April 2016
Elektrische installaties in elkaars nabijheid
NEN 1010: 2015 gaat behalve over veiligheid ook over functionaliteit en bedrijfszekerheid. Een belangrijk aspect hierbij is hoe verschillende elektrische systemen in elkaars nabijheid ongestoord kunnen functioneren. EMC is hierbij een specifiek onderdeel, vooral ook waar het bekabeling betreft.
Wellicht is het sommigen al opgevallen; de titel van NEN 1010 is veranderd van 'Veiligheidsbepalingen voor laagspanningsinstallaties' in 'Elektrische installaties voor laagspanning'. In de fundamentele uitgangspunten van NEN 1010: 2015 wordt
in bepaling 132.7 beschreven dat bij de keuze van het soort leidingsystemen en de wijze van installatie, rekening moet worden gehouden met elektromagnetische interferentie. Hieronder wordt verstaan dat het ene toestel, systeem of installatie het andere toestel, systeem of installatie niet mag beïnvloeden op een zodanige manier dat de werking ervan verstoord raakt. Het moet dus zo worden gemaakt dat ze onderling elektromagnetisch compatibel (EMC) zijn. Is er sprake van interferentie (storing), dan is er geen EMC.
Het koppelmodel
In NEN 1010, bepaling 33.2, staat beschreven dat elektrisch materieel dat wordt toegepast, in overeenstemming moet zijn met EMC-normen. Voor apparaten en systemen die als een stoorbron kunnen worden beschouwd zijn EMC-emissienormen van toepassing. De fabrikant heeft hierbij maatregelen getroffen om de emissie (de uitstraling) te beperken. Voor stoorgevoelige apparaten, zoals communicatie-, beveiligings-, geluids- en besturingssystemen, zijn EMC-immuniteitsnormen van toepassing. In apparaten in deze systemen heeft de fabrikant maatregelen getroffen om de immuniteit (ongevoeligheid) voldoende hoog te maken.
Elektrische toestellen, systemen en installaties zijn elektromagnetisch verdraagzaam (EMC) als de emissie beperkt is, de immuniteit voldoende hoog is en de koppelweg ertussen voldoet aan eisen. De koppelweg is datgene waardoor de stoorbron het stoorgevoelige materieel kan beïnvloeden. De koppelweg kan zijn: magnetische velden, elektrische velden, elektromagnetische velden, de gemeenschappelijke voeding en het gemeenschappelijke aardnet.
In de praktijk kan de koppelweg bijvoorbeeld worden gevormd door:
• de kabels van storende en stoorgevoelige systemen die foutief zijn geïnstalleerd;
• een te kleine afstand tussen stoorgevoelige en storende kabels en systemen (elektrische- en magnetische- en elektromagnetische velden);
• de netvoeding waarop het storende en stoorgevoelige systeem zijn aangesloten;
• het aardsysteem waarop zowel het storende als stoorgevoelige systeem zijn aangesloten;
• elektrische en magnetische velden door de lucht en het aardingsnetwerk waarvan beide gebruikmaken.
|
TRAINING EMC
SBK opleidingen biedt speciaal voor leden van UNETO-VNI verschillende trainingen aan met korting, waaronder een training EMC. www.sbkopleidingen.nl.
|
Afb. 1 (klik voor vergroting)
EMC-maatregelen
De manual van storende en stoorgevoelige apparatuur vormt een bron van informatie waarin bijvoorbeeld aansluitmethoden, afstanden, typen bekabeling en dergelijke, zijn voorgeschreven. Deze moeten uiteraard worden nageleefd.
Het probleem hierbij is dat een fabrikant vaak alleen eisen voorschrijft voor het installeren van zijn apparaat of systeem dat een stoorbron is of een stoorgevoelig toestel. De koppelweg wordt bepaald door de wijze van aanleg, ofwel door de ontwerper en de installateur. Om deze reden moet een installateur ook EMC-maatregelen toepassen wanneer zowel storende als stoorgevoelige systemen worden toegepast in hetzelfde object. In NEN 1010, bepaling 444, zijn hiervoor maatregelen beschreven.
