Electromagnetische Compatibiliteit «EMC» Merlin Gerin Square D Telemecanique

Transcriptie

1 Electromagnetische Compatibiliteit «EMC» Merlin Gerin Square D lemecanique

2 Deze tekeningen zullen u helpen de verschillende paragrafen van dit document eenvoudig te vinden. HOOFDSTUK HOOFDSTUK Type Bron Overdracht Type van de storing Type Bron Overdracht Aardingssysteem Bron van de storing Type Source Bron Overdracht Voeding Overdracht van de storing Type Bron Transmission Overdracht Kast Aarde Type Bron Overdracht Kabels Bekabelingsregels Massa Type Bron Overdracht Kabelbanen Kabels Type Bron Overdracht Verbindingen Filters Type Bron Overdracht Filters Overspanningsbegrenzers Ferrietkernen Type Bron Overdracht Ferrietkernen

3 ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC) Inhoudsopgave HOOFDSTUK Beschrijving van elektromagnetische compatibiliteit verschijnselen Voorwoord...- Frequentie afhankelijk gedrag van elektrische geleider...- Gedrag van een inductantie en een capaciteit gerelateerd aan frequentie Elektromagnetische compatibiliteit van een systeem De ElektroMagnetische Compatibiliteit: EMC Toepassingsgebied Typen van elektromagnetische storing Definitie van elektromagnetische storing Bronnen van elektromagnetische emissie Laagfrequent «LF» storingen Hoogfrequent «HF» storingen Harmonischen Transiënten Elektrostatische ontladingen Storingen in laagspanningsvoeding Bronnen van elektromagnetische storing Schakelen van inductieve belastingen met contacten Schakelen van inductieve belastingen met halfgeleiders...- Elektrische motoren Fluorescentie verlichting Puntlassen Spectraal vergelijk van de verschillende storingen Overdracht van elektromagnetische storing Koppeling: Algemene informatie Geleidingskoppeling...- Stralingskoppeling Ontkoppelen van storing Inhoud -

4 ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC) Inhoudsopgave Aarde Algemene definitie Regels voor aardaansluiting in elektrische installaties Elektrische aardaansluitingen Schematische weergave van aardrangschikking Aarde en elektromagnetische compatibiliteit Massa Algemene definitie Specifieke definitie voor elektrische installaties Massaverbindingen en veiligheid van personen en goederen Massa s en elektromagnetische compatibiliteit Lussen tussen massa s Massalussen Vermijd aarding van de geleidende delen in stervormige configuratie Kabels Frequentie afhankelijk gedrag van een geleider Lengte en doorsnede van een geleider Het antenne-effect van een geleider Groen/geel, PE/PEN geleider Verbinding tussen massa s Filters Functie van een filter Verschillende typen filters Ferrietkernen Index aan het eind van het document Inhoud -

5 ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC) Inhoudsopgave HOOFDSTUK Bereiken van elektromagnetische compatibiliteit in een installatie Voorwoord...- De EMC procedure...- Ontwerpen van een nieuwe installatie of een uitbreiding...-4 Onderhoud van een installatie of verbeteren van het bestaande machinepark...-5 Verbeteringen aan een bestaande installatie...-6 De regels van de kunst...-7 Betreffende onderwerpen...-7 Aardingssysteem...-8 Introductie...-8 Gebouw...-9 Uitrusting/machine...- Kast...- Elektrische verbinding...- Verbindingen tussen massadelen...-4 Voeding...-8 Analyse...-9 chnische specificaties...-9 Isolatie door transformator...-9 Stroomstelsels...-0 Stroomstelsels: EMC prestaties...- Verdeling in de installatie...-4 Aarden van transformatorafscherming...-5 Kast...-6 Analyse...-6 Aard-/referentievlak...-8 Kabelingangen...-8 Plaatsing van kabels...-8 Inhoud -

6 ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC) Inhoudsopgave Verlichting...-9 Plaatsen van componenten...-9 Kabels...- Classificatie van signalen...- Keuze van kabels...- Prestaties van kabels in het kader van EMC...-4 Bekabelingsregels...-6 De tien geboden...-6 Kabelbanen Kabelgoten Aansluitingen aan kasten Positie van de kabels Eindaansluitingen Onjuiste methoden van het plaatsen van kabels Aanbevolen methoden van het plaatsen van kabels...-5 Verbindingen...-5 Type en lengte van de aansluiting...-5 Het maken van een verbinding...-5 vermijden valkuilen Aansluiten van afscherming Filters Plaatsing in kasten De montage van filters Aansluiten van de filters Overspanningsbegrenzers Overspanningsbegrenzers of ontstoringsfilters voor spoelen Ferrietkernen...-6 Index aan het eind van het document Inhoud - 4

7 ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC) Inhoudsopgave HOOFDSTUK EMC normen, faciliteiten en tests Normen...- Inleiding...- Drie soorten EMC normen...- De normerende instellingen...- CISPR publikaties...- Voorbeelden van CISPR publikaties van toepassing op onze produkten...-4 IEC publikaties...-5 CENELEC publikaties...-8 EMC faciliteiten en tests...-9 Index aan het eind van het document Inhoud - 5

8 Beschrijving EMC verschijnselen HOOFDSTUK Type Bron Overdracht BESCHRIJVING VAN ELEKTROMAGNETISCHE COMPATIBILITEIT VERSCHIJNSELEN

9 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Voorwoord In dit hoofdstuk worden de verschijnselen behandeld die veroorzaakt worden door hoogfrequente «HF» stromen en spanningen. Deze verschijnselen hebben een grote invloed op de prestaties en het gedrag van een elektrische installatie. Het begrijpen van deze verschijnselen is van groot belang om uiteindelijk optredende problemen op te lossen. De verschillende verschijnselen worden in de volgende voorbeelden beschreven.

