EMC-Thorleif |
Sidan 1 ( |
||||||||
|
|||||||||
|
|
|
Arbete pågår. . . . . |
|
|||||
Sammanställning och diskussionsunderlag
av Thorleif Sand, med underrubriken:
|
|||||||||
|
|||||||||
Klick |
Rubriker – Innehåll |
Sida |
|||||||
1. |
Förord – Inledning. |
1 |
|||||||
2. |
Ledningsbunden emission – vad för sorts störning? |
2 |
|||||||
3. |
Symmetrisk (DM) eller asymmetrisk störning (CM)? |
3 |
|||||||
4. |
Elektroniklikriktning ger brantare vågfront – en strömstöt. |
4 |
|||||||
5. |
Symmetrisk störning (DM) och mätning av denna! |
5 |
|||||||
6. |
Asymmetrisk störning (CM) och mätning av denna! |
6 |
|||||||
7. |
LED- och lågenergilampan,
exempel på dålig strömgodhet! |
7 |
|||||||
8. |
Mätningar av ELKVALITET
– finns det någon resonabel metod! |
8 |
|||||||
9. |
Att mäta strömgodhet med hjälp av Faraday's lag (induktion). |
9 |
|||||||
R. |
Referenser, böcker, länkar och annat av intresse. |
10 |
|||||||
Reviderad:
|
|||||||||
1. Förord – Inledning.Då vi pratar om ledningsbunden emission,
som ju är orsaken till fältemission, så kommer
jag in på gammal kunskap som man kände till redan på
1930-talet då det fans RUNDRADIO, som stördes av
”Starkströmselektriska
förbrukningsapparater” [1a],
och Genom att ta till sig dessa, för
längesedan, framkomna kunskaperna, om: Detta bekräftas åter igen (och
igen. . .), 2011 (nr 5), Elektronik
i Norden AB (sidan
38-39): |
|||||||||
|
|||||||||
Leveransadress |
E-post |
Telefon
|
EMC-Thorleif |
Sidan
2 (
|
||
2. Ledningsbunden emission – vad för sorts störning?Denna punkt 2, är
baserad på dokumenten från
1933 [1a]
och bl.a. ELFORSK [7
& 8]
& [11,
1a
& 1b].
|
|||
2. |
Hur mäts de? |
||
3. |
Hur åtgärdas de? |
Mera om detta i ref. 1a, vilket jag räknar till grundforskning i EMC-teknik, samt här nedan i detta dokumentet. Med mätresultaten klara kan jag påstå att, inte ”släcker” man strömtransienter med en X-kondensator (läs glättningskondensator, se tabellerna). |
|
Vad kan man dra för slutsatser av detta, och vad kan man ställa för krav på den mätmetod som användes för att minska störningarna från de elektroniska lasterna, och dessa störningars ”framfart” (som får hjälp av filtren) på ledningsnätet?
Mina mätningar sedan 1995 [5], peka på att störningarna som till största delen är en ledningsbundet synkrona strömtransienter/impulsbrus (se grafen nedan), eller som även benämns ”strömstöt”, eller som jag och andra ibland benämner för ”smutsig el”, även om det i första hand verkar var ”smutsig ström! Redan
1928, skrev prof. Abssalon Larsen i Köpenhamn. om |
|||
|
EMC-Thorleif |
Sidan 3 ( |
|
3. Symmetrisk (DM) eller asymmetrisk störning (CM)?Det finns två typer av ledningsbunden
störning, jag mäter, Dessa två olika typer av störningar måste åtgärdas på olika sätt, för att vara effektiv, både funktions, och kostnadsmässigt! Att vara eller inte vara – en
asymmetrisk störning – är
min fråga? Vad ger en gammal grundforskningen för svar, och stämmer detta överens med mina egna mätningar? Du får svaret i nedanstående punkter. Jag har försökt få en någorlunda god struktur och ett logiskt ”flöde” på texten – men inte lätt för detta mångfacetterad material. I nedanstående text- och bildklipp, får
man en förklaring till att man kallar det symmetrisk
störning, samt ytterligare under punkt ”Symmetrisk
störning och mätning av denna!”. |
||
Om man i närheten av den ifrågavarande ledningen anbringar en mottagningsantenn, så framkallas av varje vågfront en e. m. k. i densamma, vilken blir desto större, ju brantare vågfronten är [1a]. Dvs Faraday's Lag gäller! [11,11a & 11b] De i praktiken förekommande ledningarna
är i allmänhet dubbelledningar. Därvid bliva
förhållandena enklast, om full symmetri råder
mellan de båda ledarna och jord, såsom visat i fig.
