EMC-koppelmodel.

Voor stoorgevoelige apparaten zijn immuniteitsnormen van toepassing. Hierin heeft de fabrikant maatregelen getroffen om de immuniteit voldoende hoog te maken. Dit zijn bijvoorbeeld toestellen en de daaraan aangesloten leidingen die juist met kleine spanningen (signalen) werken, bijvoorbeeld in communicatie-, beveiligings-, geluids- en besturingssystemen.
Fabrikanten beschrijven in de handleiding welke maatregelen rondom het toestel moeten worden getroffen om te voldoen aan de emissie- en/of immuniteitseisen. Voor een installateur is het belangrijk deze in het ontwerp en bij de installatie te integreren.

Het kan misgaan met de koppelweg bijvoorbeeld doordat:
• niet de juiste kabel met de juiste afscherming wordt toegepast,
• de kabels van storende en stoorgevoelige systemen te dicht bij elkaar liggen,
• afschermingen van leidingen niet correct worden aangesloten,
• de afstand tussen stoorgevoelige en storende apparaten te klein is,
• storende en stoorgevoelige systeem zijn aangesloten op dezelfde netvoeding,
• storende en stoorgevoelige systeem op hetzelfde aardsysteem zijn aangesloten,
• elektrische en magnetische velden spanning opwekken tussen geleiders onderling en/of geleiders en het aardvlak.

Magnetisch veld om stroomvoerende draad.

EMC-maatregelen in de praktijk

In Nen 1010, bepaling 133 en 134, staat beschreven dat elektrisch materieel moet worden geïnstalleerd volgens de instructies van de fabrikant. De handleiding van apparatuur vormt een bron van informatie. Aansluitmethoden, afstanden, typen bekabeling en dergelijke, staan hierin beschreven. Door deze te volgen wordt interferentie waarschijnlijk voorkomen.
Echter, een fabrikant beschrijft dat voor zijn apparaat of systeem. Hij weet niet wat het andere apparaat of systeem is. Ook weet hij niet wat de installateur heeft bedacht over het leidingtraject. De koppelweg wordt bepaald door de wijze van aanleg en aansluiten ofwel door de ontwerper en de installateur. Om deze reden moet een installateur ook EMC-maatregelen toepassen wanneer zowel storend als stoorgevoelig materieel worden toegepast in elkaars nabijheid. In Nen 1010, bepaling 444, zijn hiervoor maatregelen beschreven.
Leidingen kunnen door elkaar of door externe stoorbronnen worden beïnvloed door magnetische- en elektrische velden. Dit wordt respectievelijk inductieve koppeling en capacitieve koppeling genoemd.

Velden heffen elkaar gedeeltelijk op.

Leiding als stoorbron

Onder inductieve koppeling wordt verstaan dat een wisselend magnetisch veld een spanning kan opwekken in een lus. Om elke stroomvoerende geleider ontstaat een magnetisch veld dat evenredig is aan de grootte van de stroom. Bij een wisselstroom ontstaat een wisselend magnetisch veld, bij een gelijkstroom een permanent magnetisch veld. Dit veld verandert overigens wel bij het in- en uitschakelen van de installatie.
Als twee geleiders van hetzelfde circuit bij elkaar liggen, dan is de richting van het veld tegengesteld. De velden heffen elkaar dan gedeeltelijk op waardoor de emissie beperkt is. Hoe dichter de geleiders bij elkaar liggen, des te minder werkt de leiding als ‘zender’. Dit geldt zowel voor actieve geleiders onderling als ten opzichte van een aardvlak, zoals een de kabelgoot. In Nen 1010 staat daarom beschreven: geleiders die behoren tot hetzelfde stroomcircuit moeten bij elkaar liggen. Het is bijvoorbeeld niet toegestaan L1, L2 en PE in één kabel onder te brengen en L3 en N in een andere kabel. Een grote AC-stroom en een schakelende DC-stroom veroorzaken een sterk veranderend magnetisch veld.

Leiding stoorgevoelig

Geleiders die een lus vormen, gedragen zich als een ‘ontvangst-antenne’. Hoe groter de oppervlakte van de lus tussen de geleiders, en hoe groter de verandering van het magnetisch veld hierin, des te hoger de opgewekte spanning in de lus.

In formule: U = dφ / dt, waarbij dφ = verandering magnetisch veld, dt = verandering in de tijd (hoe hoger de frequentie des te kleiner dt en des te hoger de opgewekte spanning).

In Nen 1010 staat daarom beschreven dat er geen lussen moeten worden gemaakt in bedrading. Om de immuniteit te verhogen van gevoelige kabelsystemen, moeten de aders daarin zo dicht mogelijk bij elkaar liggen. Dit kan door aders te twisten; UTP-kabel toe te passen. Bij het aansluiten van de uiteinden van de kabel moet er ook naar worden gestreefd de aders zo dicht mogelijk bij elkaar te houden. Praktisch: geen lussen of krullen maken. Hoe groter namelijk de oppervlakte tussen geleiders, des te hoger de opgewekte spanning tussen de draadjes.

Opgewekte spanning in een lus.

Stoorbron

Onder capacitieve koppeling wordt verstaan dat een elektrisch veld een spanning kan opwekken in een geleider. Als er een wisselspanning tussen twee geleiders staat, dan ontstaat hiertussen een wisselend elektrisch veld, waarvan de waarde evenredig is met de spanning en omgekeerd evenredig met de afstand tussen de geleiders. Als in dit elektrisch veld een andere geleider wordt gebracht, veroorzaakt dat spanning op deze geleider. Dit fenomeen wordt capacitieve koppeling genoemd. Dit geldt zowel voor twee actieve draden onderling, als een actieve draad ten opzichte van de PE-geleider of een aardvlak (bijvoorbeeld een kabelgoot).

Afscherming

Een afscherming om een leiding kan de emissie van zowel elektrische- als magnetische velden verlagen. Om een stoorgevoelige leiding kan het de immuniteit verhogen. Niet elke afscherming is even efficiënt. Koper, aluminium en/of staal en de dikte daarvan hebben specifieke eigenschappen. In Nen 1010, bepaling 443.6, staan minimale scheidingsafstanden beschreven tussen leidingen.

Tekst en afbeeldingen: Anton Kerkhofs 

In deze rubriek, tot stand gekomen in -samenwerking met de afdeling Techniek & Markt van Techniek -Nederland, behandelen wij actuele technische onderwerpen waar installateurs in hun vak mee te maken kunnen krijgen. Heeft u ook een Hot topic? Stuur hem dan naar media@technieknederland.nl.