Rittal, workshop EMC - veldgebonden EMC voor industriële installaties volgens EMC-richtlijn...

Workshop

EMC

Voorjaar 2016

1

KASTSYSTEMEN STROOMVERDELING KLIMATISERING IT-INFRASTRUCTUUR SOFTWARE & SERVICE

Theo Gerritzen / Product Manager

Kastsystemen / voorjaar 2016

Rittal – The System.Faster – better – everywhere.

Workshop EMC

2




Mysterie rond haperende deurvergrendeling

Emmeloord opgelost25 oktober 2011 om 09:59 uur - Emmeloord

Inspecteurs van Agentschap Telecom hebben vorige week het

mysterie rond de haperende deurvergrendeling in Emmeloord

opgelost. Diverse autobezitters ondervonden op de Zuiderkade

in Emmeloord storing bij het openen van hun autoportier met

behulp van de afstandbediening.

De oorzaak van de storing bleek een kassasysteem van een

winkel aan de Zuiderkade, dat gebruik maakte van verkeerde

software. Door deze verkeerde software zonden twee

barcodescanners continu uit in dezelfde frequentieband als

waarin de draadloze autosloten werken. De leverancier van de

kassa heeft direct andere software op de kassa geïnstalleerd

en hiermee de storing verholpen.

1/83

3


Agenda

• Inleiding

• Wat is EMC/CE?

• Beschermklasse volgens IP

• Materiaalkeuze

• Mechanische en

EMC-eigenschappen

• Elektromagnetische afscherming

• Dempingsmeting

• EMC-opbouw

• Kabelinvoer en contactering van de

afscherming en installatieopbouw



4


Cito Benelux (Holding)

NL NLNL

- opgericht in 1978

- ruim 240 werknemers

- financieel-,automatiserings en personeelsmanagement

- logistiek- en kwaliteitsmanagement



2/83

5


Kastsystemen



Lessenaarsystemen

Speciale wensen

Draagarmsystemen

Wand-/vloerkasten

Bedieningsbehuizingen

Compacte behuizingen

Electronic Packaging Systems

Kastsystemen

6


Klimatisering

Koelien met omgevingslucht Koelaggregaten

Vloeistofkoeling IE

Vloeistofkoelsystemen

Vloeistofkoeling IT

Outdoor-klimatisering

Verwarmingen Systeemtoebehoren

Theo Gerritzen / voorjaar 2016

3/83

7


Stroomverdeling



RiLine60Ri4Power

UPS-systemenLastscheiders en stroken

8


IT- Infratructuur



4/83

9




De schaalbare IT-oplossing voor nu en in de toekomst

10


Outdoor-behuizingen

• Wandbehuizingen

• Compacte kasten

• Basic-behuizingen

• Toptec

• Containers



5/83

11


• Invloeden op het goed functioneren:

• - Externe invloeden

Waarom elektrische toestellen in een kast?



12


• Invloeden op het goed functioneren:

- Interne invloeden

Waarom elektrische toestellen in een kast?



6/83

13


Relevante productnormen voor schakelkasten

• EN 62 208 lege kasten corrosie bestendigheid (geen EMC)

• EN 61 439 - 1 schakel en besturingskasten (EMC -tabel J.3)

• EN 60 529 vocht- en stofbescherming (IP codering)

• EN 62 262 mechanische vastheid (3e IP cijfer)

• ------------------------------------------------------------------------------------------



Installatie NPR-IEC/TR 61000-5-2 praktijkrichtlijn EMC-installatie en aarding

14




7/83

15


EMC in elektrische installaties hulp voor installateur

en ontwerper praktijkrichtlijn NPR-IEC/TR 61000-5-2

NEN heeft de Nederlandse praktijkrichtlijn NPR-IEC/TR 61000-5-2 'Elektromagnetische

compatibiliteit (EMC) - Deel 5: Installatie- en mitigatierichtlijnen - Sectie 2: Aarding en

bekabeling' uitgebracht. Dit is de Nederlandse vertaling van de internationale IEC-publicatie met

hetzelfde nummer.

NPR-IEC/TR 61000-5-2 geeft aanbevelingen voor de aarding en bekabeling van elektrische en

elektronische systemen en installaties om EMC te waarborgen. Deze aanbevelingen zijn bestemd voor

zowel installateurs als ontwerpers en gebruikers. Fabrikanten van gevoelige apparatuur of juist sterk

stralende toestellen en systemen kunnen deze richtlijn echter ook toepassen.

Naast een aantal theoretische achtergronden geeft de NPR vooral praktische aanwijzingen voor onder

meer aardelektroden en aardingsnetten, het aanleggen van kabel(bundel)s en draden, onderlinge

verbindingen, kabeltypen, kabelrekken en kabelgoten en de toepassing van ferrieten om storingen tegen

te gaan.

http://www2.nen.nl/nen/servlet/dispatcher.Dispatcher?id=242873



Installatie NPR-IEC/TR 61000-5-2 praktijkrichtlijn

EMC-installatie en aarding

16


EN 61439-1

NEN 1010 EN 60204-1

machine

EN 61439-1

Werkgebied productnormen voor schakelkasten

Installatie NPR-IEC/TR 61000-5-2 praktijkrichtlijn EMC-installatie en aarding



8/83

http://www.nen.nl/NEN-Shop/Norm/NPRIECTR-61000522004-nl.htm

17


Agenda

• Inleiding

• Wat is EMC/CE?


