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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wirkung Kabelschirm bei induktiver Kopplung


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von Peter (Gast)


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Hallo,

ich habe eine Verständnisfrage zur Wirkung eines Kabelschirms bei 
induktiver Kopplung. Bekanntermaßen muss man einen Kabelschirm 
beidseitig erden, damit der von der eintreffenden elektromagnetischen 
Welle induzierte  Stromfluss durch sein Magnetfeld dem störenden 
Magnetfeld entgegenwirken kann und das Schirminnere dadurch feldfrei 
wird.

Man liest in diesem Zusammenhang häufig, dass ein nicht angeschlossener 
Kabelschirm nahezu keine Wirkung gegen induktive Kopplung hat. Diese 
Aussage verwirrt mich etwas. Denn allgemein ist es ja so, dass eine 
elektromagnetische Welle beim Auftreffen auf Metallflächen (z.B. 
Metallplatte) reflektiert werden. Grund hierfür ist, dass innerhalb der 
Metallplatte durch die elektromagnetischen Einstrahlung Ströme induziert 
werden, die durch ihr Magnetfeld der äußeren Störeinstrahlung 
entgegenwirken.

Nun zu meiner eigentlichen Frage: Wenn elektromagnetische Wellen an 
Metallflächen reflektiert werden. Warum hat dann ein nicht 
angeschlossener Kabelschirm nahezu keine Wirkung gegen induktive 
Kopplung? Normalerweise müssten sich ja im Kabelschirm ähnlich einer 
Metallplatte Ströme ausbilden können, die dem äußeren Magnetfeld 
entgegenwirken.

Viele Grüße

Peter

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Wenn elektromagnetische Wellen an Metallflächen reflektiert
> werden. Warum hat dann ein nicht angeschlossener Kabelschirm
> nahezu keine Wirkung gegen induktive Kopplung?

Weil eine "elektromagnetische Welle" eine Strahlungskopplung
realisiert, eine induktive Kopplung aber mit veränderlichen
Magnetfeldern funktioniert.
Beides hat zwar miteinander zu tun -- aber es ist nicht
identisch.

von Peter (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Peter schrieb:
> Wenn elektromagnetische Wellen an Metallflächen reflektiert werden.
> Warum hat dann ein nicht angeschlossener Kabelschirm nahezu keine
> Wirkung gegen induktive Kopplung?
>
> Weil eine "elektromagnetische Welle" eine Strahlungskopplung realisiert,
> eine induktive Kopplung aber mit veränderlichen Magnetfeldern
> funktioniert. Beides hat zwar miteinander zu tun -- aber es ist nicht
> identisch.

Meines Wissens spricht man bei Störungen aus dem Nahfeld von induktiver 
Kopplung und bei Störungen aus dem Fernfeld (höherfrequente Störungen) 
von Strahlungskopplung. Beide Kopplungsarten haben mit sich zeitlich 
ändernden Magnetfeldern zu tun. Du sagst beides ist nicht identisch. 
Aber worin liegt dann der genaue physikalische Unterschied hinsichtlich 
der Wirkung beim Auftreffen auf Metallflächen?

von Klaus R. (klara)


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Peter schrieb:
> Bekanntermaßen muss man einen Kabelschirm
> beidseitig erden, damit der von der eintreffenden elektromagnetischen
> Welle induzierte  Stromfluss durch sein Magnetfeld dem störenden
> Magnetfeld entgegenwirken kann und das Schirminnere dadurch feldfrei
> wird.

Das wäre dann ein Effekt wie ein Faradayscher Käfig.

> Warum hat dann ein nicht
> angeschlossener Kabelschirm nahezu keine Wirkung gegen induktive
> Kopplung? Normalerweise müssten sich ja im Kabelschirm ähnlich einer
> Metallplatte Ströme ausbilden können, die dem äußeren Magnetfeld
> entgegenwirken.

Siehe Koaxleitung. Wenn der Strom des Innenleiters über den Mantel 
zurückfliesst, heben sich im Idealfall die Felder gegenseitig auf.

