzange kann dies einfach kontrolliert werden. Der Strom auf dem Schirm sollte den Wert von ein paar Milliampere nicht übersteigen. In der Praxis wird ein Strom auf dem Schirm von mehr als 30 mA als problematisch betrachtet. Ein Strom von mehr als 300 mA kann das Kabel unzulässig erwärmen und die Ursache für Brandschäden sein.

 

PEN Verkabelung (4-Leiter = TN-C)

PEN Verkabelung (4-Leiter = TN-C)

 

Bei einer PEN Verkabelung (4-Leiter = TN-C) fliesst der Ausgleichstrom I1 bei unsymmetrischer Last auf dem gemeinsamen PEN Leiter. Er sucht dabei den Weg des geringsten Widerstandes. Ein Teil des Stromes I3 kann also auch durch die Erdung abgeleitet werden. Dabei kann es sein, dass ein nicht unwesentlicher Teil I2 auch über den Schirm des PROFIBUS abgeleitet wird. Dies kann mit einer einfachen Stromzange festgestellt werden.

 

Als Abhilfe wird empfohlen einen Teil dieser Verbindung mit einer LWL auszuführen oder mit einem Repeater eine galvanische Isolation des Schirms zu realisieren.

 

Als Alternative wird in den Normen insbesondere bei explosionssicheren Installationen auch eine kapazitive Erdung vorgeschlagen. Der Schirm wird dabei mit einer RC Kombination angeschlossen. Die kleine Kapazität (< 10 nF) leitet die hochfrequenten Störungen ab, wirkt aber hochohmig für die Netzfrequenz (50 oder 60Hz) und verhindert somit Ausgleichströme über den Schirm. Ein parallelgechalteter hochohmiger Widerstand verhindert, dass sich die Kapazität mit einer Gleichspannung aufladen kann. Diese kapazitive Erdung kann an einem oder allen Enden eines PROFIBUS Kabels ausgeführt werden. Mit der Stromzange kann auch hier die richtige Funktion kontrolliert werden.

 

Kapazitive Erdung des Schirms

Kapazitive Erdung des Schirms