10 Beschrijving EMC verschijnselen Voorwoord Type Bron Overdracht Frequentie afhankelijk gedrag van een elektrische geleider ,5 00 Impedantie 0 Ω 00 0, mω 0 mω Ω 0 Hz mm,5 mm 5 mm Laagfrequent bereik ; ; ; ; ; ; ; Hz khz MHz Hoogfrequent bereik Frequentie Karakteristieke impedantie van een elektrische geleider met lengte L = meter Wij kunnen constateren dat de impedantie van een geleider zeer snel toeneemt als de frequentie van het te geleiden signaal toeneemt. (impedantie Ω) Z = K (constante ) x f ( frequentie Hz) Voor laagfrequent signalen «LF» (voorbeeld Hz) ==> De impedantie van de geleider is van ondergeschikt belang ==> de doorsnede van de geleider is bepalend Voor hoogfrequent signalen «HF» (f > 5 MHz) ==> De impedantie van de geleider is bepalend ==> de lengte van de geleider is bepalend ==> de doorsnede van de geleider is van ondergeschikt belang

11 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Voorwoord Gedrag van een inductantie en capaciteit gerelateerd aan frequentie Z = πlf hoogfrequent «HF», de impedantie van een geleider neemt sterk toe. ==> De lengte van de geleider is niet meer verwaarloosbaar ==> Vervorming van het signaal (amplitude, frequentie...) Z = hoogfrequent «HF», de impedantie van een capaciteit neemt sterk af. πcf ==> De capacitieve inkoppeling wordt groter ==> Optreden van lekstromen in een installatie ==> Het storen van het gewenste signaal wordt gemakkelijker Z = impedantie L = inductantie C = capaciteit f = frequentie van het signaal Voorbeeld: geleider Koper (Cu) Isolatie Massa ;; Vervangingsschema laagfrequent «LF» Z <<< Z >>> U;;Massa Vervangingsschema hoogfrequent «HF» Z >>> Z <<< U;;Massa 4

12 Beschrijving EMC verschijnselen Elektromagnetische compatibiliteit van een systeem Type Bron Overdracht De ElektroMagnetische Compatibiliteit: EMC De normen definiëren Elektro Magnetische Compatibiliteit (EMC) als: Het in staat zijn van een onderdeel, apparaat of systeem om in zijn elektromagnetische omgeving naar wens te functioneren, zonder hierbij zelf ontoelaatbare elektromagnetische storingen aan deze omgeving toe te voegen. paraat X Apparaat M Aparaat A Emissie A Signaal A ==> B Apparaat B Apparaat Elektromagnetische omgeving Susceptibiliteit B 5

13 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Elektromagnetische compatibiliteit van een systeem Toepassingsgebied Een systeem bestaat uit onderdelen (actuatoren, motoren, opnemers...), die samengevoegd zijn om een specifieke functie te vervullen. Uit elektromagnetisch oogpunt bestaat een systeem uit elementen, die met elkaar in contact staan en uit een voedingsdeel. De elektrische voeding, de verbindingen tussen de verschillende onderdelen en het toegepaste materiaal maken deel uit van het systeem. Storingsniveau immuniteitsmarge Susceptibiliteitsniveau niveau van storing waarbij problemen in het functioneren van apparatuur en systemen optreedt. Immuniteitsniveau niveau van storing, die te doorstaan is door apparatuur en systemen (ongevoeligheidsgrens). Niveau van elektromagnetische compatibiliteit niveau van storing waarbij verwacht wordt probleemloos te kunnen functioneren in een bepaalde omgeving 0 Emissiegrens niveau van veroorzaken van storing, die niet overschreden mag worden door het apparaat. Dit alles betekent dat: Het apparaat dient een bepaalde immuniteit te bezitten, opdat deze niet gestoord wordt door zijn elektromagnetische omgeving Het apparaat mag maar een bepaalde hoeveelheid van storing afgeven aan de omgeving, opdat andere apparaten in de omgeving niet gestoord worden. 6

14 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht Definitie van elektromagnetische storing Alle elektromagnetische verschijnselen, die de prestaties van een apparaat, installatie of systeem verminderen. Een elektromagnetische storing kan een elektrische ruis, een ongewenst signaal of een wijziging van overdracht zijn. Opnemer PLC Elektromagnetisch veld API 0 0 Gewenst signaal Elektromagnetische storing Werkelijke status van de uitgang Status van de uitgang gezien door de PLC Een elektromagnetische storing, bestaat zoals de naam al voorstelt uit een elektrisch veld E, opgewekt door een potentiaalverschil en een magnetisch veld H ontstaan door geleiding van een stroom door een geleider. Elektro..Magnetisch Elektrisch veld Magnetisch veld Ongewilde elektromagnetische storing is simpelweg een ongewenst elektrisch signaal bovenop een gewenst elektrisch signaal. Dit ongewenste signaal verspreidt zich door geleiding in kabels en straling door de lucht. 7

15 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Typen van elektromagnetische storing Bronnen van elektromagnetische emissie Industrieel EM emissie Natuurlijk Opzettelijk Onopzettelijk Radiozenders levisiezenders Walky-talky Draagbare telefoons Radarinstallaties Etc... Materiaalbewerkingmachines: -> Lassen, solderen, etc -> Inductie ovens -> Plasma lassen -> Etc... Per ongeluk Kortsluiting Aardsluiting Continu Veroorzaakt door de normale werking van de apparatuur. Alle schakelende elementen (mechanische contacten, vermogenstransistoren, etc.) zoals: relais, geschakelde voedingen, contactoren, collectormotoren, onstekingen van verbrandingsmotoren, dimmers, etc. Fluorescentie verlichting Apparatuur met klokschakelingen (PC, PLC, etc) Etc... 8

16 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht Laagfrequent «LF» storingen Frequentiebereik: 0 frequentie -5 MHz De laagfrequente storingen in een installatie treden meestal op als geleider gebonden storing. Duur: vaak lang (enkele tienden van milliseconden) In sommige gevallen is dit verschijnsel van permanente aard (harmonischen) Energie: de energiewaarde van de geleide storing kan hoog zijn en hierdoor kan storing of zelfs beschadiging van de aangesloten apparaten optreden. (Energie ) W (J) = U (V) I (A) t (S) Hoogfrequent «HF» storingen Frequentiebereik: frequentie 0 MHz. De hoogfrequente storingen in een installatie treden meestal op als stralingsstoring Duur: hoogfrequente pulsen met een tijdsduur < 0 ns. In sommige gevallen kunnen deze verschijnselen permanent optreden (gelijkrichter,...). Energie: De uitgestraalde energie van de storing is over het algemeen zeer laag en kan problemen opleveren in omliggende apparaten. 9

17 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Typen van elektromagnetische storing Harmonischen Een periodiek signaal met een willekeurige vorm is wiskundig opgebouwd uit verschillende sinusvormige signalen. Deze sinusvormige signalen hebben verschillende amplituden en frequenties die een meervoud zijn van de frequentie van de grondgolf. Grondgolf: de laagste frequentie met het gewenste signaal De opbouw van een periodiek signaal verloopt via een FOURIER-reeks Sinusvormige grondgolf (voorbeeld 50Hz) Voorstelling in de tijd e Harmonische (sinusvorm f = x50 = 50 Hz) t Zichtbaar signaal op de oscilloscoop Voorstelling in spectraallijnen 0 A Grondgolf Zichtbaar signaal op de spectrum-analyser 5 A e Harmonische 50 Hz 50 Hz Frequentie Rang Hoger harmonische storingen zijn storingen in het laagfrequent gebied «LF» en zijn hierdoor over het algemeen geleider gebonden storingen. 0