Kabels of draden kunnen elkaar of door externe stoorbronnen worden beïnvloed door inductieve koppeling en capacitieve koppeling.
Inductieve koppeling
Onder inductieve koppeling wordt verstaan dat een wisselend magnetisch veld een spanning opwekt in een lus.
• Stoorbron: om elke stroomvoerende geleider ontstaat een magnetisch veld dat evenredig is aan de grootte van de stroom. Een grote AC-stroom veroorzaakt een sterk veranderend magnetisch veld. Een in-en-uitschakelende DC-stroom veroorzaakt ook een veranderend magnetisch veld. Een bliksemstroom (ontlading naar aarde) heeft een zeer hoge stroomwaarde in microseconden en veroorzaakt daardoor een zeer sterk veranderend magnetisch veld.
• Stoorgevoelig: draden die een lus vormen, gedragen zich als een 'ontvangstantenne'. Hoe groter de oppervlakte tussen de draden (en hoe groter de verandering van het magnetisch veld hierin) des te hoger de opgewekte spanning in de lus. Hierbij geldt: U = dφ / dt.
In NEN 1010 staat daarom beschreven dat er geen lussen moeten worden gemaakt in bedrading. Praktische maatregelen zijn:
• Om de emissie te beperken moeten de + en – geleider , de fase- en nulgeleider, en de geleiders in een 3-fasesysteem, bij elkaar liggen in hetzelfde kabeltraject, buis of koker. Hoe verder de aders van elkaar liggen, des te sterker is het magnetisch veld dat hierdoor ontstaat.
• Om de immuniteit te verhogen moeten er bij het aansluiten van stoorgevoelige kabelsystemen geen lussen tussen de aansluitdraden of krullen in draden worden gemaakt. Hoe groter namelijk de oppervlakte hiertussen, des te hoger de opgewekte spanning tussen de draden.
Afb. 2 (klik voor vergroting)
Capacitieve koppeling
Onder capacitieve koppeling wordt verstaan dat een elektrisch veld een spanning kan opwekken in een geleider.
• Stoorbron: als er een wisselspanning tussen twee geleiders is, dan ontstaat hiertussen een wisselend elektrisch veld waarvan de waarde evenredig is met de spanning en omgekeerd evenredig met de afstand.
• Stoorgevoelig: als een geleider in dit veld wordt gebracht, neemt deze geleider een potentiaal aan.
Praktische voorbeelden: op een kabel van een frequentieregelaar naar een motor staat een hoogfrequente spanning (zie figuur 4). Als hieraan parallel een draad wordt gelegd, dan staat er als gevolg van de capacitieve koppeling op deze draad dezelfde pulserende spanning.
Kabels scheiden
Als zowel storende voedingskabels als stoorgevoelige kabels (data, video, geluid, besturingstechniek, sensoren enzovoort) hetzelfde traject volgen moet een minimale scheidingsafstand (l) in acht worden genomen om interferentie te voorkomen. In NEN 1010, tabel 44.4, staan de minimale afstanden vermeld die moeten worden aangehouden als geen concrete informatie van de leveranciers van de apparatuur bekend is:
• in de openlucht tussen beide systemen (bijvoorbeeld samen in één goot): l > 20 cm;
• open metalen omhulling voor beiden: l > 15 cm;
• geperforeerde metalen omhulling om beiden: l >10 cm;
• dichte metalen omhulling om beiden: geen bijzondere eisen.
Een praktisch model is om storende, neutrale en stoorgevoelige kabels te scheiden waarbij het beste resultaat wordt bereikt wanneer elke categorie in een afzonderlijke metalen kabelgoot wordt geplaatst.
|
WEET U HOE HET ZIT?
In deze rubriek, tot stand gekomen in samenwerking met de vakspecialisten van UNETO-VNI, behandelen wij technische vragen die ondernemers hebben gesteld. Heeft u ook een technische vraag? Stuur hem dan naar media@technieknederland.nl
|
Tekst: Anton Kerkhofs
Fotografie: Industrie
Afb. 3 (klik voor vergroting)
Afb. 4 (klik voor vergroting)