• Materiaalkeuze

• Mechanische en EMC-

eigenschappen


• Dempingsmeting

• EMC-opbouw





18


Schone aarde

Litze

Kabelgoot

AardingkHz

Elektromagnetische velden

Veiligheidsaarde

kA

Filtering

AardlussenV/m

Vuile aardeOverspanningsbeveiliging

A/m Afscherming

GHz

MHzBliksem

kV

Ferrietkern

Bliksemafleiderinstallatie

EMC

EMI

IEC 61000

NEN 1014

Wat is EMC?



9/83

19


SURGE

BURST

ESD

EM-veld

LEMP

Overzicht elektromagnetische stoorbronnen

'Lightning Electro Magnetic Pulse'

“Indirecte blikseminslag‘

“Electrical Fast Transient”

“Electro Static Discharge”

“Elektro Magnetisch veld”



EFT

20


Elektromagnetische stoorbronnen

LEMP

'Lightning Electro Magnetic Pulse‘

• Atmosferische ontlading

• U = 100-200 KA

• T = 10/350 µs

PHOENIX CONTACT | Themadag Alles

over bliksembeveiliging



10/83

http://www.phoenixcontact.nl/seminars/index_bliksem.jsp

21



SURGE

“Indirecte blikseminslag‘

• U = 10 KA

• T = 8/20 µs

PHOENIX CONTACT | Themadag Alles

over bliksembeveiliging



22



BURST

Vonkboog bij (een verouderd) schakelend relaiscontact

“Electrical Fast Transient”

“Test opstelling met FO”

Frequentieomvormer

LED verlichting: inschakelstroom

en harmonischen



EFT

11/83

http://www.phoenixcontact.nl/seminars/index_bliksem.jsp

http://nl.wikipedia.org/wiki/Bestand:Small_VFD_2.jpg

http://nl.wikipedia.org/wiki/Bestand:Small_VFD_2.jpg

23



ESD

“Electro Static Discharge”



24



EM-veld

“Elektro Magnetisch veld”

Voedingskabel



Ca. 2 Watt

Ca. 10 Watt

12/83

25


Wat is EMC?

• EMC (Elektro Magnetische Compatibiliteit) is het vermogen van

elektrische apparaten om in elkaars buurt goed te kunnen blijven

functioneren, ondanks onderlinge beïnvloeding door hun stromen en

spanningen en de daarbij behorende elektromagnetische velden

Immuniteit

Emissie

EMI = Elektro Magnetische Interferentie (Ongewenste beïnvloeding)

Immuniteitvermogen om

stoorspanning/

stoorveld van andere

apparatuur/systemen

te weerstaan

Emissie(productie van

stoorspanning en

stoorveld)

EM-omgeving

ApparaatSysteem Installatie



26





13/83

27





Dit ongewenste signaal verspreidt zich - door geleiding in kabels- straling door de lucht.

Ongewilde elektromagnetische storing is simpelweg een

ongewenst elektrisch signaal bovenop een

gewenst elektrisch signaal.

28





Standaard metalen behuizingen bieden elektrische apparaten een verregaande bescherming tegen elektromagnetische storingsvelden.

14/83

29


EMC kosten



30


Principe EMC probleem de koppelweg

bron

geleiding

via geleiding, of

via EM-velden

bron

velden



slachtoffer

slachtoffer

Draadloos sensornetwerk

15/83

31


Van EM-veld naar stroom/spanning

Portable radio

EM-veld

In de praktijk is de bekabeling als een antenne voor storingen



32


Koppelweg storing (immuniteit)

StoorbronGestoordsysteem

Geleiding

Koppelweg

EM-veld

Automotive tot 200 V/m



16/83

33


Maatregelen

Stap 1

• specificatie

emissielimiet

• aansluitvoorwaarden

• filtering

Maatregelen

Stap 2

• specificatie min.

immuniteitsniveau

• aansluitvoorwaarden

• filtering,

overspannings-

beveiliging

Maatregelen

Stap 3

• aarding, afscherming

• scheiding van bron-

slachtoffer en

bekabeling

• kabelspecificatie

Bron motorcircuit Slachtoffer datacircuit

koppelwegbekabeling

Koppelweg storing EMC-drieluik

80 % van de EMC-aandacht



34


Groei van storingsbronnen en CE-markering

Voorbeelden:• GSM telefoons (tot 1800 MHz)• Zendmasten, portofoons• Hoogspanningsnetten• LED verlichting• Relais, magneetschakelaars• Vermogenskabels• ESD statische oplading• Frequentieregelaars• Verkeerde montage (CE + CE)



17/83

35


immuniteitsmarge

storingsniveau

-----------------

Susceptibiliteitniveau (het gestoord worden)

niveau van storing waarbij problemen optreden in het

functioneren van apparatuur en systeem

Immuniteitsniveau (ongevoeligheidtest)

niveau van storing waarbij apparatuur en systemen zijn

getest

Niveau van EMC (normaal functioneren)

niveau van storing waarbij verwacht wordt

probleemloos te kunnen functioneren in de omgeving

Emissiegrens (maximale uitstraling)

niveau van veroorzaken van storing, die

niet overschreden mag worden door

apparatuur of installatie




36


~~

~~

M3~

laagspannings--verdeler

transformator

netfilterLC (sinus)

filter afgeschermde motorkabel

andere gebruikers

UI

f0 f3 f5 f7 f9 f11 f13 f15

? f

I?

frequentieregelaar

gelijkrichter inverter

DC bus

Uinverter

hoogfrequent lekstroom

I = C.DU/Dt

Frequentieregelaar/LED

Motor/LED circuit

Laagfrequent

harmonische stromen



Groei van storingsbronnen - CE-markering

en vermogenselektronica

LED

18/83

37


- Extra energie verliezen

- Overbelasting van de componenten,

kabels, automaten, zekeringen en trafo

- Extra belasting van de nul

Bij oplevering van de installatie de

werkelijke stromen meten ook door de nul !