18 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht Distorsie factor Met de hoger harmonische distorsie factor kan de afwijking van een signaal worden berekend ten opzichte van het signaal van de grondgolf (rang ) TDH % = Deze distorsie factor is ook op eenvoudigere wijze te benaderen: TDH Σ H Hi n H i H = amplitude van hoger harmonische van rang i = amplitude van de grondgolf (rang ) Σ som van de amplituden van de hoger harmonischen met een rang > amplitude van de grondgolf of harmonische met de rang Hoger harmonischen met een rang groter dan 40 hebben een verwaarloosbaar effekt op de distorsie factor berekening, echter niet op de installatie. Opwekking Alle niet-lineaire elementen nemen een niet-sinusvormige stroom op, waardoor hoger harmonische stromen ontstaan. Golfvorm van de opgenomen stroom t Opgenomen stroom van een fluorescentie lamp Het voedende net zal deze hoger harmonische stromen omzetten in hoger harmonische spanningen afhankelijk van de impedantie van het voedende net. U = ZI Deze hoger harmonische spanningen worden door het voedende net geleid, waardoor elders aangesloten ontvangers gestoord kunnen worden.

19 Type Bron Overdracht Typen van elektromagnetische storing Harmonischen (vervolg) Opwekkers van hoger harmonischen zijn onder andere; - inverters, choppers - gelijkrichters: elektrolyse, soldeer machines - inductie ovens - elektronische softstarters - elektronische snelheidsregelaars voor gelijkstroomstroommotoren - frequentieregelaars voor asynchrone en synchrone motoren - huishoudelijke apparatuur zoals televisietoestellen, gasontladingslampen, etc. - verzadigde magnetische circuits (transformatoren, etc). Deze apparatuur wordt meer en meer toegepast en de te besturen vermogens worden groter en groter, waarmee uiteraard ook de storingen toenemen.

20 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht Apparatuur gestoord door harmonischen Apparatuur Problemen Synchrone machines:... Extra opwarming Transformatoren:... Asynchrone machines:... Geleiders:... Computers:... Vermogenselektronica:... Condensatoren:... Regeleenheden, tellers:... Extra opwarming en verliezen. Gevaar voor optreden van verzadiging Pulserend koppel, extra opwarming voornamelijk voor kortsluitankermotoren met diepe rotorinkepingen. Verhoging van de ohmse en diëlektrische verliezen Functionele problemen tengevolge van pulserend koppel van de motor in de schijfleeseenheid. Problemen gerelateerd aan de signaalvorm: commutatie, synchronisatie, etc. Opwarming, snelle veroudering, kans op resonantie in het circuit, etc. Verkeerde metingen, ongewilde werking, verlies van nauwkeurigheid, etc.

21 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Typen van elektromagnetische storing Transiënten Transiënte storingen zijn impulsen, die opgepikt kunnen worden door elektrische circuits en welke aan kunnnen worden getroffen op voedingskabels en controle- en signaalingangen van elektrische en elektronische apparatuur. Karakteristieken van transiënten volgens de IEC Belangrijke eigenschappen van deze storingen zijn: - Zeer korte stijgtijd 5 ms - Pulsduur 50 ms - Herhalingsverschijning: puls-trein gedurende ongeveer 5 ms - Herhalingsfrequentie: opeenvolgende puls-treinen elke 00 ms - Lage energieinhoud.0 - Joule - Hoge amplitude van de overspanning 4 kv Voorbeeld: U Puls t Voorstelling in de tijd 00 ms 5 ms Herhalingsperiode hangt af van de amplitude van testspanning U Puls-trein t 5 ms Lengte van een puls-trein Tijd tussen twee opvolgende puls-treinen 00 ms 4

22 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht U Spectrale voorstelling... Frequentie Hz F 0 F F... Afhankelijk van de aard van de transiënten kan het spectrum breedbandig zijn (0-00 MHz of meer) Oorzaak Transiënten worden veroorzaakt door vaak schakelen van mechanische en in het bijzonder elektronische schakelaars. Als een schakelaar schakelt verandert de spanning over de aansluitingen zeer snel van de nominale waarde naar nul en omgekeerd. Dit veroorzaakt plotselinge hoge variaties in spanning (dv/dt), die verder geleid worden door kabels. Belangrijke bronnen Blikseminslag, aardfouten, commutatiefouten inductieve circuits (relaisspoelen, elektroventielen, etc.). Transiënten zijn hoogfrequent «HF» storingen. Ze worden geleid via geleiders, maar worden eveneens eenvoudig verspreid door straling. 5

23 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Typen van elektromagnetische storing Elektrostatische ontladingen De term elektrostatische ontlading staat voor pulsvormige stromen die door een object vloeien, die met de aarde verbonden is. Deze stromen vloeien indien het object direct of indirect in contact treedt met een object, die een hoog potentiaal ten opzichte van aarde bezit. Karakteristieken van elektrostatische ontladingen volgens IEC Belangrijke eigenschappen van deze storingen zijn: - Zeer korte pulsstijgtijd ns - Pulsduur 60 ns - Zeldzame aard van het verschijnsel: ontlading - Zeer hoge spanning bij het begin van de ontlading tot 5 kv of meer Voorbeeld: Piek 00 % 90 % Voorstelling in de tijd tot 0 ns tot 60 ns 0 % t 0 ns 60 ns tr = 0,7 tot ns U Spectrale voorstelling Breedband spectrum (0 tot 000 MHz of meer) F 0 F F Frequentie Hz 6

24 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht Oorzaak Elektrostatische ontladingen zijn het resultaat van uitwisseling van elektronen tussen materialen of tussen het menselijke lichaam en deze materialen. Dit verschijnsel wordt vermeerderd door de combinatie van synthetisch materiaal en een droge atmosfeer. Belangrijke oorzaken De ontlading kan het resultaat zijn van een oplading zoals bijvoorbeeld een persoon, die over een tapijt loopt (uitwisseling van elektronen tussen persoon en materiaal) of van de kleding van een persoon zittend op een stoel. Ontladingen kunnen zich voordoen tussen een persoon en een object of tussen twee elektrostatisch geladen objecten. Voltage (kv) Voorbeeld: kantoren zonder luchtvochtigheidsregeling (winter) Wol Synthetische materialen Anti-statisch materiaal Relatieve vochtigheid (%) 5 % 5 % Maximale waarden van elektrostatische spanning, die kunnen worden opgewekt door verschillende materialen. Effecten Het effect van elektrostatische ontladingen van gebruiker naar apparatuur kan variëren van eenvoudige storing tot vernietiging van het apparaat. Elektrostatische ontladingen zijn hoogfrequent «HF» type storingen, die zich vooral verspreiden via geleiding, echter welke ook simpel overgedragen kunnen worden naar andere geleiders door straling. 7