2. |
Från sidan 98 - Fig. 2 [1a]. Vandringsvågor på symmetrisk dubbelledning [1a]. |
|
Med citaten ovan är det väl därmed
bevisat att störningarna i grunden är symmetrisk (DM),
men frågan var ju om detta kan bekräftas med mina
mätmetoder? Men först tittar vi på ovanstående figur 2, med den gamla texten: Om man i närheten av den ifrågavarande ledningen anbringar en mottagningsantenn, så framkallas av varje vågfront en e. m. k. i densamma, vilken blir desto större, ju brantare vågfronten är. Notera några detaljer i texten,
nämligen: |
||
|
EMC-Thorleif |
Sidan 4 ( |
|
4. Elektroniklikriktning ger brantare vågfront – en transient – strömstöt.Många kunniga har försökt
sätta ”strålkastarljus” på detta med
de värsta störkällorna, såsom sker vid t.ex.
likriktning; |
||
För att fortsätta med föregående punkts, brantare vågfront visar vi lämpligen en graf, en oscilloskops-bild på strömuttaget från elektroniklikriktning, en s.k. olinjär last. Till höger i figur 4, ser man typ av strömpulser som uppstår vid elektroniklikriktning. Man säger att de branta flankerna hos den
snabba ström-förändringen (läs
strömförändringshastigheten) har en
kort stigtid (betecknas med t). Att få kännedom om
detta tillhör ju grundforskningen inom en
EMC-frågeställning, och fås med hjälp av
att ”se på” strömderivatan (dvs strömmens
tidsderivata) [11]: För den som inte känner till detta
med derivata, kan man ta följande exempel
Om du inverterar ett litet tal, som här t (i nämnaren), så ger detta resultat ett högt tal på frekvensen, dvs vi pratar om högfrekventa störningar och övertoner på elnätet [1a]. Pga. att stigtid, t, kan vara så kort som c:a 10ns, så får vi störningar som kan ha frekvenser upp till flera tiotal megahertz, ja kanske upp till 100 MHz vid störkällan [6c]. Eftersom att strömderivatan räknas ut på likande sätt så blir den väldigt stor (har ett ”högt” värde). Strömderivatan (strömmens tidsderivata) räknas ut genom att dividera strömförändringen (di) med strömförändringshastigheten (tiden dt). Märkliga är elektrofysikens vägar,
då strömmens tidsderivata kan bli en inducerad
spänning som mäts i volt, eller millivolt, se tabell 1
och tabell
2
& [11], här nedan. |
Denna
typ av strömdistorsion erhållas från alla typer
elektronisk utrustning som matas med 230 volt, som likriktas före
den ”glättas” med en kondensator (kallas ibland
topplikriktning). Dessa högfrekventa störningar
benämns ofta RFI-störningar (Radio
Frequency Interference) eftersom de kan störa ut
radiokommunikation, samt även påverka känsliga
teknisk utrustning t.ex. elmätarnas datakommunikation
(PLC). |
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan 5 ( |
|
5. Symmetrisk störning (DM) och mätning av denna! |
||
Symmetrisk
signal (ström) – DM. |
Figur 5. Den
”normala” drifts-/last-strömmen presenteras med
gröna pilar, vilket innebär att den inte genererar
någon störning Den symmetriska
störningar kallas även för synkron, då den
vid t.ex. tyristor-styrning ger ett ”synkront
impulsbrus”. |
|
Se figur 5b (till höger), där den
symmetriska störningen detekteras. Mätvärden har angivits i och tabell 2, och kolumn E. Läs om denna detekterade
|
Fig. 5b. Mätning
av symmetriska störningar. |
|
|
|
|
|
|
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan 6 ( |
|
6. Asymmetrisk störning (CM) och mätning av denna! |
||
Asymmetrisk
signal (ström) – CM
|
Symmetrisk ström
(grön pil) och |
|
Se figur 6b (till höger), där den
asymmetriska störningen detekteras.