Effektiver, im Aufheben der Felder, ist eine symmetrische Übertragung 
mit verdrillten Signaladern. Dann noch ein Mantelschirm als Steigerung.

mfg klaus

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Meines Wissens spricht man bei Störungen aus dem Nahfeld
> von induktiver Kopplung und bei Störungen aus dem Fernfeld
> (höherfrequente Störungen) von Strahlungskopplung.

Kommt hin, ja.

> Beide Kopplungsarten haben mit sich zeitlich ändernden
> Magnetfeldern zu tun.

Ja.

> Du sagst beides ist nicht identisch.

Richtig. Bei Strahlungskopplung ist nämlich zusätzlich das
elektrische Feld beteiligt -- daher "elektromagnetisches
Feld".

> Aber worin liegt dann der genaue physikalische Unterschied
> hinsichtlich der Wirkung beim Auftreffen auf Metallflächen?

Genau darin: Strahlung - und damit Strahlungskopplung - setzt
nach meinem Verständnis die lokale Verzahnung von elektrischem
und magnetischem Feld voraus. Wenn das elektrische Feld aufgrund
der freien Elektronen im Metall und der Influenz "ausgesperrt"
wird, gibt es hinter dem Metall keine Welle mehr, weil das lokale
elektrische Feld die Energiequelle für das lokale magnetische
Feld ist (und umgekehrt). Kein lokales elektrisches Feld --> kein
lokales magnetisches Feld --> keine Welle.

Ein rein magnetisches Nahfeld dagegen interessiert sich erstmal
nicht besonders für die Metallplatte. Warum sollte es auch?

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Warum hat dann ein nicht angeschlossener Kabelschirm
> nahezu keine Wirkung gegen induktive Kopplung?
> Normalerweise müssten sich ja im Kabelschirm ähnlich
> einer Metallplatte Ströme ausbilden können, die dem
> äußeren Magnetfeld entgegenwirken.

Nee. Wo soll der Strom denn hinfließen?

Es hängt alles am Verhältnis von Wellenlänge und Abmessungen
der Metallplatte / des Schirmes.

Wenn der Schirm groß gegen die Wellenlänge der Strahlung ist,
dann herrschen zum selben Zeitpunkt unterschiedliche Feldstärken
an unterschiedlichen Punkten des Schirmes. Also können sich
(lokale) Kreisströme ausbilden, die das äußere Magnetfeld
kompensieren.

Wenn aber der gesamte Schirm einer sich zeitlich ändernden,
aber räumlich nahezu gleichen magnetischen Feldstärke
ausgesetzt ist -- wo soll dann ein Ausgleichsstrom fließen?

von Peter (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Nee. Wo soll der Strom denn hinfließen?
> Es hängt alles am Verhältnis von Wellenlänge und Abmessungen der
> Metallplatte / des Schirmes.
> Wenn der Schirm groß gegen die Wellenlänge der Strahlung ist, dann
> herrschen zum selben Zeitpunkt unterschiedliche Feldstärken an
> unterschiedlichen Punkten des Schirmes. Also können sich (lokale)
> Kreisströme ausbilden, die das äußere Magnetfeld kompensieren.
> Wenn aber der gesamte Schirm einer sich zeitlich ändernden, aber
> räumlich nahezu gleichen magnetischen Feldstärke ausgesetzt ist -- wo
> soll dann ein Ausgleichsstrom fließen?

Vielen Dank für diese gute Erklärung. Jetzt hab ich es verstanden

von Peter (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Nee. Wo soll der Strom denn hinfließen?
>
> Es hängt alles am Verhältnis von Wellenlänge und Abmessungen
> der Metallplatte / des Schirmes.
>
> Wenn der Schirm groß gegen die Wellenlänge der Strahlung ist,
> dann herrschen zum selben Zeitpunkt unterschiedliche Feldstärken
> an unterschiedlichen Punkten des Schirmes. Also können sich
> (lokale) Kreisströme ausbilden, die das äußere Magnetfeld
> kompensieren.
>
> Wenn aber der gesamte Schirm einer sich zeitlich ändernden,
> aber räumlich nahezu gleichen magnetischen Feldstärke
> ausgesetzt ist -- wo soll dann ein Ausgleichsstrom fließen?