25 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Typen van elektromagnetische storing Storingen in laagspanningsvoeding Spanning: fluctuaties, onderbreking, spanningsdalen, spanningspieken Frequentie: variaties Golfvorm: harmonischen, transiënten, draagstromen Fasen: onbalans Vermogen: kortsluitingen, overbelastingen (effecten op de spanning) Deze zijn voornamelijk laagfrequent «LF» type storingen. U U < 0 % U > % U < 0 % U > 0 % t flikkeren korte onderbreking spanningsfluctuatie spanningspieken spanningsdalen overspanning Enkele voorbeelden van storingen in de laagspanningsvoeding 8

26 Beschrijving EMC verschijnselen Typen van elektromagnetische storing Type Bron Overdracht Consequenties Geen effect op de apparatuur Flikkeren van verlichting Uitschakeling van hogesnelheidsrelais; kan ernstige problemen opleveren in de procesbesturing Voedingsonderbreking (als (U > 0 %) Verlies van remwerking in motoren Verzeker een voldoende immuniteit voor PLC, sensoren, etc. Vergroting van de slip van asynchrone motoren Verlies van de voedingsspanning Vernietiging van elektronische apparatuur Moet absoluut rekening mee worden gehouden bij het ontwerpen van elektronische apparatuur Meestal geen effect op elektrische apparatuur Gebruikelijke naam Spannings fluctuaties Flikkeren Spanningspiek Spanningsdal/-dip Korte spanningsonderbreking Overspanning Amplitude van de variatie U < 0% (langzame variatie) CEI 8 IEC IEC U > % U < 0% (snelle variatie) 0% U 00 IEC U = 00% U > 0% Tijdsduur van de fout ms Spanningsonderbrekingen en -dalen zijn: impuls: < 0 ms kort: 0 tot 00 ms kort: 0 ms - mn lang: 0, s - mn permanent: > mn pulsvormig Oorzaak Lasmachines Zware belastingen, die veelvuldig starten (compressoren, liften, etc) Schakelen van zware belastingen (starten van zware motoren, elektrische ketels en ovens, etc.) Inschakelen van: (inschakelstromen van 8-0 In) Grote motoren en vliegende herstart Grote transformatoren Grote condensatorbatterijen op het hoofdverdeelbord Kortsluiting in laagspanningsvoeding (voedingsonderbreking ten gevolge van uitschakelen van een beveiliging) Inschakelen van: (inschakelstromen van 8-0 In) Grote motoren en «vliegende herstart» Grote transformatoren Grote condensatorbatterijen bij hoofdverdelers als t 0 ms --> tijdelijk verschijnsel Per ongeluk (verkeerde aansluitingen) Schakelen in het middenspanningsnet 9

27 Beschrijving EMC verschijnselen Type Source Bron Overdracht Bronnen van elektromagnetische storing Schakelen van inductieve belastingen met contacten Schakelelementen met contacten Deze term is van toepassing op onderdelen die ontworpen zijn voor het maken of onderbreken van één of meer elektrische circuits met gebruikmaking van contacten. Oorzaak van de storing Het gedrag van het elektrisch contact en de ontstane storing hangt af van de aard van de belasting. Gedrag bij weerstandsbelasting Schakelen van een ohmse belasting wekt weinig of geen storing op. Gedrag bij inductieve belasting L (spoel) Voorbeeld van een inductieve belasting: Elektromagneet van een contactor (spoel), remmen, etc. 0

28 Beschrijving EMC verschijnselen Bronnen van elektromagnetische storing Type Source Bron Overdracht Nominaal bedrijf Een contact die een inductieve belasting voedt zal geen storing genereren in nominaal bedrijf. Schakelen van een inductieve kring Onderbreken van een inductieve kring veroorzaakt de volgende verschijnselen over de klemmen van het contact: - Een grote overspanning welke leidt tot een mogelijke vlamboog en diëlektrische overslag - Gedempte oscillatie van de spanning met een oscillatiefrequentie afhankelijk van de aangesloten inductieve belasting. V Spanning over de klemmen van een contact na afschakeling van een inductieve belasting. - 0 KV t ms - ms Herhaaldelijk overslag door lucht tussen de contacten De afstand tussen de contacten is te groot om een overslag door de lucht te bewerkstelligen Uitschakeling van een 9A~ contactor zonder piekbegrenzing Toepassing in vermogenskringen Het bedienen van een schakelaar, contactor, vermogensschakelaar, etc. in voedingscircuits genereert transiënte storingen. Voorbeeld: schakelen van condensatoren (arbeidsfactor compensatie), afschakeling van een vermogensschakelaar in geval van kortsluiting, enz. Ondanks de amplitude van de geschakelde stromen leiden de verschijnselen, ontstaan door deze handelingen, meestal tot weinig storing. De energieinhoud van deze storing is meestal hoog, echter de schakelpieken worden gekarakteriseerd door vloeiende golffronten (dit wordt veroorzaakt door het afvlakkende effect van kabels en grote tijdsconstante van de belasting, etc).

29 Beschrijving EMC verschijnselen Type Source Bron Overdracht Bronnen van elektromagnetische storing Uitgestraalde storingen Spanningspieken variëren van -0 kv en vergroten afhankelijk van de snelheid van de openende contacten. vens zijn de spanningspieken afhankelijk van de opgeslagen energie in het circuit. Voorbeeld: 50 mj voor een kleine AC contactor 0. J voor een kleine DC contactor 0 J voor een grote DC contactor Het frequentiespectrum van de uitgestraalde storing varieert van enkele khz tot enige MHz. Effecten op de installatie Deze storingen hebben geen effect op conventionele elektrische installaties. Deze storingen kunnen effecten hebben op sommige elektronische circuits: In geleidende vorm Verspreiding van transiënten gesuperponeerd op de voeding. Deze kunnen onjuist ontsteken van thyristoren, triacs, etc veroorzaken en kunnen overschakelen van gevoelige ingangen of zelfs vernietiging van deze bewerkstelligen. Schakelpieken op de voeding ten gevolge van uitschakeling van een 9 A~ contactor In stralende vorm Deze hoogfrequent storingen kunnen storen op een vrijstaand naburig circuit (geleiders in dezelfde kabelgoot, geleiders op een print, etc). Deze storing kunnen ook inkoppelen op telecommunicatie apparatuur (televisie, radio, etc.).