Bij keuze van de LED rekening houden met

de THDi factor



Overbelasting van kabels

POWER QUALITY

Over de problemen

en oplossingen

Sjef Cobben

www.nbd.nl


en vermogenselektronica LED verlichting

38





en vermogenselektronica LED verlichting

Neofos, testrapport

M:\Presentaties\Testrapport-NeoFos-Eco-G3.pdf

19/83

Testrapport-NeoFos-Eco-G3.pdf

39



Veldplaatjes zendmasten (bron milieuvergunning)

Residentieel: immuniteit / instraling IEC 61000-6-1 elektrisch veld 1000 MHz 3 V/M

Industrie: immuniteit / instraling IEC 61000-6-2 elektrisch veld 1000 MHz 10 V/M


Kastsystemen / najaar 2015Theo Gerritzen / Product Manager


40


immuniteitslimiet CE (industrie)Volgens norm IEC 61000-6-2

emissielimiet CE (industrie)Volgens norm IEC 61000-6-4

gemeten emissieniveau

gemeten immuniteitsniveau

compatibiliteitsmarge

nivo

frequentie

EMC-eisen, de EMC-richtlijn

(wettelijke verplichtingen vanaf 1996)

EMI = Elektro Magnetische Interferentie

EMI



20/83

41


Niveau Beschrijving omgeving Typische apparatuur Kenmerken

1 Medische ruimten, laboratoria of gevoelige telecom-ruimten

Diagnose-apparatuur, EEG/ECG-apparatuur

Goed beschermde omgeving / gevoelige omgeving Afgeschermde ruimten d.m.v. staalconstructies of betonwapening. Er zijn (filter)maatregelen genomen t.a.v. de voedingsspanning (b.v. UPS, scheidingstransformator).

2 Kantoorruimten en ruimten voor huishoudelijk gebruik. Openbare ruimte

PC’s, netwerk-apparatuur, HUB’s, switches, printers, audio- en video- apparatuur

Beschermde omgeving. Hoge concentratie aan (residentiële) kantoor- en netwerkapparatuur. Geen sterke stoorbronnen aanwezig.

3 Industriële omgeving, technische ruimten, MCC’s

PLC’s, magneet-schakelaars, frequentieregelaars, motoren, kleppen, portofoons 2-5W, detectiepoortjes

Min of meer onbeschermde omgeving waar industriële stoorbronnen zijn te vinden zoals vermogenselektronica (frequentieregelaars), relatief sterke zenders.

4 Zwaar industriële omgeving

Frequentieregelaars zonder RFI-filters, grote UPS-systemen, sterke RF-zenders (bijv. UMTS), lineaire motor BASS

Omgeving met sterke stoorbronnen zoals hoogspannings(schakel)apparatuur, industriële apparatuur die niet voldoet aan niveau 3 specificaties. Omgeving dicht bij antennes van sterke radiocommunicatie zenders.

OPMERKING: Niveau 2 komt overeen met dat van de residentiële- en licht industriële omgeving volgens de generieke normen EN50081-1 (IEC61000-6-3) en EN50082-1 (IEC61000-6-1), terwijl niveau 3 overeen komt met het industriële niveau volgens de generieke normen EN50081-2 (IEC61000-6-4) en EN50082-2 (IEC61000-6-2).

Door installatiemaatregelen ontstaan

zones waar EMC eenvoudiger te bereiken is

conform IEC 61000-2-5



42


4

HS-omgeving

kantoren

laboratorium ruimte

magazijnhal

productiehal

mengtoren

glasoventrafohuis

Door installatiemaatregelen ontstaan zones waar EMC

eenvoudiger te bereiken is conform IEC 61000-2-5

Interfacing tussen

EM-niveaus via

kabels en straling!

GSM basisstationGSM basisstation

1

1 zeer gevoelig

22

2 residentieel, huishoudelijk

3

3

3 industrieel

4

4

4 zwaar industrieel/hoogspanning

5

5 uitzonderlijk (bijv. directe bliksem)



21/83

43


D.m.v. installatiemaatregelen maak je een

beschermde ruimte (beschermde ruimte concept)

• Dit kan zijn:

• een heel gebouw, een

apparaatkast

• Voorbeeld: Schiphol 3

2

4



44




EEG Europese Economische Gemeenschap

EG Europese Gemeenschap

22/83

45


Europese Richtlijnen en CE markering

Richtlijnen: Bescherming van mens en milieu

• Machinerichtlijn

• 2006/42/EG

• Laagspanningsrichtlijn

• 2006/95/EG

• EMC richtlijn

• 2004/108/EG

• ATEX richtlijn

• 1999/92/EG (ATEX 95)

• 94/9/EG (ATEX 137)




46


CE-markering

• Producten voorzien van een CE-markering

voldoen aan de Europese richtlijnen voor:

veiligheid

gezondheid

milieu

consumentenbescherming

Voor producten die binnen

Europa toegepast worden



23/83

47


Waarom ?