|
Fig. 6b. Mätning
av asymmetriska störningar. |
|
|
|
|
|
|
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan 7 ( |
|||||||
7. LED- och lågenergilampan, exempel på dålig strömgodhet! |
||||||||
Uppmätning av olika lampors
”strömgodhet” [8],
som här benämns störspänning
i kolumn B, (en term som används sedan 30-talet, bl.a. ref
1a). Detta ger oss ett
indirekt mått på lasternas strömderivata,
|
||||||||
Tabell 1 (med samma radnummer inom (x) som i tabell 2, sidan 8): |
||||||||
\Kol |
A |
B [5] |
C |
D |
E |
F |
||
Rad\ |
Typ av armatur |
Störspg. |
Upp |
Ipp |
|
|
||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. |
60W glödlampa |
0,9 |
|
0,770 |
|
|
||
2 (4). |
Lågenergilampa_2 |
33,0 |
5,622 |
0,598 |
|
|
||
3 (5). |
LED-lampa_2, GU5,3 |
4,2 |
0,604 |
0,064 |
|
|
||
4 (7). |
28 W Halogen |
0,7 |
3,518 |
0,374 |
|
|
||
Ström-transient-mätning,
på två olika
lampor:
|
|
|||||||
Ström-mätning på
LED-lampa_2
(Tab. 1, rad 3)
|
|
|||||||
Lågenergilamporna
vrider strömmen ur led |
||||||||
|
||||||||
|
EMC-Thorleif |
Sidan 8 ( |
||||||||
8. Mätningar av ELKVALITET – finns det någon resonabel metod!Uppmätning av emitterad ledningsbunden
störning, som orsakas av elektroniska laster. |
|||||||||
Några resultat från tidigare
mätningar (1997). Se nedan i tabell
2 (kolumn B &
C). |
Tabell
2 (nedan):är delvis ett urklipp från en
populärvetenskaplig debattartikel (kolumn A -C &
E), skriven av Thorleif Sand (1998). Mellan uppmätt
magnetisk flödestäthet (B) och magnetisk fältstyrka
(H) finns ett enkelt samband: Använda
instrument (för kolumn C
& E), ser du i referens [5],
och för kolumn-B,
användes ett treaxligt mätinstrument för
lågfrekventa magnetfält, en Läs
lite grunder om magnetisk
induktion: Men H-fältet (fjärrfältet) skall i själva verket enligt gammal lit. EJ blandas ihop med B-fältet (närfältet). |
||||||||
Tabell 2: Till början |
|||||||||
\Kol |
A |
B |
C |
D |
E |
|
|||
Rad\ |
Typ av armatur |
B-fält |
Störspg. |
H-fält |
Induktion |
Kommentar |
|||
1. |
60W glödlampa |
1,18 |
0,9 |
borttagen |
0,9 |
|
|||
2. |
60W glödlampa + |
1,13 |
360,0 |
borttagen |
360,0 |
|
|||
3. |
Lågenergilampa_1 |
0,27 |
10,0 |
borttagen |
10,0 |
|
|||
4. |
Lågenergilampa_2 |
|
33,0 |
|
33,0 |
|
|||
5. |
LED-lampa_2, GU5,3 |
|
4,2 |
|
4,2 |
|
|||
6. |
LED-lampa_2 samt en |
|
21,0 |
|
21,0 |
|
|||
7. |
28 W Halogen |
|
0,7 |
|
0,7 |
|
|||
8. |
LED 2W ww OSRAM |
|
~ 8 |
|
~ 8 |
Fluktuerar |
|||
För kol. B: anv. mätinstr. Radians Innova BMM3, som är konstruerad efter Mät-och Prov-normen MPR II/TC0 92-normen, avsett för Band I (5 Hz - 2 kHz; RMS). Man hävdar här mäta bildskärmarnas närfält på ett korrekt sätt!