Jetzt habe ich mir darüber noch einmal genauer Gedanken gemacht und 
komme zu dem Entschluss, dass ich die Erklärung doch nicht so ganz 
verstehe.

Angenommen die Abmessungen der Metallplatte / des Schirms sind klein 
gegen die Wellenlänge (Magnetfeld ändert sich mit kleiner Frequenz), so 
dass das sich langsam ändernde Magnetfeld während der Änderung überall 
gleich groß ist. Dann müsste dieser Vorgang doch vergleichbar mit dem 
sein, wenn eine Leiterstück in einem statisches Magnetfeld gedreht wird 
(z.B. Generator). In diesem Fall wird im Leiterstück durch die 
Lorentzkraft eine Spannung induziert, so dass an einem Ende ein Pluspol 
und am anderen Ende ein Minuspol entsteht. Wenn man beide Enden des 
Leiterstücks miteinander verbinden würde, würde ein Induktionsstrom 
fließen.
Warum kann dann in einer Metallplatte kein Induktionsstrom fließen, wenn 
sich das Magnetfeld in der gesamten Metallplatte (Metallplatte klein 
gegenüber Wellenlänge) gleichzeitig ändert? Was ich sagen will: Warum 
entsteht nicht an einem Ende der Platte ein Pluspol und am anderen Ende 
ein Minuspol und dadurch ein Strom, welcher über die gesamte Breite der 
Platte fließt?

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Jetzt habe ich mir darüber noch einmal genauer Gedanken
> gemacht und komme zu dem Entschluss, dass ich die Erklärung
> doch nicht so ganz verstehe.

:)

> Angenommen die Abmessungen der Metallplatte / des Schirms
> sind klein gegen die Wellenlänge (Magnetfeld ändert sich
> mit kleiner Frequenz), so dass das sich langsam ändernde
> Magnetfeld während der Änderung überall gleich groß ist.

Okay.

> Dann müsste dieser Vorgang doch vergleichbar mit dem
> sein, wenn eine Leiterstück in einem statisches Magnetfeld
> gedreht wird (z.B. Generator).

Ahh. - Warte. Vielleicht habe ich Dich bisher missverstanden.
Du nimmst an, dass die magnetischen Feldlinien die Platte
senkrecht durchsetzen?

> In diesem Fall wird im Leiterstück durch die Lorentzkraft
> eine Spannung induziert, so dass an einem Ende ein Pluspol
> und am anderen Ende ein Minuspol entsteht.

Hmm. Jein...

Es entsteht ein elektrisches Wirbelfeld, das im Leiterstück
eine Spannung hervorruft. Außerhalb ist aber auch elektrisches
Feld vorhanden.

> Wenn man beide Enden des Leiterstücks miteinander verbinden
> würde, würde ein Induktionsstrom fließen.

Ja, man hat eine Leiterschleife, deren Durchflutung sich
ändert, also entsteht ein elektrisches Wirbelfeld, als
dessen Folge ein Strom im Leiter fließt.

> Warum kann dann in einer Metallplatte kein Induktionsstrom
> fließen, wenn sich das Magnetfeld in der gesamten Metallplatte
> (Metallplatte klein gegenüber Wellenlänge) gleichzeitig ändert?

Wenn meine Annahme von oben stimmt: Doch, kann natürlich.

Wir müssen uns einigen, welchen Modellfall wir betrachten:
Magnetfeld homogen (=Quelle sehr weit weg) oder inhomogen?
Feldlinien parallel, schräg oder senkrecht zur Platte?

Bei der Leiterschleife nimmt man normalerweise ein homogenes
Magnetfeld an (=Quelle weit weg, Feldstärke überall gleich,
aber zeitlich veränderlich); die Durchflutung ändert sich --
entweder durch Drehen der Schleife oder Ändern des Magnetfeldes.