• Het is de wet

• Productaansprakelijkheid

• Kwaliteit

Service

Naam



48


CE-markering op een behuizing?



24/83

49


Conformiteitsverklaring

Bedrijfsgegevens en identificatie

Verklaring dat het product voldoet

Toegepaste Richtlijn(en) en Norm(en)

Jaartal 1e CE-markering

Ondertekening!!!!

In de meest eenvoudige vorm!



50


Conformiteitsverklaring

Industrieel zone 3

zones conform IEC 61000-2-5:

zone 5, speciaal

zone 4, zwaar industrieel

zone 3, industrieel

zone 2, residentieel

zone 1, zeer gevoelig



25/83

51


Elektromagnetische omgeving

Huishoudelijk (residentieel) zone 2

Installaties zonder eigen

middenspannings-transformator

Installaties met eigen middenspannings-

transformator

Industrieel zone 3


zone 5, speciaal


zone 3, industrieel





52


Welke EMC-normen en testen

• Generieke normen;

(Huishoudelijk en industrie)

• Productnormen;

Voor industrie is een andere norm dan voor Medical Equipment van toepassing

NVN-IEC/TS 61000-6-5 elektromagnetische compatibiliteit deel 6-5

Immuniteit voor elektriciteitscentrale – en substationomgevingen

NEN-E5021 Spoorwegtoepassingen – Elektromagnetische compatibiliteit

(RLN 000N07 richtlijn EMC Rail Infrabeheer)

• Testmethoden;

(Algemeen voor alle normen van toepassing)



26/83

http://www.pacemakerinfo.nl/plaatjes/phpslideshow.php?directory=.&currentPic=37

http://www.pacemakerinfo.nl/plaatjes/phpslideshow.php?directory=.&currentPic=37

53


Treinramp Halle door magnetisch veld?

De treinbotsing die onlangs plaatsvond bij het

Belgische Halle en die achttien mensen het leven

kostte, is mogelijk niet de schuld van een van de

machinisten. De Belgische justitie onderzoekt of

het lichtsein langs het spoor defect is geraakt door

het magnetische veld van passerende treinen.

"Het lijkt erop dat de treinbestuurder op die 15de

februari toch geen fout maakte, maar dat het sein

op tilt sloeg door het elektromagnetische veld,

opgewekt door andere voorbij zoevende treinen",

aldus de Vlaamse krant ‘Het Laatste Nieuws’, die

een woordvoerder van de spoorwegbond OVS

citeert. De machinist die door rood zou zijn

gereden, heeft de ramp overleefd. Hij heeft steeds

ontkend dat hij iets verkeerds zou hebben

gedaan. Na de ramp in Halle, bij Brussel, is in

België een politiek debat ontstaan over de

gebrekkige beveiliging op het spoor.

Bron: Het Laatste Nieuws



Veld sterkte bij de industrie 30 A/M spoorweg toepassingen tot 300 A/M

54


E- & H-veld

H-veld

E-veldE-veld & H-veld



27/83

55


Elektromagnetische omgeving –

Generieke normen

Industrieel zone 3Huishoudelijk (residentieel) zone 2

Emissie (uitstraling)

Immuniteit (instraling)

(EN 50 081-1)

IEC 61000-6-3

37 dB µ V/M

op 10 m bij 1000 MHz

(EN 50 081-2)

IEC 61000-6-4

37 dB µ V/M

op 30 m bij 1000 MHz

(EN 50 082-1)

IEC 61000-6-1

elektrisch veld

1000 MHz 3 V/M

magnetisch veld

50 Hz 3 A/M

(EN 50 082-2)

IEC 61000-6-2

elektrisch veld

1000 MHz 10 V/M

magnetisch veld

50 Hz 30 A/M

H




56


Test EN 6000-4-3 EM-velden

Sterkte stoorvelden 150 kHz- 1 GHz

Sterkte

1 V/M

3 V/M

10 V/M

Niveau

1

2

3 industrieel zone 3

scoop

referentie

voeding

sensorstoor-generator

EM-veld

MPL



28/83

57


Ideaalbeeld, de EMC-kast

.

EMC-kast

signaalkabel

netfilter

aardverbinding

voeding

zone 3/4 zone 3/2

EMC-wartel

apparaat

EM-veld

EMC-dichting

zone 3/4

EM-veld



EMC-dichting

58


1

r

1

r 3

1

r 2

Afstand tot de bron

Veld

ster

kte

E-veld

H-veld

1

r 2

Nabije veldcondities

www.handy-fashions.com

•onderscheid maken

tussen ‘nabij’ en ‘veraf’ is

relevant, aangezien de

storingsdreiging afneemt

met de afstand ten

opzichte van potentiële

bronnen

•veraf hoeven minder

zware EMC-eisen aan

apparatuur gesteld te

worden



29/83

59


Elektromagnetische veldsterkte

E (V/m)

d (m)

1

10

100

0,1 1 10

dE

portofoon 10 Watt



60


Elektromagnetische veldsterkte



www.perspective.co.uk

https://secure.demonweb.co.uk/spcom-dwh/ccp51/cgi-

bin/cp-

app.cgi?usr=51F6230256&rnd=592499&rrc=N&affl

COM

- Environmental Microwave Monitor

This monitor is ideal for checking general public exposure levels against best practice

standards in the vicinity of mobile/cellular phone base-station masts, dishes, cordless

DECT phones and baby monitors, microwave ovens, and all other microwave

frequency sources operating between 50MHz and 3000 MHz (3GHz).