|
EMC-Thorleif |
Sidan 9
( |
||||||||
9. Att mäta strömgodhet med hjälp av Faradays lag (induktion). |
|||||||||
Uppmätning av strömmen till dessa
lampor (kol B-F), över ett motstånd på 1,0
Ω.
|
|||||||||
Kol |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G [5] |
||
Rad\ |
Typ av armatur |
Uind |
Imed
|
Imed
|
Ip
|
Ip
|
IRMS |
||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. |
60W glödlampa
|
|
|
|
|
|
|
||
4 (2). |
Lågenergilampa_2 |
|
|
|
|
|
|
||
5 (3). |
LED-lampa_2, GU5,3
|
|
|
|
|
|
|
||
7 (4). |
28 W Halogen
|
|
|
|
|
|
|
||
. |
|||||||||
|
|||||||||
|
|||||||||
|
|||||||||
|
EMC-Thorleif |
Sidan 10
( |
||
|
|||
R) Referenser, böcker, länkar och annat av intresse Till början |
|||
Elektromagnetism
är den del av fysiken
som förenar elektriska
och magnetiska
fenomen. |
|||
STARKSTRÖMSELEKTRISKA
RADIOSTÖRNINGAR. Elektroingenjörsföreningens
sammanträde den 31 mars ägnades helt åt rubr.
ämne. INNEHÅLL:
|
|||
STARKSTRÖMSELEKTRISKA
FÖRBRUKNINGSAPPARATER SOM STÖRNINGSKÄLLOR. Störningarnas uppkomst (citat från sidan 98, högra kolumnen). I regel kan man4 återföra störningsorsakerna till ett kontaktställe, där strömmen brytes och slutes. Beträffande störningskällornas natur har det rått delade meningar.
Ledningssystemet skulle med andra ord fungera på liknande sätt som en gnistsändare. Eventuellt skulle gnistan eller ljusbågen vid brytstället under vissa förhållanden kunna få ett negativt motstånd och därigenom befordra uppkomsten av svängningarna. I själva verket torde båda dessa uppfattningar innehålla en kärna av sanning, ehuru de var på sitt sätt äro alltför ensidiga. Överföringen av störningarna till radiomottagare sker icke blott från tilledningarna till det störande kontaktstället utan även från andra delar av samma ledningsnät eller t.o.m. från intilliggande ledningsnät. Den rena strålningen däremot synes icke spela någon nämnvärd roll. Störningarna överföras visserligen genom elektromagnetiska vågor, men icke, eller åtminstone i mycket ringa grad, genom fria rymdvågor utan huvudsakligen genom vandringsvågor längs ledningssystem. Själva den s.k. störningskällan, dvs. den apparat, i vilken brytningarna och slutningarna av strömmen äga rum, är i och för sig i regel tämligen ofarlig ur störningssynpunkt. Det är blott i förbindelse med ett ledningsnät som den får möjlighet att utsända vandringsvågor, vilka i sin tur inverka störande vid radiomottagning. En av de första, som för förklaringen av radiostörningarna tillgripit teorin för vandringsvågor, synes hava varit prof. Absalon Larsen i Köpenhamn. ABSALON LARSEN: Om
Radioforstyrrelser og Midler derimod. |
|||
Störningar
från kvicksilverlikriktare,
citat från sidan 103, högra kolumnen. Härvid förorsaka pulsationerna medelst influens eller induktion eller bådadera vissa störningar på närbelägna svagströmsledningar, speciellt telefonledningar. Även vissa radiostörningar kunna ifrågakomma. |
|||
Rundradiostörningar
ur statistisk synpunkt,
|
|||
DISKUSSION (sidan 111- 112) <http://runeberg.org/tektid/1933e/0113.html>. |
|||
Tillbaka till början – Tabellen med Referenser fortsätter på nästa sida. |
|||
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan 11 ( |
|
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse |
|||
2. |
Här nedan kommer det citat ur
ett godkännande-dokument för en elektronisk last, en
LED-lampa (Floodlight LED 28x0,2W; Biltema
ArtNr: 35-0047). EG-
FÖRSÄKRAN OM ÖVERENSSTÄMMELSE INTYGAR ATT
KONSTRUKTION OCH TILLVERKNING AV DENNA PRODUKT
DECELERATES THAT CONSTRUCTION AND
MANUFACTURING OF THIS PRODUCT |
||
DET ÄR INGEN KONST ATT MÄTA SPÄNNING OCH STRÖM OM MAN VET HUR DET FUNGERAR! Läs kompendium i, grundläggande el-mätteknik[PDF] Läraren Bengt
Stenfelt (skriver på sin hemsida) om praktisk elmätning,
ett citat: |
|||
Elkvalitet, övertoner i elnät Länk Välkommen till
en av Bengt Stenfelt:s sidor om praktisk elmätning. Den här
sidan innehåller några grundläggande begrepp
som är bra att känna till vid mätningar i elnät