> Was ich sagen will: Warum entsteht nicht an einem Ende
> der Platte ein Pluspol und am anderen Ende ein Minuspol

Das geht nicht. Die Platte ist sozusagen selbst ein
geschlossener Stromkreis; es fließen Kreisströme in
der Platte.

> und dadurch ein Strom, welcher über die gesamte Breite
> der Platte fließt?

Das geht auch nicht (... naja, FAST nicht). Der Strom muss
irgendwo hinfließen. Eine "Monode", in die nur Strom hinein-,
aber keiner herausfließt, gibt es nur in dummen Elektriker-
witzen.

von Peter (Gast)


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Hallo,
in Zusammenhang mit der Wirkung des Kabelschirms bei induktiver Kopplung 
ist bei mir heute noch eine andere Frage entstanden.
Es geht um folgendes Beispiel: In einem geschirmten Kabel entsteht, 
aufgrund von Stromfluss, ein zeitlich sich änderndes Magnetfeld. Durch 
Induktion wird im Schirm eine Spannung erzeugt. Die beiden Enden des 
Schirms seien durch ein externes Kabel miteinander verbunden, wodurch im 
Kabelschirm ein Induktionsstrom entsteht, welcher durch sein eigenes 
Magnetfeld, das vom Kabel ausgehende Magnetfeld vollständig kompensiert. 
Somit ist das Magnetfeld außen am Kabel gleich Null.
Aber was ist jetzt eigentlich mit dem Magnetfeld des externen Kabels? 
Durch den Stromfluss müsste ja auch hier ein sich zeitlich änderndes 
Magnetfeld entstehen, welches in der Umgebung des geschirmten Kabels 
Störungen erzeugt. Wird durch dieses Magnetfeld nicht die gesamte 
Schirmwirkung zunichte gemacht?

Viele Grüße

von Peter (Gast)


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Meine Frage ist gestern etwas untergegangen. Wer kann was dazu sagen?

von Karl B. (gustav)


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Hi,
es ergeben sich bei der Schirmung => Verhinderung von unerwünschter 
Verkopplung - gerade bei höheren "Mantel-Strömen" genau diese Probleme.
Man versucht durch Ferritkerne etc. über dem Mantel die 
Induktivitätsverluste so weit wie möglich zu erhöhen, um eine 
Abstrahlung von Energie ausserhalb des Systems zu verhindern.

Gerade im Hochleistungs-Sendebereich gibt es da interessante 
Konstruktionen.
Mehrere gespannte Drähte um einen Zentraldraht herum wirken wie ein 
Koaxialkabel. So sieht dann ein Feeder aus. Reusenleitung....
(Haut mich voll vom Hocker - funktioniert aber!)

http://images.google.de/imgres?imgurl=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/Solec_Kujawski_longwave_antenna_feeder.jpg&imgrefurl=https://de.wikipedia.org/wiki/Sender_Solec_Kujawski&h=1536&w=2048&tbnid=_Tgz10pKdYPwJM:&tbnh=90&tbnw=120&docid=0o1C68SBjIHZZM&client=firefox-b&usg=__acx2V4OzSi5h5WMdFk_oDZ9ZMcI=&sa=X&ved=0ahUKEwicyd_Fh6XPAhVhDJoKHW3PCk0Q9QEILTAD


Nebenbei:
In der Praxis nimmt man auch oft MU-Metall (z.B. bei Tonköpfen), um 
magnetische Felder abzuschirmen, (besser gesagt, die Wechselwirkung der 
verschiedenen Felder zu neutralisieren.)



ciao
gustav

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Es geht um folgendes Beispiel: In einem geschirmten
> Kabel entsteht, aufgrund von Stromfluss, ein zeitlich
> sich änderndes Magnetfeld.

Okay. Koax-Kabel, Strom in Seele fließt hin. -- Wo fließt
er zurück?

> Durch Induktion wird im Schirm eine Spannung erzeugt.

Hmm.

> Die beiden Enden des Schirms seien durch ein externes
> Kabel miteinander verbunden, wodurch im Kabelschirm ein
> Induktionsstrom entsteht, welcher durch sein eigenes
> Magnetfeld, das vom Kabel ausgehende Magnetfeld vollständig
> kompensiert.