30/83

http://www.perspective.co.uk/

https://secure.demonweb.co.uk/spcom-dwh/ccp51/cgi-bin/cp-app.cgi?usr=51F6230256&rnd=2673809&rrc=N&affl=&cip=&act=&aff=&pg=prod&ref=MW-COM&cat=WIRELESS-ENVIRONMENT&catstr=HOME:RF_CONSUMER:WIRELESS-ENVIRONMENT

61


immuniteitslimiet industrie Volgens norm IEC 61000-6-2

emissielimiet industrie Volgens norm IEC 61000-6-4

gemeten emissieniveau

gemeten immuniteitsniveau

compatibiliteitsmarge

niv

o

frequentie

EMC-eisen, de EMC-richtlijn volgens CE(wettelijke verplichtingen vanaf 1996)



industrie

ontwerpmarge

ontwerpmarge

62


Agenda

• Inleiding

• Wat is EMC/CE?


• Materiaalkeuze

• Mechanische en

EMC-eigenschappen


• Dempingsmeting

• EMC-opbouw





31/83

63


Bescherming tegen aanrakingsgevaar en stof

volgens EN 60 529 / 10.91

EMC zone 3, industrieel

EMC zone 4, zwaar industrieelzones conform IEC 61000-2-5:

zone 5, speciaal


zone 3, industrieel



zone 4 zone 3



64


Cijfer Omschrijving

0 Niet beschermd

1 Beschermd tegen voorwerpen > 50 mm Ø

2 Beschermd tegen voorwerpen > 12,5 mm Ø

3 Beschermd tegen voorwerpen > 2,5 mm Ø

4 Beschermd tegen voorwerpen > 1 mm Ø

5 Beschermd tegen stof

6 Stofdicht bij een onderdruk van 20 mbar

Bescherming tegen aanrakingsgevaar en stof

volgens EN 60 529 / 10.91

www.rittal.nl



32/83

65


Stoftest IP 5X of 6X



66


Stoftest IP 6X



33/83

67


Cijfer Omschrijving

0 Niet beschermd

1 Beschermd tegen waterdruppels

2 Beschermd tegen waterdruppels < 15°

3 Beschermd tegen sproeiwater

4 Beschermd tegen spatwater

5 Beschermd tegen waterstralen 12.5 l/min

6 Beschermd tegen krachtige waterstralen 100

l/min

7 Beschermd tegen tijdelijk onderdompelen

8 Beschermd tegen langdurig onderdompelen

Bescherming tegen water EN 60 529 / 10.91

www.rittal.nl



68


Vochttest IP X6

100 l/min

film



34/83

69


Waterdruk 100 bar

Temperatuur 80° C

Afstand 100 – 150 mm

Testduur 4 x 30 sec. 0°, 30°, 60° en 90°

Beschermklasse IP69K volgens

DIN 40 050 hogedrukreiniger dicht



70


Agenda

• Inleiding

• Wat is EMC/CE?


• Materiaalkeuze

• Mechanische en

EMC-eigenschappen


• Dempingsmeting

• EMC opbouw





35/83

71


Toegepaste materialen voor kasten

• Kunststof

• Aluminium

• Plaatstaal gelakt

• Plaatstaal in AlZn 55%

• Roestvaststaal



72


Kunststof

• Polycarbonaat

recyclebaar

halogeenvrij

transparante uitvoering mogelijk

EMC-eigenschappen?

• Glasvezelversterkt polyester

slagvast

goed bestand tegen chemisch agressieve

omgeving

volledig geïsoleerd

EMC-eigenschappen?



36/83

73


Kunststof behuizing

film



74


Aluminium

Temperatuurbestendig

Weerbestendig

Slagvast

Gemakkelijk te bewerken

EMC-eigenschappen?



37/83

75


Roestvast staal (1.4301 of 1.4404)

X 5 Cr Ni 18 10

0,05 % koolstof

18 % chroom

10 % nikkel

EMC-eigenschappen?



76


3-Fasencoating

Buitenzijde

1 Nanokeramische coating

2 Dompelgrondlak

dikte 25 µm

ST-1203 DIN 1623 deel 1

EMC-eigenschappen?

Nanokeramische coating



3 Poederlak (Polyester)

dikte 80 µm

38/83

77


Plaatstaal met AlZn laag

• Met een dompelproces wordt op koud gewalst plaatstaal

• een gelijkmatige laag aangebracht van:

55 % aluminium

43,4 % zink

1,6 % silicium

• Aluminium / silicium voor de corrosiebestendigheid

• op lange termijn

• Zink voor kathodische bescherming

• op de snijvlakken van het plaatstaal

• EMC-eigenschappen?

55 % AlZn



78


Agenda

• Inleiding

• Wat is EMC/CE ?