innehållande övertoner! |
|||
. |
|
||
|
|
||
Tillbaka till början – Tabellen med Referenser fortsätter på nästa sida. |
|||
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan 12
( |
|
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse |
|||
Thorleifs PROVBÄNK, för mätning – "Benchmark"-test – av ledningsbunden störning. En kort redogörelse
av EMC-Thorleifs mätningar av elkvalitet, med hjälp av,
typ Rogowski-spole [Wiki],
med en känslighet på 2,8 mV/A. Min
enkla mätmetod, går ut på att få
ett mått på strömderivatan,
i ett sorts "benchmark"-test
där den vanliga glödlampan får vara referens och
kriterium för "strömgodheten" [8:
Elforsk projekt 3905]. Denna mätmetod förefaller vara
”rätt”, även då det gäller att
få ett enkelt bevis för ett nätfilters eller en
X-kondensators verkan. Den i mätspolen
(på bilden), genereras (induceras) växelspänningen,
benämns störspänning
|
|||
Tillbaka till början – Tabellen med Referenser fortsätter på nästa sida. |
|||
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan 13
( |
|
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse |
|||
6. |
Prestandautvärdering och analys av tre elnätskommunicerande AMR-system av DANIEL ASPLUND
(KTH) |
||
6a. |
Citat från sidan 20: 2.1.3.1 Brus Brusstörningar i
elledningar är ett stort problem för dataöverföring,
eftersom de ofta har |
||
6b. |
Citat från nedtill på sidan 20: I och med att
elektriska apparater används vid olika tillfällen,
lysrör tänds och släcks och så Om man analyserar frekvensspektrumet i ett typiskt kundanslutet lågspänningsnät kan fyra olika typer av brus identifieras:
|
||
6c. |
Citat från sidan 26 2.1.3.3
Frekvensomriktare |
||
. |
|
||
|
|
||
Tillbaka till början – Tabellen med Referenser fortsätter på nästa sida. |
|||
|
EMC-Thorleif |
Sidan 14 ( |
||
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse Till början |
|||
7. |
Elforsk
rapport 96:15 Det
är intressant läsa att de som forskar i ämnet
elkvalitet, anser att det skall kosta för dem som ”förstör
spänningskvaliteten”! Läs citat från
ELFORSK, Appendix 2, ur sida 1(av 15) [7b
& 7c]. |
||
Appendix 2, till
Elforsk rapport 96:15 (finns som sidan 49 ff,
i PDF-filen ovan i ref 1) Den aktiva
övertonseffekten är i de flesta fall mycket liten,
endast någon promille eller del av promille av den aktiva
grundtonseffekten, . . . . . . . . . . . . .och utgör
därför inte någon lämplig storhet för
debitering. |
|||
Appendix 2, till
Elforsk rapport 96:15 (finns som sidan 49 ff,
i PDF-filen ovan i ref 1) Förslag till
debiterbara storheter: |
|||
Nyhetsbrev från
Nätverket för Elmät |
|||
Elforsk Perspektiv nr 2 07, benämner det för att dra god ström (ha hög strömgodhet i belastningen) från elnätet. |
|||
Elforsk rapport
|
|||
Ett citat
från: Magnetisk
fältstyrka (H,
ampere per meter, A/m) är en riktad storhet, vektorstorhet,
som vid sidan av den magnetiska flödestätheten
beskriver ett magnetfält i varje punkt i rummet. Magnetfält
ger upphov till krafter på magnetiska material och på
elektriskt laddade partiklar som rör sig i
fältet. B = 4π * 10-7 * H. Sambandet gäller i luft och andra icke magnetiska material såsom biologisk vävnad. För att beskriva exponering för magnetfält behöver man alltså inte mäta båda storheterna. |
|||
|
EMC-Thorleif |
Sidan 15 ( |
||
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse Till början |
|||
EMC
– Grundkurser |
|||
Universitetskurs i Elektromagnetism, från UTS:Engineering (University of Technology Sydney), som är en grundkurs i EMC, med rubriken: Lecture
6 – Electromagnetic Compatibility .Läs
sidorna
231-237, i detta 333-sidiga kompendium. Principles of EMC (quotation/citat from page 231-237): Electromagnetic compatibility refers to the capability of two or more electrical devices to operate simultaneously without interference. Inductive Coupling (quotation/citat from Chapter 6; page 6.6): Inductive
coupling is where a magnetic field from some external source
links with a current loop in the
victim circuit.