Okay.
Bleibt immer noch unklar, wie der Strom im Kabel zurückkommt.

Der Satz von der Erhaltung der Ladung (=Knotenpunktsatz)
ist eine scharfe Waffe: Es kann nicht dauernd ein Strom
"hinzu" ohne einen entsprechenden Strom "rückzu" fließen.

Das geht physikalisch nicht.

> Somit ist das Magnetfeld außen am Kabel gleich Null.

Sicher.

Wenn die Momentanwerte des hinfließenen und des
rückfließenden Stromes auf dem geschirmten Kabel in jedem
Moment übereinstimmen, ist das Magnetfeld gleich Null.

> Aber was ist jetzt eigentlich mit dem Magnetfeld des
> externen Kabels? Durch den Stromfluss müsste ja auch
> hier ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld entstehen,

Selbstverständlich.

> welches in der Umgebung des geschirmten Kabels Störungen
> erzeugt. Wird durch dieses Magnetfeld nicht die gesamte
> Schirmwirkung zunichte gemacht?

Nein - denn jetzt lautet meine Frage, wie der Strom, der im
externen Kabel fließt, wieder zurückkommt. Es hat keinen Sinn,
eine physikalisch unmögliche Anordnung anzunehmen und dann zu
fragen, was passiert.

Hin- und rückfließende Ströme treten immer paarweise auf. Die
Frage ist, wie sie räumlich verteilt sind.
Wenn sie "ineinander" fließen (Koax-Kabel), merkt man im
Idealfall außen nichts davon. Wenn sie nahe beieinander
fließen (twisted pair), merkt man zumindest wenig. Wenn sie
räumlich irgendwie verteilt fließen, hat man eine große
Leiterschleife und ein räumlich ausgedehntes Magnetfeld.

von Peter (Gast)


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Possetitjel schrieb:
>> Es geht um folgendes Beispiel: In einem geschirmten
>> Kabel entsteht, aufgrund von Stromfluss, ein zeitlich
>> sich änderndes Magnetfeld.
>
> Okay. Koax-Kabel, Strom in Seele fließt hin. -- Wo fließt
> er zurück?

Ich glaube ich habe mich etwas unklar ausgedrückt. Beim Koaxkabel ist 
der Schirm ja gleichzeitig auch Rückleiter. In meinem Beispiel rede ich 
aber von einer ganz normalen geschirmten Netzleitung (L und N), von 
welcher die Störungen ausgehen. Der Schirm ist also kein Rückleiter.

Possetitjel schrieb:
> Bleibt immer noch unklar, wie der Strom im Kabel zurückkommt.

Wie gesagt, der Strom fließt in der Netzleitung über L hin und über N 
zurück.

Im Prinzip ziele ich auf folgendes Beispiel ab: Im idealen Fall 
kompensieren sich die Magnetfelder von L und N vollständig, so dass der 
Schirm von keinem Magnetfeld durchsetzt wird. Im gestörten Fall 
kompensieren sich die beiden Magnetfelder nicht, wodurch der Schirm von 
einem Magnetfeld durchsetzt wird und im Schirm eine Spannung induziert 
wird. Damit ein Schirm gegen induktive Kopplung wirkt, wird er 
üblicherweise ja an beiden Enden an Erde (z.B. Gehäuse) angeschlossen. 
Dadurch wird die im Schirm induzierte Spannung kurzgeschlossen, wodurch 
im Schirm ein Induktionsstrom fließt, dessen Magnetfeld, das von L bzw. 
N ausgesendete Störmagnetfeld (im idealen Fall) vollständig kompensiert. 
Dadurch ist das geschirmte Kabel nach außen feldfrei.