• Materiaalkeuze

• Mechanische en

EMC-eigenschappen


• Dempingsmeting

• EMC-opbouw





39/83

79


EMC-dempingsmeting aan een kast

Wandmodel Staand model



80


EMC-dempingsmeting aan een kast wandmodel

Horizontaal 1 MHz – 30 MHz Verticaal 1 MHz – 30 MHz

Horizontaal 30 MHz – 1000 MHz Verticaal 30 MHz – 1000 MHz



40/83

EMC Test.wmv

EMC Test.wmv

EMC Test.wmv

EMC Test.wmv

81


Elektromagnetische afscherming

De demping is afhankelijk van:

• Materiaal:

plaatstaal, aluminium,

kunststof

• Frequentie:

150 KHz t/m 1 GHz

• Veldsoort:

magnetisch, elektrisch

• Geometriemateriaal:

afmeting van de kast)

Demping

plaatstaal

reflectie 100 KHz

volg-reflectieveld

absorptietot circa100 KHz

veld

zone 4, zwaar industrieel zone 3, industrieel



82


EMC-demping

Demping dB Afscherming % Verzwakking (factor)

0 0 1X

6 50 2X

20 90 10X

40 99 100X

60 99,9 1000X

80 99,99 10000X

100 99,999 100000X

120 99,9999 1000000X



10 V/M

100 V/M

20 dB

100 V/M

40 dB

1 V/M

41/83

83


Uitvoering EMC-kasten

• 1 standaard uitvoering

• 2 aangepaste uitvoering (clips)

• 3 EMC-uitvoering



84


EMC-maatregelen standaardkasten

uitvoering 1 + 2

Staalverzinkte montageplaat

Staalverzinkte deurprofielen

Staalverzinkte bodemplaten

PS 4000

Contact clips

Staalverzinkte montageplaat!!

TS 8



42/83

85


Tijdens montage wordt de contactering gerealiseerd van:

zijwanden

achterwand

dak

bodemplaten

Een extra aardverbinding

is niet noodzakelijk,

indien geen elektrische

componenten ingebouwd

worden

De EMC-eigenschappen

(demping) worden sterk

verbeterd

TS 8 geïntegreerde potentiaalvereffening

uitvoering 2



86



uitvoering 2



43/83

87



uitvoering 2

• Bodemplaat: iP=4,27 kA, Ith=3,01 kA, t=48,3 ms



88


Door deze contactering is er een besparing van :

1 aardlitze zijwand rechts

1 aardlitze zijwand links

1 aardlitze achterwand

1 aardlitze dak

3 aardlitzen bodemplaat


uitvoering 2



44/83

89


Behuizing in een EMC-uitvoering

uitvoering 3

• Kastframe plaatstaal, oppervlak AlZn 55 %

• Wanden, dak, bodem, deur buitenzijde plaatstaal, oppervlak gelakt

binnenzijde plaatstaal, oppervlak AlZn 55 %

• Afdichtingen EMC / IP HF-geleidend

beschermklasse IP 55



EMC outdoor

90



Rittal klemmenkast

KL....

120

100

80

60

40

20

0 0,01 0,1 1 10 100 1000

EMC-uitvoering

Standaarduitvoering

dB

MHz



45/83

91





92


Behuizing in een magnetisch veld

EMC-uitvoering

demping bij 50Hz c.a. 10 dB

Plaatstaal

demping bij 50Hz c.a. 5 dB

0,1 1 10

30

Roestvaststaal

(permabiliteit RVS-aluminium

circa 15 x < dan plaatstaal)

demping bij 50Hz c.a. 0 dBFrequentie [MHz]

0,01

10

20

40

50

60

70

Demping

[dB]

0



46/83

93


Plaatstaal

demping bij 50Hz c.a.

80 dB

EMC-uitvoering

demping bij 50Hz c.a. 110

dB

Frequentie [MHz]

Demping [dB]

0,01 0,1 1 10 100 1000

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Roestvaststaal

(permabiliteit RVS-

aluminium circa 15 x

< dan plaatstaal)

demping bij 50Hz c.a.

10 dB

Behuizing in een elektrisch veld



94


Behuizing in een elektomagnetisch veld



Wandkasten AE (plaatstaal); standaard – en EMC uitvoering

47/83

95





Vloerstaande kasten TS 8 (plaatstaal); standaard – en EMC uitvoering

96





Aluminium

48/83

97


Dempingsresonantie

Montageplaat

1009080706050403020100

100 1000Frequentie (MHz)

Demping in (dB)

Resonantiefrequentie

Garanteed section



98


Dempingsresonantie

Montageplaat

1009080706050403020100

100 1000Frequentie (MHz)

Demping in (dB)

Resonantie frequentie

Garanteed section



49/83

99


Dempingsmeting PS 4806.700

Meting tot 2,5 GHz (NS - Betuwelijn)

• PS 4806.700

800 X 2000 X 600 mm (b x h x d)

• uitvoering deur voor en achter

voorzien van EMC een ventilator +

rooster



100


Dempingsmeting PS 4806.700

i

5

15

25

35

45

55

65

75

30 280 530 780 1030 1280 1530 1780 2030 2280

Demping [dB]

Frequentie [MHz]

E-veld

1 GHz



50/83

101


Dempingsmeting TS 8 van

1 t/m 10 GHz (overeenkomstig IEC 61000-7-7)

i



102


Opbouw besturingspaneel, uitsparingen

(EMC-ventilatoren)

Rittal ventilatoren SK Nieuw



Filtermat en behuizing voorzien

van een contacterende koper-

nikkel-chroom behandeling.

Alleen bij toepassing van

originele EMC filtermatten is de

demping gegarandeerd

51/83

103


Uitsparingen (honingraatfilter)

Demping

(dB)

120

100

80

60

40

20

010k 100k 1M 10M 100M 1G

Frequentie (Hz)

E-veld

H-veld Standaard



104


Opbouw besturingspaneel uitsparingen (EMCvenster) Computerapparatuur in een fabriekshalverlies aan demping ca. 4 dB



52/83

105


Uitsparingspatronen

A

B

B

A

Bij frequenties > 100 kHz maat A > B



106


ESD-Electrostatic Discharge EN 61340-5-1

Mens kan opladen tot?

