Eine Erdschleife (Ground Loop) entsteht, wenn mehrere Geräte innerhalb eines Mess- oder Automatisierungssystems über unterschiedliche Erdungspunkte miteinander verbunden sind. Zwischen diesen Erdungspunkten können geringe oder auch größere Potentialunterschiede auftreten, die zu unerwünschten Ausgleichsströmen führen.
In typischen Messanwendungen sind Sensoren, Messgeräte, Datenlogger, Steuerungen und Computer häufig sowohl über Signalleitungen als auch über ihre jeweilige Erdung miteinander verbunden. Befinden sich die Erdungspunkte nicht auf demselben elektrischen Potential, fließen Ausgleichsströme über die Signal- oder Kommunikationsleitungen. Diese Ströme können die eigentlichen Messsignale überlagern und dadurch Messfehler verursachen.
Potentialunterschiede können unter anderem entstehen durch:
- Große räumliche Entfernungen zwischen Anlagenteilen
- Leistungsstarke elektrische Verbraucher
- Elektromagnetische Felder benachbarter Anlagen
- Hochspannungsleitungen in der Umgebung
- Schalthandlungen in industriellen Netzwerken
- Blitz- und Überspannungseinwirkungen
Besonders bei der Erfassung kleiner Analogsignale, wie Temperatur-, Druck-, Kraft- oder Dehnungsmessungen, können Erdschleifen die Messqualität erheblich beeinträchtigen. Die Auswirkungen reichen von Signalrauschen und Offsetfehlern bis hin zu instabilen oder vollständig verfälschten Messwerten.
Ein wirksames Mittel zur Vermeidung von Erdschleifen ist die konsequente galvanische Trennung der Signalwege. Moderne Delphin Mess- und Datenerfassungssysteme verfügen über umfassende Potentialtrennungen an Ein- und Ausgängen. Dadurch werden unerwünschte Ausgleichsströme wirksam unterbunden und eine hohe Messgenauigkeit auch in anspruchsvollen Industrieumgebungen gewährleistet.
Zusätzlich empfiehlt sich der Einsatz von erdungsfreien Sensoren sowie eine fachgerechte Schirmung und Verdrahtung aller Signal- und Kommunikationsleitungen. Fehlerhafte Schirmungskonzepte oder mehrfache Schirmanschlüsse können selbst wiederum neue Erdschleifen verursachen.
Typische Folgen von Erdschleifen:
- Verfälschte Messwerte
- Signalrauschen und Störungen
- Drift und Offsetfehler
- Kommunikationsprobleme bei Bussystemen
- Instabile Mess- und Steuerungsprozesse
Maßnahmen zur Vermeidung von Erdschleifen:
- Einsatz galvanisch getrennter Messsysteme
- Verwendung erdungsfreier Sensoren
- Fachgerechte Schirmung von Leitungen
- Vermeidung mehrfacher Erdungspfade
- Sorgfältige Planung von Potentialausgleich und Erdung
Die Vermeidung von Erdschleifen ist ein wichtiger Aspekt der industriellen Mess- und Automatisierungstechnik. Nur durch eine saubere Erdungs- und Verdrahtungsstrategie können Messsignale zuverlässig erfasst und dauerhaft präzise ausgewertet werden.