Jetzt zu meiner eigentlichen Frage: Man könnte ja anstelle beide 
Schirmenden mit Erde zu verbinden auch einfach beide Schirmenden mit 
einem Leiter (z.B. Kabel) kurzschließen. Verursacht der 
Kurzschlussstrom, welcher durch den Schirm und das Kabel fließt, dann 
nicht auch wieder Störungen wodurch außerhalb vom geschirmten Kabel 
wieder störende Magnetfelder auftreten?
Bzw. haben diese störenden Magnetfelder eine geringere Auswirkung, wenn 
sie nicht über eine Kurzschlussleitung sondern über ein großflächiges 
Gehäuse fließen (wenn beide Schirmenden mit dem Gehäuse verbunden sind)? 
Würde in diesem Fall der Kurzschlussstrom, dadurch, dass er großflächig 
fließt, ein Magnetfeld mit geringerer Reichweite verursachen, als wenn 
er in einer einfachen Kurzschlussleitung fließt?

Viele Grüße

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Ich glaube ich habe mich etwas unklar ausgedrückt. Beim
> Koaxkabel ist der Schirm ja gleichzeitig auch Rückleiter.

Ja.

> In meinem Beispiel rede ich aber von einer ganz normalen
> geschirmten Netzleitung (L und N), von welcher die
> Störungen ausgehen. Der Schirm ist also kein Rückleiter.

Ach so. Missverständnis. Alles klar.

> Im Prinzip ziele ich auf folgendes Beispiel ab: Im idealen
> Fall kompensieren sich die Magnetfelder von L und N
> vollständig, so dass der Schirm von keinem Magnetfeld
> durchsetzt wird.

Stop. - Jein. Klassisches Beispiel aus "Grundlagen der
Elektrotechnik - III": Bei einem Koaxialkabel kompensieren
sich die Magnetfelder VOLLSTÄNDIG, da die Symmetrieachsen
genau aufeinanderfallen. Bei einer Zweidrahtleitung
kompensieren sich die Felder nur TEILWEISE, d.h. nur in
bestimmten Richtungen.

> Im gestörten Fall kompensieren sich die beiden Magnetfelder
> nicht, wodurch der Schirm von einem Magnetfeld durchsetzt
> wird

Ja. Das ist genau bei der normalen Zweidrahtleitung der Fall.

> und im Schirm eine Spannung induziert wird.

Hmm.
Richtig ist, dass etwas induziert wird im Schirm. Ich
übersehe aber nicht, ob das lokale Ströme sind, die sich
im Großen gesehen aufheben, oder ob es sich aufintegriert.

> Damit ein Schirm gegen induktive Kopplung wirkt, wird
> er üblicherweise ja an beiden Enden an Erde (z.B. Gehäuse)
> angeschlossen.

Nee, so kann man nicht zwingenderweise argumentieren.

Es ist nicht zwingend dasselbe, ob die Störquelle INNEN
im Schirm ist oder AUSSEN.

Im Übrigen: Ein weiterer Leiter außen (Erde) würde ja die
Strombilanz stören. Wo sollte dieser Strom herkommen, wenn
sich doch schon die Ströme in L und N genau ausgleichen
sollen?
Sag jetzt nicht "Der wird induziert", denn auch ein
Induktionsstrom hat irgendwo seinen Gegenspieler. Trafos,
die aus Nichts einen Strom machen, gibts nicht.

> Dadurch wird die im Schirm induzierte Spannung
> kurzgeschlossen, wodurch im Schirm ein Induktionsstrom
> fließt, dessen Magnetfeld, das von L bzw. N ausgesendete
> Störmagnetfeld (im idealen Fall) vollständig kompensiert.

Nee, das haut vom Ansatz her nicht hin: Die Strombilanz
an der Doppelleitung stimmt ja; der Strom auf der einen
Ader hinzu ist genau gleichgroß wie der Strom auf der
anderen Ader rückzu.
Die Magnetfelder haben gleiche Gestalt, gleiche Größe
und entgegengesetzes Vorzeichen - aber sie sind räumlich
etwas verschoben, und deshalb gleichen sie sich nicht
aus.

> Dadurch ist das geschirmte Kabel nach außen feldfrei.

Je länger ich darüber nachdenke, desto mehr glaube ich,
dass das nicht stimmt. Mir fehlt nur das schlagende
Argument... :)

> Jetzt zu meiner eigentlichen Frage: [...]