30 Beschrijving EMC verschijnselen Bronnen van elektromagnetische storing Type Source Bron Overdracht Schakelen van inductieve belastingen met halfgeleiders Deze term heeft betrekking op alle elektronische componenten, die ontworpen zijn om stromen te voeren en/of te onderbreken door middel van een halfgeleider component in een elektrisch circuit G B B Thyristor Transistor IGBT IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor In sommige opzichten zijn deze componenten zeer snelle schakelaars, waarbij sluiten of openen van de schakelaar afhangt van het signaal aangeboden op de stuuringang, namelijk de base of de gate van het betreffende component. Prestatie van de verschillende componenten Indicatie-waarden Thyristor Transistor IGBT Isolatie-spanning (max),6 kv, kv, kv Maximaal te geleiden stroom,5 ka 500 A 400 A (te schakelen) (te schakelen) Schakelfrequentie khz 5 khz 0-0 khz

31 Beschrijving EMC verschijnselen Type Source Bron Overdracht Bronnen van elektromagnetische storing Schakelen van inductieve belastingen met halfgeleiders (vervolg) Praktijkvoorbeeld Optredend verschijnsel Het sluiten of openen van een elektrisch circuit veroorzaakt plotselinge wijzigingen van de stroom door of de spanning over de aansluitklemmen van het circuit. Dit resulteert in steile flanken van de spanning (dv/dt) over de aansluitklemmen van het circuit, wat tot storing leidt. U t dv dt Storende signalen Er worden twee typen storingen opgewekt: - laag-frequent harmonischen: 0 khz... - laag- en hoog-frequent transiënten: tot 0 MHz... Deze treden als geleidings- en stralingsstroring op. Effecten Optreden van storingen in gevoelige apparatuur zoals meetsystemen, radio-ontvangers, telefoons, sensoren, regeleenheden, etc. 4

32 Beschrijving EMC verschijnselen Bronnen van elektromagnetische storing Type Source Bron Overdracht Elektrische motoren Roterende machines Roterende machines (elektrische motoren) vormen een belangrijke bron van geleidings-en stralingsstoring. Voorbeeld: DC collector motor Optredende verschijnselen Gedurende normaal bedrijf (motor continu draaiend) hangt de graad van optredende storing af van het toegepaste motortype. Inductiemotoren (asynchrone motoren) leveren relatief weinig storing op. Motoren met borstels en collectoren genereren transiënten met grote flanksteilheden (hoge dv/dt) door optredende commutatie. V Spanning over de klemmen van een contact na afschakeling van een inductieve belasting. Motor - 0 KV t ms Herhaaldelijk overslag door lucht tusen de contacten. - ms De afstand tussen de contacten is te groot om een overslag door de lucht te bewerkstelligen. Borstel DC-commutatie 5

33 Beschrijving EMC verschijnselen Type Source Bron Overdracht Bronnen van elektromagnetische storing Elektrische motoren (vervolg) Echter asynchrone motoren kunnen wel storing op leveren in geval van: Magnetische verzadiging van de motor De belasting wordt hierdoor niet-lineair en veroorzaakt harmonischen Aanlopen van de motor (starten) De hoge aanloopstromen (6 tot 0 maal In) kunnen spanningsschommelingen veroorzaken. Storende signalen - Laagfrequent harmonischen - Schommelingen op de voedingsspanning (spanningsdalen, etc.) - Laag- en hoogfrequent transiënte storingen, mogelijk hoger dan 00 MHz - Elektrostatische ontladingen veroorzaakt door opbouw van elektrostatische energie ten gevolge van wrijving tussen verschillende materialen. 6

34 Beschrijving EMC verschijnselen Bronnen van elektromagnetische storing Type Source Bron Overdracht Fluorescentie verlichting Deze term geldt voor alle verlichting, die werkt volgens het principe van een elektrische boog die wisselend aan- en uitschakelt. Bron Zelfs wanneer fluorescentie verlichting voorzien is van compensatie, is de opgenomen stroom niet sinusvormig. Opgewekte storing De stroom is rijkelijk voorzien van harmonischen, voornamelijk de e harmonische ( x 50 Hz of x 60 Hz etc.). Storing zal gegenereerd worden over een breed frequentiebereik (0 tot 00 khz of zelfs 5 MHz). Deze laag-frequent «LF» storingen worden meestal via geleiding verspreid. Vorm van de opgenomen stroom t 7

35 Beschrijving EMC verschijnselen Type Source Bron Overdracht Bronnen van elektromagnetische storing Puntlassen Dit beslaat alle las- en soldeerapparatuur. Principe Puntlassen wordt gerealiseerd door een grote stroom (~ A) te voeren door twee delen die aan elkaar moeten worden gelast. De optredende temperatuur is hoog genoeg om de beide delen aan elkaar te bevestigen. I = 0000 A Optredende storingen Harmonische spanningen: khz Sterke magnetische velden die storing van inductieve benaderingsschakelaars kunnen veroorzaken. 8

36 Beschrijving EMC verschijnselen Bronnen van elektromagnetische storing Type Source Bron Overdracht Spectraal vergelijk van de verschillende storingen Schakelen van een inductieve belasting khz MHz GHz Motoren Fluorescentie verlichting Puntlassen Gelijkrichters Voedingsspanning schakelen Computers (klokfrequentie) Elektronische snelheidsregelaars Geleide storing Uitgestraalde storing 9

37 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Transmission Overdracht Overdracht van elektromagnetische storing Identificeren van de koppelingswijzen van de verschillende storingen is een essentieel aspect van een correcte analyse van de EMC verschijnselen. Koppeling: Algemene informatie De koppelweg is de connectie waarmee de EM storingen invloed uitoefenen op gevoelige apparatuur. Bron Storing Koppeling Gevoelige apparatuur Voorbeeld installatie: Storing Voeding Storing Elektronica DDP Sensor Storing Storing Motor Storing Parasitaire capaciteit Z Koppeling door de constructie 0

38 Beschrijving EMC verschijnselen Overdracht van elektromagnetische storing Type Bron Transmission Overdracht Indien gevoelige apparatuur (lage immuniteit) aangesloten is op een voeding, waarop naast deze apparatuur tevens andere uitrustingseenheden zijn aangesloten, kan opgewekte storing van verschillende vermogensonderdelen (motoren, ovens, etc.) over de voedingslijnen naar de gevoelige apparatuur worden geleid. Er bestaat een ander type geleidingskoppeling in massa- en aardcircuits. Massa-aansluitingen zijn allen meestal gekoppeld aan de constructie van de installatie en uiteindelijk verbonden met aarde middels geleiders, die een impedantie ongelijk aan nul bezitten. Dit veroorzaakt een potentiaalverschil tussen massa- en aardaansluitingen en tussen massa-aansluitingen onderling. Deze potentiaalverschillen veroorzaken parasitaire stromen door de verschillende circuits. Koppeling door stralingsstoring kan tevens storingen in naburige apparatuur veroorzaken.