. . . . |
|||
Se ett bildspel
från INTEL's hemsida, om överhörning
(crosstalk): Formel för
spänningspulser orsakade av magnetfältets
frekvensberoende induktiva överhörning, Vid sinusformad
störning (I)
gäller
<http://download.intel.com/education/highered/signal/ELCT762/class19_Crosstalk_overview.ppt> |
|||
forts. |
Statens provningsanstalt skriver om EMC-problematiken och lösningar. Crosstalk
on Printed Circuit Boards SP, av J Carlsson –
1994
The crosstalk is a near-field problem and as such often divided into two different parts: common impedance coupling and electromagnetic field coupling. … The electromagnetic field coupling part of the crosstalk is often divided into inductive and capacitive coupling. The problem when the inductive and capacitive coupling should be analysed is to find the stray inductances and capacitances for the problem. www.sp.se/sv/index/research/EMC/Documents/lccalc.pdf På sidan 23 ff
kan man se diagram (Fig 5:2) som räknats ut med hjälp
av |
||
|
EMC-Thorleif |
Sidan
16 ( |
||
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse |
|||
Statens provningsanstalt skriver om EMC-problematiken och lösningar. Crosstalk
on Printed Circuit Boards SP, av J Carlsson –
1994
The crosstalk is a near-field problem and as such often divided into two different parts: common impedance coupli1ng and electromagnetic field coupling. … The electromagnetic field coupling part of the crosstalk is often divided into inductive and capacitive coupling. The problem when the inductive and capacitive coupling should be analysed is to find the stray inductances and capacitances for the problem. www.sp.se/sv/index/research/EMC/Documents/lccalc.pdf På sidan 23 ff
kan man se diagram (Fig 5:2) som räknats ut med hjälp
av |
|||
11c, |
Graf – Figure 5:2 (From page 23, Crosstalk on Printed Circuit Boards [11c]) |
||
HARDWARE
DESIGN TECHNIQUES (ANALOG-DIGITAL CONVERSION)
På
sidan 20, hittar vi något viktigt för en
EMC-detektiv, nämligen att
en strömslingas framkallar ett magnetfältet, som i sin
tur genererar en inducerad spänning: Där: Även
på sidan 145, hittar vi något viktigt: |
|||
Tillbaka till början – Tabellen med referenser slutar här |
|||
|
|
EMC-Thorleif |
Sidan
17 ( |
|
|
|||
fortsättning på, Referenser, böcker, länkar och annat av intresse |
|||
SSA
- Sveriges Sändareamatörer [EMI-grunder] |
|||
13. |
Läs om Elektromagnetism
i: |
||
14. |
Läs om
Induktion
(”praktisk om
Elektromagnetism”) i: |
||
|
|
||
|
Lecture
6 – Electromagnetic Compatibility (p.231-237) |
||
|
Elektromagnetism
är den del av fysiken
som förenar elektriska
och magnetiska
fenomen. |
||
|
|
||
Tillbaka till början – Tabellen med referenser slutar här |
|||
|
|
|
|
|
Sidan 17 ( |
|
|
|
|
|
|
|
Åter
till startsidan
|
|
|