Kann ich nicht beantworten, da ich glaube, dass schon Deine
Voraussetzung nicht zutrifft. Kann es nur nicht beweisen...

von Günter Lenz (Gast)


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Peter schrieb:
>Warum hat dann ein nicht
>angeschlossener Kabelschirm nahezu keine Wirkung gegen induktive
>Kopplung?

Ein äußeres magnetisches Wechselfeld induziert im Schirm
und in der Seele die gleiche elektrische Spannung und
Polarität. Am Ende der Leitung, zum Beispiel an einem
Verstärkereingang, heben sich beide Spannungen gegenseitig
auf, da sie die gleiche Polarität haben. Wenn da nun der
Schirm nicht mit angeschlossen ist hat man dann ein
gewaltiges Brummen, bei zum Beispiel einem NF-Verstärker.

von Peter (Gast)


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Possetitjel schrieb:
>> Im Prinzip ziele ich auf folgendes Beispiel ab: Im idealen
>> Fall kompensieren sich die Magnetfelder von L und N
>> vollständig, so dass der Schirm von keinem Magnetfeld
>> durchsetzt wird.
>
> Stop. - Jein. Klassisches Beispiel aus "Grundlagen der
> Elektrotechnik - III": Bei einem Koaxialkabel kompensieren
> sich die Magnetfelder VOLLSTÄNDIG, da die Symmetrieachsen
> genau aufeinanderfallen. Bei einer Zweidrahtleitung
> kompensieren sich die Felder nur TEILWEISE, d.h. nur in
> bestimmten Richtungen.

Wenn man mit einer Stromzange, welche ja bekanntlich das Magnetfeld über 
einem stromführenden Kabel misst, über L und N misst, wird Strom I=0 A 
angezeigt. Von daher kann ich nicht verstehen, warum Du behauptest, dass 
sich die Magnetfelder bei einer Zweidrahtleitung (Netzkabel) im 
ungestörten Fall nur teilweise kompensieren.

Possetitjel schrieb:
>> Damit ein Schirm gegen induktive Kopplung wirkt, wird
>> er üblicherweise ja an beiden Enden an Erde (z.B. Gehäuse)
>> angeschlossen.
>
> Nee, so kann man nicht zwingenderweise argumentieren.

Diese Aussage steht so in jedem EMV-Buch und sollte dementsprechend auch 
stimmmen.

Possetitjel schrieb:
> Im Übrigen: Ein weiterer Leiter außen (Erde) würde ja die
> Strombilanz stören. Wo sollte dieser Strom herkommen, wenn
> sich doch schon die Ströme in L und N genau ausgleichen
> sollen?
> Sag jetzt nicht "Der wird induziert", denn auch ein
> Induktionsstrom hat irgendwo seinen Gegenspieler. Trafos,
> die aus Nichts einen Strom machen, gibts nicht.

Wir reden in meinem Beispiel ja vom gestörten Fall, bei dem sich die 
Magnetfelder in L und N nicht aufheben und dadurch im Schirm eine 
Spannung induzieren.

Meine eigentliche Frage zielt auf folgendes Beispiel ab: Ich habe ein 
Netzkabel, von dem Störungen ausgehen und im EMV-Raum von einer Antenne 
gemessen werden. Das Kabel sei der einzige Störer im gesamten Raum. Aus 
diesem Grund schirme ich das Kabel ab und schließe die Enden kurz. Dafür 
gibt es 2 Möglichkeiten:

1. Beidseitiger Anschluss des Schirms an eine großflächige Masseplatte
2. Beiseitiger Anschluss des Schirms an ein externes Kabel zur Bildung 
einer Kurzschlussschleife.

Was mich interessiert: Im idealen Fall wird der Schirm nach außen hin 
feldfrei. Dennoch fließt ein Strom durch den kurzgeschlossenen Schirm. 
Im Bereich des Schirms kompensiert dieser Strom mit seinem Magnetfeld 
das von L und N ausgesendete Störmagnetfeld. Aber dennoch fließt ein 
Strom in der Kurzschlussschleife (großflächige Masseplatte oder externes 
Kabel), von dem ein Magnetfeld mit der selben Frequenz wie das von L und 
N ausgehende Störmagnetfeld ausgesendet wird.