39 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Transmission Overdracht Overdracht van elektromagnetische storing Geleidingskoppeling Geleidingsstoring wordt geleid door een elektrische geleider, zoals: - Interne voedingsverbindingen of distributie systeem - Besturingsbedrading - Datatransmissielijnen, bussystemen, etc. - Aardkabels (PE, PEN,etc.) - Aarde - Parasitaire capaciteiten, etc. Geleide storing Voedingsnet Distributie-systeem Geleiders Apparatuur beïnvloed door storing Principe Een (gewild of ongewild) signaal kan op twee manieren over een twee geleiders systeem worden verplaatst: - Differential Mode - Common Mode

40 Beschrijving EMC verschijnselen Overdracht van elektromagnetische storing Type Bron Transmission Overdracht Differential Mode Differential mode (of seriële) stromen vloeien door één van de geleiders, vervolgens door de apparatuur waar wel of geen storing optreedt en vloeien vervolgens door de andere geleider terug. Elektronica U U = differential-mode spanning Opnemer Common mode Common mode stromen vloeien door al de geleiders in dezelfde richting en keren via parasitaire capaciteiten en de massa-aansluitingen terug. Elektronica Opnemer ;;;; U Cp = Parasitaire capaciteit U Cp U = common-mode spanning + Common-mode storingen zijn over het algemeen het grootste probleem in EMC, omdat de route van deze storing moeilijk te ontdekken is.

41 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Transmission Overdracht Overdracht van elektromagnetische storing Stralingskoppeling Storing in de vorm van straling legt zijn weg af door de omgeving (lucht, etc.). Toepassingsvoorbeeld: Kast Storende apparatuur Apparatuur beïnvloed door storing "Vermogens"kabel "Stuur"kabel (laag niveau) Belasting Apparatuur beïnvloed door storing Apparatuur beïnvloed door storing 0 0 Principe Afhankelijk van de aard van de uitgestraalde storing zijn er twee typen van mogelijke koppeling. - Inductieve koppeling - Capacitieve koppeling 4

42 Beschrijving EMC verschijnselen Overdracht van elektromagnetische storing Type Bron Transmission Overdracht Inductieve koppeling Een stroom I door een geleider wekt een magnetisch veld op rond deze geleider. De stroomsterkte moet voldoende hoog zijn; meestal worden magnetische velden opgewekt door vermogenskabels (met stroomsterkten >0 A). Een veranderend magnetisch veld in een geleiderlus of wikkeling met een oppervlakte S zal een wisselspanning U over de uiteinden van deze lus induceren. Schematische weergave Variërende stroom Geleiderlus H U Variërend magnetisch veld Oppervlakte Capacitieve koppeling Tussen elektrische circuits (kabels, componenten, etc.) en andere naburige circuits (geleiders, massa, etc.) bestaat altijd een bepaalde parasitaire capaciteit. Het variabele potentiaalverschil tussen circuits zal een stroom doen vloeien van de ene naar het andere circuit door het isolatie materiaal (lucht,etc.), waardoor een parasitaire capaciteit gevormd wordt. Deze parasitaire stroom zal toenemen als de frequentie van de spanning over deze parasitaire capaciteit toeneemt. I = U Z Z = Cω I = UC Π f k I = kf 5

43 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Transmission Overdracht Overdracht van elektromagnetische storing Stralingskoppeling (vervolg) (Metalen) transportband ;; Rol Constructie S Massa d Cp U Variabel Elektrisch circuit 0v + Cp = Parasitaire capaciteit De waarde van de parasitaire capaciteit tussen beide circuits is: - Evenredig met de oppervlakte (S) van de tegenover elkaar liggende circuits - Omgekeerd evenredig met de afstand (d) tussen de twee circuits Hoewel de parasitaire capaciteit tussen de cicuits verwaarloosbaar is bij 50 Hz, wordt deze capaciteit belangrijker bij hoge frequentie «HF» en veroorzaakt een niet juist functioneren van de installatie. 6

44 Beschrijving EMC verschijnselen Overdracht van elektromagnetische storing Type Bron Transmission Overdracht Een aantal bronnen van elektromagnetische storing: W Klok harmonischen Radio-interferentie ;; ;; Walkytalky ; ; m Elektronische uitrusting Booglassen Lasmachine Ontdooiapparatuur Elektrische oven Vermogenskabels en zware motoren 7

45 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Transmission Overdracht Overdracht van elektromagnetische storing Ontkoppelen van storing Isolatietransformatoren Transformator Symbool BF Isolatie HF Standaard Enkel scherm Primeur Pirmair Secundair Secundair OK OK Onvoldoende Gemiddeld Dubbel scherm Primair Common-mode scherm TN-S Nul OK Goed PE Transformatoren Kunnen worden toegepast om de aardingssituatie van de installatie te wijzigen Verzorgen alleen een galvanische scheiding voor lage frequentie «LF» Een transformator met een dubbel scherm is benodigd indien een voldoende galvanische scheiding bij hoge frequentie «HF» vereist is. Blokkeren common-mode stromen en leiden deze af naar aarde Kunnen worden toegepast om aardlussen te onderbreken Uitleg van het verschijnsel = ongewilde stroom Ongewilde storing Primaire fase Fase Nul Fase Nul Secundair Verstoorde apparatuur 8

46 Beschrijving EMC verschijnselen Overdracht van elektromagnetische storing Type Bron Transmission Overdracht Primaire/secundaire isolatie weerstand 0 MΩ Verwaarloosbare parasitaire capaciteit Gelijkstroom of lage frequentie «LF» (50 Hz, etc) Hoge frequentie «HF» De isolatieweerstand tussen de primaire en de secundaire windingen is kortgesloten door de parasitaire capaciteit tussen beiden. Parasitaire capaciteiten 50 pf voor kleine transformatoren, > nf voor grote transformatoren (> 500 VA). nf levert een impedantie op van 00 Ω bij een frequentie van MHz. Consequenties Een storing van het transiënte type zoals een schakelpiek met korte flanksteilheden kan op deze manier eenvoudig overgezet worden naar de secundaire zijde van de transformator, waar storing van de aangesloten apparatuur kan optreden. Optocoupler Ongewilde storing Verstoorde apparatuur Het verschijnsel is hetzelfde als bij de transformator, hoewel de laagfrequent «LF» impedantie en het hoogfrequent gedrag beter zijn dan bij de transformatoren. 9