• 30KV

• 30 A

• ontlading in 0,7n sec.



53/83

107


ESD; Electro Static Discharge



Mens en “object”

108


ESD; Electro Static Discharge



Opladen komt door:

wrijving, tribo-elektrisch effect : hoe verder de materialen in de reeks uit elkaar liggen hoe groter de ladingsoverdracht

Ladingen die zich van elkaar verwijderen : vergelijkbaar met de condensatorwerking van een plaatcondensator.

Piezo-elektrische effect : door mechanisch stress aanbrengen bouwt lading op

Pyro-elektrisch effect: door verhitting bouwt lading op

54/83

Electrostatic Discharge on my grounded keyboard.mp4

Electrostatic Discharge on my grounded keyboard.mp4

film ontlading.pptx

film ontlading.pptx

109


NEN-EN-IEC 61439-1:2011



Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) -Deel 4-2: Beproevingen en meettechnieken -

110


NEN-EN-IEC 61439-1:2011



Oplossingen- afvoeren lading naar aarde

- Ander materiaal dan kunststof

- Voorkomen dat de lading via het object ontlaad

55/83

111


Opbouw besturingspaneel – EMC afscherming

Scheidingspanelen


zone 5, speciaal


zone 3, industrieel



zone 4, zwaar industrieel zone 3, residentieel

20 dB

20 dB



112


Opbouw besturingspaneel

PC (ressentiële omgeving) in een industriële omgeving

(separate voedingen)




zone 3, industrieel

Aanbevolen oplossing: gescheiden voedingsnetten

56/83

113


Opbouw besturingspaneel - EMC afscherming

(kast in een kast H-veld)

EMC


zone 5, speciaal


zone 3, industrieel


zone 1, zeer gevoelig EMC

3

2

4

3



114


Ripac

Vario-EMC

Opbouw besturingspaneel – EMC afscherming EMC

19 inch-rack (kast in een kast)

Geleidende verbindingen tussen metaaldelen via gechromatiseerde

EMC-deelfrontplaten

0,1 1 10 100 1000(MHz)

Standaard

H-VELD

E-VELD

120

100

80

60

40

20

contactveren

EMC

(dB)



57/83

115


Opbouw besturingspaneel

bedradingslay-out



116


Opbouw besturingspaneel bedradingslay-out

Kastindeling Kruisende

kabels en

bedradingsterk storend

storend

neutraal

vatbaar

zeer vatbaar



Frequentieregelaar

58/83

117


Opbouw besturingspaneel bedradingslay-out

(ferriet-ringen)



118


Veiligheidsaarding NEN 1010, EN 61439-1

• Geringe overgangsweerstand

de lak wordt door de vertanding

doorbroken waardoor men contact heeft

met het blanke metaal

• Corrosiebescherming

de weggedrukte lak dient als bescherming

tegen corrosie van het metaal

• Constante contactdruk

door de veerwerking van de ring

• Borging

door de getande ring

• Stroombelastbaar

door laseigenschap van de tanding bij een

kortsluiting



59/83

119


EMC-aardingsconcept besturingskast

(technical report IEC 61 000-5-2)

Het integreren met behulp van aardverbindingen voor frequenties

boven 10 KHz!!!

Nominale bedrijfsstroom

tot 20 A

van 20 t/m 25 A …………..

van 25 t/m 32 A …………..

van 32 t/m 63 A …………..

vanaf 63 A ………………...

Aarddraad of EMC-aardlitze

Vereffeningsleiding mm2

doorsnede van de fasegeleider

2,5

4

6

10 (tabel 4A EN 61439-1)



Skin effect

120


EMC aardingsconcept technical report

IEC 61 000-5-2 (contacterend?)



60/83

121


EMC aardingsconcept

(technical report IEC 61 000-5-2)

Blank metaal

SchroefCorrosie

beschermd

Bescherm-laag

Metaal

Aardverbinding



122


EMC-aardingsconcept volgens IEC 61000-5-2

(contactfrees & contactlak)

Unterlegscheibeund Federring

Schraubverbindung

Federring

Schraubverbindung

Befestigung von Flachbanderdern

Verschraubung metallischer Teile

Vorbereitung der Kontaktstellen

Lack

SZ 2415.000

Lack

SZ 2415.000

Metaal EMK

beryllium + 1,85

aluminium + 1,66

zink + 0,76

chroom + 0,74

ijzer of staal + 0,44

nikkel + 0,25

tin + 0,14

messing 0

koper - 0,34

brons - 0,34

koper-nikkel - 0,34

monel - 0,34

roestvaststaal - 0,34

zilver soldeer - 0,34

zilver - 0,80



61/83

123


EMC-aardingsconcept volgens IEC 61000-5-2

(aardpunten TS 8)

• Aardpunten met contactoppervlak

- Frezen niet meer nodig

- Contactlak vervalt

- Getande ring overbodig

PS 4000 TS 8



124


EMC-maatregelen op elkaar afstemmen

H



62/83

125


Agenda

• Inleiding

• Wat is EMC/CE?