Mich interessieren die genauen Auswirkungen: Angenommen in Fall 2 
(externes Kabel) würde man das externe Kabel in direkter Nähe zum 
geschirmten Kabel verlegen. Würde die Schirmwirkung dann komplett 
zunichte gemacht werden und die Antenne die gleiche Störung empfangen, 
wie es bei einem ungeschirmten Kabel der Fall wäre?
Und was genau ändert sich hinsichtlich des von der Kurzschlussschleife 
ausgesendeten Magnetfelds wenn man den Strom im Schirm großfächig 
kurzschließt (z.B. über ein Gehäuse)? Hat das ausgesendete Magnetfeld 
dann eine viel geringere Reichweite und wird von der Antenne nicht mehr 
wahrgenommen?

von Possetitjel (Gast)


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Peter schrieb:

> Wenn man mit einer Stromzange, welche ja bekanntlich
> das Magnetfeld über einem stromführenden Kabel misst,

Nein.

Sprachliche Schlamperei. Die Stromzange misst nicht "das
Magnetfeld", sie misst die Durchflutung. Das ist das
Integral der Feldstärke nach dem Weg.

> über L und N misst, wird Strom I=0 A angezeigt. Von
> daher kann ich nicht verstehen, warum Du behauptest,
> dass sich die Magnetfelder bei einer Zweidrahtleitung
> (Netzkabel) im ungestörten Fall nur teilweise
> kompensieren.

Weil das ein Fakt ist.

Die magnetische Feldstärke einer von gleich großen
Hin- und Rückströmen durchflossenen Zweidrahtleitung
ist außerhalb der Drähte nirgendwo gleich Null.

Trotzdem kann natürlich das Umlaufintegral, d.h. die
Durchflutung gleich Null werden.

> Possetitjel schrieb:
>>> Damit ein Schirm gegen induktive Kopplung wirkt, wird
>>> er üblicherweise ja an beiden Enden an Erde (z.B. Gehäuse)
>>> angeschlossen.
>>
>> Nee, so kann man nicht zwingenderweise argumentieren.
>
> Diese Aussage steht so in jedem EMV-Buch und sollte
> dementsprechend auch stimmmen.

Auf der Ebene diskutiere ich nicht weiter. Ich muss hier
nichts beweisen.

> Im idealen Fall wird der Schirm nach außen hin feldfrei.
> Dennoch fließt ein Strom durch den kurzgeschlossenen
> Schirm. Im Bereich des Schirms kompensiert dieser Strom
> mit seinem Magnetfeld das von L und N ausgesendete
> Störmagnetfeld. Aber dennoch fließt ein Strom in der
> Kurzschlussschleife (großflächige Masseplatte oder
> externes Kabel), von dem ein Magnetfeld mit der selben
> Frequenz wie das von L und N ausgehende Störmagnetfeld
> ausgesendet wird.

Nutzlose Kette unbewiesener Behauptungen.
Ich bin raus.

von Günter Lenz (Gast)


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Peter schrieb:
>1. Beidseitiger Anschluss des Schirms an eine großflächige Masseplatte

Also beidseitige Erdung. Das ist der typische Fall einer Masseschleife,
oder auch Brummschleife genannt. Hier kann das Kabel Störungen abgeben
oder auch aufnehmen. Bei HF kann man dies unterbinden oder veringern,
in dem man Ferrit-Ringkerne übers Kabel schiebt oder mehrere Windungen
durch den Ringkern fedelt.

>Wir reden in meinem Beispiel ja vom gestörten Fall, bei dem sich die
>Magnetfelder in L und N nicht aufheben und dadurch im Schirm eine
>Spannung induzieren.

Dies ist aber nur möglich, bei beidseitiger Erdung, oder es irgendwo
noch einen anderen Stromweg gibt.

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