47 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Aarde Symbool: Voor de strekking van dit document betekent de term aarde alle geleidende, niet-toegankelijke of ondergrondse delen. Hoewel deze definitie niet officieel is, is het hiermee wel mogelijk de aarde en massa-aansluitingen in een installatie beter aan te duiden. Algemene definitie De aarde van onze planeet wordt in sommige elektrische toepassingen als een conventionele «0 V» referentie gebruikt. De elektrische geleidbaarheid (welke sterk varieert) geleidt van nature uit stromen of wordt door de mens gebruikt om stromen te geleiden Toepassingen: Regels voor een aardaansluiting in elektrische installaties Herinnering Elke stroom, die de aarde intreedt moet deze weer verlaten om terug te keren naar zijn bron. Verdeling van de stroom ten gevolge van een directe bliksem-inslag in de aard elektrode (storende elektrostatische ontladingen vanuit de atmosfeer naar de aarde). Geleiding van stromen tussen twee punten van een transmissie netwerk, die door bliksem in het aardoppervlak geïnduceerd worden. In een TT systeem vormt de aarde tussen de aard-aansluiting van de voeding en de aard-aansluiting van de installatie, de geleiding voor de lek- of foutstromen van de installatie. De metalen constructiedelen van de installatie worden eveneens met de aarde verbonden, dit om personen (en dieren) te beschermen tegen elektrische schokken veroorzaakt door indirect contact. Elektrische aardaansluitingen De eisen voor deze aansluitingen (ten behoeve van de bescherming van personen) in het kader van de distributie-systemen in gebouwen staan vermeld in de IEC 64 en IEC 04. Voor een gegeven installatie is het noodzakelijk een enkele en goede aardaansluiting te hebben. Goede aardaansluiting, omdat de ontladingen van bliksem in sommige gevallen stromen kunnen laten vloeien van 0 to 0 ka in een aarde met een variable weerstand ( 5 tot 0000 Ω.m) zonder grote schade aan te richten aan de aardaansluiting. Een enkele aardaansluiting, omdat de hoge variabele weerstand van de aarde onder deze extreme situaties, hoge vernietigende potentiaalverschillen tussen verschillende aardaansluitingen kan opwekken. Onder normale omstandigheden kunnen tussen verschillende aardaansluitingen ten gevolge van lek- of aardstromen van de installatie, onaanvaardbare storingen ontstaan. 40

48 Beschrijving EMC verschijnselen Aarde Type Bron Overdracht (A) (B) (C) (D) (E) Schematische weergave van aardrangschikking Bliksemafleiding. Vermaasd, ondergronds aardsysteem met speciale aansluitingen aan het eind van de bliksemafleider. Aardgeleider van de installatie aangesloten aan de PE (of PEN) geleiders van de gehele installatie. Met elkaar verbonden geleidende delen van een deel van de installatie, verbonden met metalen structuur of andere vermaasde elementen (E). Overbrugging tussen bliksemafleiders, onderling verbonden geleidende delen en dichtstbijzijnde metalen structuur, dit om vonkoverslag te voorkomen (brandgevaar). A A D E F E C B Aarde en elektromagnetische compatibiliteit Zoals reeds vermeld, speelt de aarde een belangrijke rol in het afleiden van bliksemontladingen, echter moeten zwerfstromen door vermogenskabels geëlimineerd worden. Voor andere EMC verschijnselen (zoals transiënten, hoogfrequent «HF» stromen of stralende velden) zullen aardaansluitingen, waarvan de lengte en de oriëntatie (ster netwerk of parallel aan actieve geleiders) een hoge impedantie voor hoge frequenties «HF» vormen, onbruikbaar zijn zonder de toepassing van een systeem van onderling verbonden geleidende delen. 4

49 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Massa Symbool: Algemene definitie Massa is een equipotentiaalpunt of -vlak, die dient als referentie voor een circuit of systeem en wel of niet verbonden is met aarde. Opmerking: Een massa-aansluiting, die opzettelijk een specifiek of variabel potentiaal bezit, moet een specifieke isolatie en aansluiting hebben. Specifieke definitie voor elektrische installaties Een massa-aansluiting is elk geleidend deel van het apparaat, uitrusting of installatie, die niet onder spanning staat gedurende normaal bedrijf, maar wel onder spanning zou kunnen staan in geval van een fout. Voorbeelden van massa-aansluitingen (geleidende delen): metalen constructie van een gebouw (frame, pijpen, etc.). machine uitrustingen. metalen schakelkasten, ongeverfde bodemplaten. metalen kabelgoten. behuizing van verschillende elementen (transformator behuizing, koellichaam van PLC, etc.). groen/geel geleiders (PE/PEN) van de aardaansluiting. Massaverbindingen en veiligheid van personen en goederen De eisen van de IEC 64 en de nationale tekst, die gelden voor voor een bepaalde installatie beschrijven de constructiemaatregelen waarmee gegarandeerd voldaan wordt aan de veiligheidseisen. Ongeacht het aardingsstelsel zijn groen/geel, PE-geleiders of veiligheidsaarde, met een gedefinieerde waarde, benodigd voor de verbindingen tussen de massa s en de aarde zodat: Bij normaal bedrijf of in een foutsituatie: ==> Grote lekstromen worden uitgesloten (beveiliging van materiaal). ==> Geen gevaarlijke spanning ontstaat tussen massa s, massa en bodem of metalen constructie (beveiling van personen). De veiligheid van een installatie gaat boven alles, daardoor mogen onderhoudswerkzaamheden aan de massa-aansluitingen niet tot gevolg hebben dat: ==> de PE geleider losraakt van de massa. ==> een verhoogde impedantie op een PE aansluiting ontstaat. 4

50 Beschrijving EMC verschijnselen Massa Type Bron Overdracht Massa s en elektromagnetische compatibiliteit Rekening houden met HF verschijnselen Systematisch en rigoureus goede verbindingen tussen alle massa s maken LF en HF equipotentiaal vereffening van massa s Goed EMC gedrag Correct functioneren van apparatuur in de installatie Voorbeeld: bij de netfrequentie (50 of 60 Hz) Laag-frequent «LF» prestaties Potentiaalvereffening van de massa s door middel van een groen/geel (PE/PEN) geleider is voor laag-frequent toepassingen voldoende. 4

