Pro zajištění nerušeného provozu přenosu elektrického signálu stanovuje evropská norma EN 61800-3 (červenec 2005) velikost maximální úrovně rušení systému pohonu. Maximální mezní hodnoty (kvazi-špičkové hodnoty) pro úroveň rušení rozhlasového rušivého napětí jsou pro pásmo 0,15MHz až 30MHz a pro rušivé elektromagnetické vyzařování pro pásmo 30MHz až 1GHz pokaždé tyto - pro kategorii C1: Obytné oblasti a pro kategorii C3: Průmyslová oblast. Tyto mezní hodnoty EMC musí dodržovat elektrické systémy pohonů s proměnnými otáčkami. Přitom se rozlišuje mezi systémy pohonů v obytných a průmyslových oblastech.

Současně platí různé mezní hodnoty EMC. Tak musí tepelné oběžné čerpadlo řízení frekvenčním měničem v obytné oblasti splňovat přísnější požadavky podle C1 oproti měniči v průmyslové oblasti podle C2. Předpokladem pro úspěšné splnění normy však je, aby tuto normu splňovaly také namontované vodiče. To je možné pouze s pomocí dobře stíněných vodičů a ve speciálních případech ještě prostřednictvím dodatečné montáže síťových filtrů. Nevýhodou systémů s frekvenčními měniči jsou ale právě silná rušivá elektromagnetická pole. Příčinou těchto rušivých polí jsou extrémně krátké zapínací a vypínací doby tranzistorů IGBT v oblasti nanosekund a v taktovací frekvenci výstupního napětí frekvenčního měniče, které se pohybuje do max. 20kHz. To vede k vysokému podílu harmonických složek sinusového výstupního napětí měniče. Následkem silného elektromagnetického vyzařování (kde jako hlavní zdroj rušení působí zejména napájecí vodiče motorů) dochází ke značným rušením v rozvodné síti, v zařízeních a při přenosu dat.

Namáhání přepětími

Základní harmonický signál, jehož napětí je přiváděno z frekvenčního měniče na motorový napájecí vodič, má totiž sinusový průběh od 0 do 400Hz v souladu s požadavky na otáčky motoru. Při změně charakteristické impedance na začátku a konci motorového napájecího vodiče vznikají rázové vlny, při kterých dochází k přepětím následkem odrazů harmonických složek. To se děje jen tehdy, když je délka motorového připojovacího vodiče delší než vlnová délka harmonického kmitání. U krátkých délek vodičů, tedy pokud je délka vodiče kratší než vlnová délka, dochází k rozkmitávacím procesům na výstupu frekvenčního měniče. To má za následek, že se vyskytují napětí, která jsou dvojnásobkem až trojnásobkem napětí motoru a jež pak jako napěťové špičky pravidelně zatěžují izolace motorového připojovacího vodiče a závitů cívek motoru. Proto musí být izolace motorového připojovacího vodiče dimenzována tak, aby se mohly vyskytovat napěťové špičky rovné dvoj až trojnásobku jmenovitého napětí. Následkem vysokých kmitočtů na výstupu měniče vznikají vysoké kapacitní svodové proudy. Tyto vysokofrekvenční kapacitní pracovní proudy následně tečou přes stínění a skříňku motoru do země a určují také průřez stínících opletení a přípojů stínění. Stínění musí být konstruováno tak, aby se nadměrně nepřehřívalo protékajícím proudem.

Dále dochází vlivem velkých zemních kapacit, především u dlouhých délek vodičů, k velkým jalovým proudům, které zatěžují frekvenční měnič tak, že následkem nadproudového omezení měniče již nemůže být k motoru přenášen potřebný činný výkon.

Tyto proudy pak již nejsou na motoru k dispozici při tvorbě točivého momentu a současně tečou jako velké svodové proudy přes stínění a pak přes části motoru do země. Tyto rušivé proudy mohou protékat také kuličkovými ložisky hřídele motoru. Tím může dojít ke značnému poškození kroužků kuličkového ložiska, což se projeví menšími důlky. Aby se kompenzovaly popsané nevýhody techniky frekvenčních měničů, nabízí firma Helukabel motorové připojovací vodiče s optimální konstrukcí. Tyto speciální konstrukce zahrnují typové řady Topflex-EMC a Motorflex- EMC. Pomocí dvojitého stínění ze speciální hliníkové fólie a optimálního stínícího opletení z pocínovaných měděných drátků se stupněm pokrytí cca 80% jsou splňovány požadavky EMC podle EN 61800-3. Vysokou EMC v kmitočtové oblasti od 30MHz do 1GHz lze prokázat s pomocí srovnávacích měření rušivého elektromagnetického vyzařování na nestíněných připojovacích vodičích a na stíněných připojovacích vodičích pro EMC firmy Helukabel. Pro dolní kmitočtovou oblast od 1MHz do 30MHz je možné dokladovat vysokou EMC stíněných vodičů pro EMC prostřednictvím měření, která poskytují extrémně nízký vazební odpor. Vazební odpor je považován za kritérium účinnosti stínění určitého elektrického stínění. Čím menší je vazební odpor, tím menší je rušivé napětí rozhraní napájecího zdroje a tím lepší je i účinek stínění. Výsledek měření rušivé úrovně v laboratoři EMC jednoznačně ukazuje, že u motorových připojovacích vodičů pro EMC firmy Helukabel s optimálním stíněním nejsou překračovány mezní hodnoty intenzity rušivého pole podle EN 61800-3.

Důkaz prostřednictvím měření EMC

Nestíněné vodiče oproti tomu překračují intenzitami rušivých polí především u hlubokých (velmi nízkých) kmitočtů mezní hodnoty pro průmyslovou oblast a velmi výrazně pro obytnou oblast. Na nízkých kmitočtových rozsazích mezi 1MHz a 30MHz byl naměřen nízký vazební odpor, který způsobuje malou intenzitu rušivého pole v okolí. To zaručuje nízkou intenzitu rušivého pole pro rozhlas v kmitočtové oblasti od 1MHz do 30MHz. Izolace žil motorového připojovacího vodiče by měly být z elektricky vysoce kvalitního polyetylenu (PE). Tloušťka stěny PE izolace je speciálně dimenzována tak, aby odolávala permanentním napěťovým špičkám o dvojnásobné hodnotě jmenovitého napětí měniče.

Jmenovité napětí: U0 = 600V,
Nejvyšší přípustné provozní napětí: Ub = 1.200V

Většinou je výstup frekvenčního měniče ještě dodatečně opatřen elektrickým filtrem, který odfiltruje vysokofrekvenční harmonické složky a vyhladí tak napěťové špičky. Prostřednictvím nízké relativní permitivity εr = 2,3 speciální PE izolace žil (2Y) se u motorových připojovacích vodičů pro EMC dosahuje ve srovnání se staršími motorovými připojovacími vodiči s PVC izolací nižší provozní kapacita a kapacita stínění. To má za následek podstatné snížení kapacitních rušivých proudů, čímž je umožněn přenos výkonu mezi měničem a motorem s malými ztrátami. Dále je díky vysoké kvalitě PE izolace zajištěna dlouhá životnost vodiče. Prostřednictvím symetrického uspořádání žil s třemi napájecími žilami a ochranným vodičem rozděleným na třetiny (3 + 3 žilová konstrukce), jako u vodičů typu Topflex EMC 3 PLUS a Motorflex EMC 3/3, je možné tyto vlastnosti ještě zlepšit. Tím se sníží provozní kapacita, indukčnost a kapacitní rušivé proudy. To ještě výrazněji zlepšuje přenos výkonu z frekvenčního měniče na vstup motoru.