Elektromagnetische Interferenz

In der Energietechnik können gemäß der Ausführungen im Artikel „Der elektromagnetische (Im-)Puls“ (EMP) beim Betrieb von elektrischen Anlagen mitunter elektromagnetische Störungen auftreten, die zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit bis hin zum vollständigen Ausfall eines oder mehrerer elektronischer Geräte in der unmittelbaren Umgebung der Störungsquelle führen können und auch als Interferenzen bezeichnet werden.

Die hier betrachtete physikalische Interferenz (von lat. inter = „zwischen“ und ferre = „tragen / bringen“ beschreibt eine Überlagerungserscheinung beim Zusammentreffen von zwei oder mehr elektromagnetischen Wellen oder Wellenzügen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Dies sind im Wesentlichen die Kenngrößen bezüglich der Frequenz, der Amplitude und der Phase von sich räumlich ausbreitenden periodischen (Schwingung) oder einmaligen ([Im-]Puls) Veränderungen des Gleichgewichtszustands eines Systems.

Durch die Überlagerung (Superposition; „Summe“) mehrerer elektromagnetischer Wellen und die damit einhergehende, in der Regel ungewollte wechselseitige Beeinflussung von elektrisch betriebenen Komponenten können sich ihre Amplituden (Schwingungauslenkungen) zur gleichen Zeit an manchen Punkten im Falle einer Wellenkohärenz gegenseitig verstärken (konstruktive Interferenz), und sich im Gegensatz dazu an anderen Punkten wiederum gegenseitig abschwächen. Mathematisch können ihre Auslenkungen während ihrer gegenseitigen Durchdringung gemäß deren Vorzeichen bei linearen Wellenbeziehungen addiert bzw. voneinander subtrahiert werden. Egalisieren sich die Schwingungen vollständig, so spricht man von destruktiver Interferenz.

Elektromagnetische Felder im Funkfrequenzbereich werden von elektrisch betriebenen Geräten durch Aussendung, Ausstrahlung und / oder Induktion emittiert. Im Haushalt sind dies zum Beispiel Computer, Handys, Leuchtstoffröhren, Glühbirnen oder Mikrowellenherde, während im gewerblich-industriellen Bereich Mobilfunkantennen, Hochspannungsleitungen, Elektromotoren und -generatoren oder Fernseh- und Rundfunksender angeführt werden können. Natürliche elektromagnetische Quellen sind beispielsweise atmosphärische Ereignisse wie Sonneneruptionen (vgl. Art. „Sonnenstürme“), Blitze und Polarlichter. Die Strahlungsemission in Form der Abstrahlung elektromagnetischer Energie durch Elektrogeräte oder Anlagenteile in die Umgebung kann dabei leitungsgebunden oder kontakt- bzw. drahtlos erfolgen.

Eine elektromagnetische Störung (auch „Funkstörung“) von elektrischen Schaltkreisen ist auch unter der Abkürzung EMI (Elektromagnetische Interferenz, engl.: Radio Frequency Interference, RFI) geläufig, wobei die Internationale Elektrotechnische Kommission (engl.: International Electrotechnical Commission, IEC) diese als die „Verschlechterung der Leistung von Geräten oder Übertragungskanälen oder eines Systems aufgrund einer elektromagnetischen Störung“ definiert hat. Zur initialen Erfassung und anschließenden Messung der Abstrahlung elektromagnetischer Energie in die Umgebung kommen in der betrieblichen Praxis unter anderem Breitbandantennen zur Anwendung.

Um die Anfälligkeit von Bauteilen oder Systemen gegenüber elektromagnetischen Interferenzen zu reduzieren und somit deren elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu erhöhen, können darin zusätzliche elektrische Komponenten wie Leitungsfilter, Kondensatoren, Spulen oder geeignete Abschirmmaterialien verbaut werden. Die Europäische EMV-Richtlinie 2014/30/EU definiert die elektromagnetische Verträglichkeit als „die Fähigkeit eines Betriebsmittels, in seiner elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für andere Betriebsmittel in derselben Umgebung unannehmbar wären.“

Weiterführende Informationen zu diesem Thema finden sich auf dieser Internetseite unter anderem im Beitrag „Elektromagnetische Strahlenbelastung“.