51 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Massa Hoog-frequent prestaties Zoals reeds eerder aangegeven in de paragraaf over aarding speelt de aarde een bescheiden rol in het kader van de EMC verschijnselen. Dit in tegenstelling tot de massa s in de directe omgeving van elektronische apparatuur, die functioneren als referentie vlak voor hoog-frequent «HF» verschijnselen (als ook voor aspecten bij 50/60 Hz frequentie) vooropstellend dat het probleem van equipotentiaalbinding tussen de verschillende delen is opgelost. De massa-aansluiting in sterconfiguratie vormen in sommige gevallen hoge HF impedanties tussen twee punten. Dit heeft tot gevolg dat grote lekstromen potentiaalverschillen tussen twee punten opwekken en (in het TN-C systeem) voortdurende stromen in de PEN geleider doen optreden. Hierdoor is het noodzakelijk (zonder afbraak te doen aan de rol van de PE-geleider) om zoveel mogelijk extra verbindingen te maken (middels geleiders anders dan groen/geel), waarvan de doorsnede niet kleiner is dan de kleinste doorsnede van de PE-geleider verbonden met het desbetreffende geleidende deel (massa). Deze verbindingen dienen zo dicht mogelijk bij de aanraakbare geledende delen van schakelelementen, kabelgoten, bestaande of opzettelijk toegevoegde metalen structuren, etc. te worden gerealiseerd. Afscherming, common-mode circuits van filter eenheden, etc zullen op deze worden aangesloten. Een fijnmazig netwerk van equipotentiaalverbindigen tussen de aanraakbare geleidende delen zal ontstaan, waarmee voldaan kan worden aan de EMC eisen. In sommige uitzonderlijke gevallen (geïnduceerde stromen bij netfrequentei, potentiaal verschil, etc.) moet een juiste massa-aansluiting worden gerealiseerd (bijvoorbeeld middels HF / LF condensatoren, etc.). Lekstromen in de installatie Daar de afstand tussen de massa en het elektrische circuit van een installatie klein is, kunnen door de aanwezige parasitaire capaciteiten tussen beiden ongewenste stromen door apparatuur en geleidende delen gaan vloeien. In sommige gevallen kan dit resulteren in onjuist functioneren van de installatie (uitschakeling van differentiaalbeveiligingssystemen, etc.). Zie hiervoor de paragraaf over koppelmogelijkheden (stralingsstoring, capacitieve koppeling). 44

52 Beschrijving EMC verschijnselen Massa Type Bron Overdracht Cp = parasitaire capaciteit Massa/aanraakbaar geleidend deel (apparatuur) Cp Elektrisch circuit 0v + Z Groen/geel geleider Massa s moeten op de juiste wijze worden verbonden om bij lage frequenties «LF» goede persoonsbeveiliging, etc. te realiseren en bij hoge frequenties «HF» een goed EMC-gedrag te kunnen hebben. Dit kan alleen technisch en economisch realiseerbaar zijn als: - deze zaken reeds in de ontwerpfase van een installatie onder de loep worden genomen. - de HF aspecten van een installatie ook zorgvuldig worden beschouwd. 45

53 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Massa Lussen tussen massa s Een lus tussen massa s is het oppervlak ingesloten tussen de verbindingsdraden van de massa s. Kast ; Lus Machine Apparaat ; Lussen tussen massa s zijn het resultaat van systematisch verbindingen plaatsen om potentiaalvereffening in een installatie te realiseren. Het is van zeer groot belang om een groot aantal verbindingen tussen de massa s te hebben om hiermee het oppervlak van de lus zoveel mogelijk te verkleinen. 46

54 Beschrijving EMC verschijnselen Massa Type Bron Overdracht Massalussen Een massalus is het oppervlak ingesloten door functionele kabels (voedings-, stuur- en communicatiekabels, etc.) en de massa in de direkte nabijheid. Kast Voedingskabel S Apparaat ;; ;;; Kast Apparaat ;;;; Voedingskabel S Machine ;; Stuurkabel ;;; Machine S Het aantal massalussen is gelijk aan het aantal functionele kabels. Het is van groot belang het oppervlak van deze massalussen te verkleinen. Dit is mogelijk door de kabels over hun gehele lengte zo dicht mogelijk langs de massa te voeren. De massalussen zijn de voornaamste bron van EMC problemen, koppeling van uitgestraalde storing is in deze lussen zeer effectief. 47

55 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Massa ;; ;; ;; Kast Vermijd aarding van de geleidende delen in stervormige configuratie Grote oppervlakten van massalussen Kast ;;; ; Z ;; ;;Storende kabel Kast Kast Storende kabel Grote lengte Z U hoog Laag-signaal kabel Z Hoge gemeenschappelijke impedantie Het is van groot belang om aarding in stervorm te vermijden. Slechts een systematische en correcte onderlinge verbinding van de massa s kan leiden tot een goede «HF» potentiaalvereffening. 48

56 Beschrijving EMC verschijnselen Kabels Type Bron Overdracht Frequentie afhankelijk gedrag van een geleider Het niveau van EMC in een installatie is afhankelijk van de koppeling tussen de verschillende circuits van de installatie. De koppeling tussen de verschillende circuits hangt direct af van de impedantie tussen de circuits. De gebruikte geleiders en hun ruimtelijke positie hebben een doorslaggevende invloed op het elektromagnetische gedrag van de installatie ,5 00 Impedantie 0 Ω 00 0, mω 0 mω Ω 0 Hz mm,5 mm 5 mm Laagfrequent bereik ; ; ; ; ; ; ; Hz khz MHz Hoogfrequent bereik Frequentie Karakteristieke impedantie van een elektrische geleider met lengte L = meter Bij 00 khz hebben twee geleiders van mm, die parallel gepositioneerd zijn een lagere impedantie dan een 5 mm geleider ==> voordeel van getwiste geleiders. 49

57 Beschrijving EMC verschijnselen Type Bron Overdracht Kabels Laag-frequentie «LF» prestaties Bij lage frequentie, wordt de stroom gevoerd door de gehele geleiderdoorsnede, bij hoge frequentie wordt het zogenaamde skin effect van doorslaggevende aard. Dit skin effect betekent dat de hoogfrequente stroom alleen gevoerd wordt door het buitenste oppervlak van de geleiderdoorsnede. Bij lage frequentie «LF» (50 Hz - 60 Hz) speelt de doorsnede van de geleider een belangrijke rol. Hoog-frequentie «HF» prestaties Bij hoge frequentie «HF» (F >... 5 MHz...) - De omtrek van de geleider speelt een belangrijke rol (skin effect) - De doorsnede van de geleider is relatief onbelangrijk - De lengte van de geleider is doorslaggevend (a) Z (b) Z (c) Z (d) Z4 De verschillende situaties: a: Z, kabel in de lucht (inductantie per lengte-eenheid : L H/m. b: Z, kabel gemonteerd op een metalen vlak. c: Z, metalen raster met kontakt bij elk kruispunt(b.v. betonijzerraster). d: Z4, metalen plaat. Voor een vastgestelde bepaalde lengte geldt dat de verschillende impedanties als volgt variëren Z >Z >Z >Z4 50