• Materiaalkeuze

• Mechanische en

EMC-eigenschappen


• Dempingsmeting

• EMC-opbouw





126


EMC-kabelinvoer 360° contactering

(Volgens technicaI report IEC 61 000-5-2)

360 graden contactering

Getwiste draad

Behuizing

Contactering afscherming



63/83

127






128


EMC-kabelinvoer 360° contactering (Volgens

technicaI report IEC 61 000-5-2)



64/83

129


EMC-contramoer





130






Montage-instructie Hummel EMC kabelwartel

65/83

http://www.hummel.com/fileadmin/hummel/Produktinformationen/ET/KV/Montageanleitungen/MA-HSK_M_EMV-METRICA_M_EMV-0410-en.pdf

131


Montageplaat

Bodemplaat

HF-rubber

Kabel

Kabel





132






Aardpunt montageplaat

EMC bodemplaat

Vlakke litze (EMC)

66/83

133






EMC invoer in een data kast

134


EMC-beugel klemt van 3-10 mm

4-15 mm

10-20 mm

15-28 mm

Beugel voor trekontlasting





67/83

135






136


Kabelbevestigingsrail

Kabelklemmen

360 graden schermaansluiting

Kabeltrekontlasting





68/83

137






138


afgeschermde kabel

Schermklem SK





69/83

139




Ethernet-kabel

RJ45 snel-aansluittechniek



140




wartelplaat invoer



70/83

141


EMC technical report IEC 61 000-5-2

5m

Massaverbindingspunten / aardsysteem



Wet vanKirchhoff

142





Wet vanKirchhoff

Massaverbindingspunten / aardsysteem

71/83

143



Massaverbindingspunten



144



Aardingssysteem



Wet vanKirchhoff

72/83

145



Kabelbaan niet onderbreken

Lack

SZ 2415.000

Lack

SZ 2 415.000



Wet vanKirchhoff

146


TL-verlichting op een kabelbaan?

250 V/M 5 V/M



73/83

147


Verdeler in een kantoor omgeving ?



148



Massaverbindingspunten?



74/83

149



Motorkabel afgeschermd + EMC-wartel



150





75/83

151


Kabelrouting ABB frequentieomvormer



152


Kabelrouting SEW frequentieregelaar



76/83

153


SEW frequentieregelaar



154


Danfoss frequentieregelaar



http://mcliterature.danfoss.com/WebPublish/doc_MG11AH10.pdf

77/83


155






156






78/83



157





158





79/83

159





160


Overzicht EMC-thema

EMC: maatregelen tegen Elektro Magnetische Interferentie (EMI)

EMI

ESD

(Electro Static Discharge)

Elektrostatische

ontladingen,

kabel- en veldgebonden

Kabelgebonden

te verhelpen door:

- filters

- overspanningsbeveiliging (Phoenix))

Veldgebonden

Lage frequenties

tot ca. 100 kHz

Hoge frequenties

> 100 kHz

Magnetisch veld Elektrisch veld Elektromagnetisch veld

Demping

mogelijk door:

Goed magnetisch geleidend

materiaal, belangrijk: r

Geen RVS ! Geen aluminium !

Elektrisch goed geleidend materiaal,

belangrijk: geen lange sleuven!

Sparingen voor instrumenten

toegestaan, standaard

behuizingen staal of aluminium

Kleine sparingen toegestaan

EMC-behuizingen staal, AlZn



80/83

161


Huidige EMC-richtlijn

• Installaties (niet verplaatsbaar)

• CE-markering niet verplicht volgens

nieuwe EMC-richtlijn

• Producten gebruiken de voldoen

aan de emissie en de immuniteitseissen

• producten aansluiten en plaatsen

overeenkomstig de aansluit-

voorwaarden van de producent

• e.e.a. vastleggen in technisch

constructiedossier



162


Technisch constructiedossier

Identificatie product

• algemene omschrijving installatie

• toepassingsgebied installatie

• bedieningsinstructie

Technische omschrijving

• ontwerpgegevens / tekeningenpakket

• materialenlijst

• opstellingstekening

• bekabelingtekening

Wijze waarop overeenstemming met de EMC-richtlijn is bereikt

• lijst toegepaste normen, residentieel, industrieel

• meetmethoden / meetresultaten

• omschrijving van de EMC-installatiemaatregelen volgens IEC 61 000-5-2

• Toegepaste materialen zoals filters, afgeschermde bekabeling, aarding,

EMC - behuizing



81/83

163


Elektromagnetische overgevoeligheid

Kennisplatform Elektromagnetische

Velden

Het Kennisplatform Elektromagnetische Velden en

Gezondheid heeft als doel om burgers en

werknemers te helpen wetenschappelijk

onderzoek over elektromagnetische velden en

gezondheid te begrijpen en op waarde te

schatten. Het Kennisplatform EMV bundelt

instellingen die kennis hebben

van elektromagnetische velden met de

organisaties die de eerstelijns contacten hebben

over dit onderwerp: RIVM, TNO, KEMA, de

GGD’en, Agentschap Telecom en ZonMw.

NormenNEN-EN-IEC 62226-1:2005 Blootstelling aan elektrische en magnetische velden in het laag- en

middenfrequentiegebied

www.kennisplatform.nl/homepage.aspx



164




Evaluatie formulier

82/83

Mr Bean - Remote Controlled Boat.mpg

Mr Bean - Remote Controlled Boat.mpg

165


Vragen?

Handige EMC internet adressen

• www.dare.nl

• www.evd.nl

• www.who.int/peh-emf/en

• www.emc-esd.nl

• www.phoenixcontact.nl

• www.rittal.nl



83/83

Rittal, workshop EMC - veldgebonden EMC voor industriële installaties volgens EMC-richtlijn...

Technology

Transcript of Rittal, workshop EMC - veldgebonden EMC voor industriële installaties volgens EMC-richtlijn...