In het voorbeeld van afbeelding 13 heeft het magnetische veld een richting, die loodrecht op het oppervlak van de lus staat. De geïnduceerde spanning in de lus is afhankelijk van het aantal krachtlijnen, dat door de lus loopt. Ontkoppeling van de lus met het magnetische veld kan verkregen worden door de lus zo te draaien, dat er geen krachtlijnen meer door de lus lopen.
In het voorbeeld van afbeelding 15 staat het elektrische veld evenwijdig aan de geleider. Ook hier kan ontkoppeling verkregen worden door de geleider onder een hoek met het veld te plaatsen.
Door de oriëntatie van stralende en ontvangende elementen gunstig te ontkoppeling kiezen kan ontkoppeling verkregen worden.
Voor magnetische velden van lussen geldt, dat bij evenwijdig opgestelde lussen de koppeling het grootst is (afbeelding 19). Alle krachtlijnen van de zendende lus gaan praktisch ook door de
PBNA/eiyp17/EP
57.98-03.0 24
ontvangende lus.
Bij loodrecht op elkaar staande lussen is de koppeling het kleinst (afbeelding 20). Bij grote lussen blijft er door kromming van de krachtlijnen een kleine koppeling bestaan.
Bij lussen, die een hoekαmet elkaar maken is de koppeling evenredig cosinus van de hoek met de cosinus van de hoek (afbeelding 21).
5798-030-019-D
Afbeelding 19
Koppeling van evenwijdige lussen
5798-030-020-D
Afbeelding 20
Koppeling van loodrecht op elkaar staande lussen
5798-030-021-D
α
Afbeelding 21
Koppeling van lussen onder een hoek
Bij geleiders vindt de grootste koppeling plaats bij evenwijdige geleiders (afbeelding 22). Dit geldt zowel voor de capacitieve
koppeling, want de capaciteit tussen de geleiders is dan het grootst als voor de inductieve koppeling, want de wederzijdse inductie is dan eveneens het grootst. (Wederzijdse inductie is een maat voor de inductieve koppeling tussen twee geleiders; dit begrip wordt verder
PBNA/eiyp17/EP
57.98-03.0 25
niet besproken).
Ook de koppeling via magnetische en elektrische velden is bij evenwijdige antennes het grootst.
Bij loodrecht op elkaar staande antennes is geen koppeling aanwezig (afbeelding 23). Bij tussenliggende vormen, waarbij de antennes onder hoek een hoek staan, is de koppeling afhankelijk van de hoekα
(afbeelding 24).
koppelfactor Als er een koppelf actor K gedefinieerd wordt, die gelijk is aan de verhouding tussen het ingekoppelde signaal en het zendende signaal, dan geldt voor de koppelfactor:
Kα= Kmaxcosα
Kα = koppelfactor onder een hoekα
Kmax = maximale koppelfactor, dus bij evenwijdige elementen α = hoek tussen de elementen
Ook kan eerst de veldsterktecomponent, voor een magnetisch veld loodrecht op de lus en voor een elektrisch veld evenwijdig aan de geleider bepaald worden. Met deze component kan de berekening dan uitgevoerd worden. Voor de elektrische veldsterkte is een voorbeeld gegeven (afbeelding 25).
5798-030-022-D
Afbeelding 22
5798-030-023-D
Afbeelding 23
Koppeling van loodrecht kruisende geleiders
Vraag 11
Als de geleider niet kort is ten opzichte van de golf lengte, bijvoorbeeld bij kabels, wanneer zal dan de grootste inkoppeling plaatsvinden?
PBNA/eiyp17/EP
57.98-03.0 26
5798-030-024-D
α
Afbeelding 24
Koppeling van onder een hoek kruisende geleiders
5798-030-025-D
α E
Eα=Ecosα
Afbeelding 25
Elektrische veldsterktecomponent onder een hoekα
Samenvatting
De overdracht van stoorsignalen via galvanische verbindingen, koppelingen en straling is besproken.
In verband met de overdracht via magnetische velden zijn de formules voor de berekening van
magnetische veldsterkten behandeld. Voor de veldsterkte van elektrische velden is een formule gegeven, die geldig is vanafλ/10 van de stralingsbron. Ook op de werking van geleiders als antenne en op de invloed van de oriëntering van geleiders onderling is ingegaan.
PBNA/eiyp17/EP
57.98-03.0 27
Toetsing
Oefenstof
Uitwerkingen niet ter correctie inzenden
1. Er loopt een stroom van 10 A in een lus met een diameter van 2 cm. Bereken de magnetische veldsterkte in het centrum van de lus.
2. Bereken de magnetische veldsterkte op een afstand van 10 cm van de lus uit vraag 1.
3. Er loopt een stroom van 10 A in een draad. Bereken de magnetische veldsterkte op 10 cm van de draad.
4. De retourdraad wordt op 1 cm afstand van de draad uit vraag 3 gelegd. Bereken nu de magnetische veldsterkte.
5. Bereken in lucht de magnetisch inductie en de magnetisch flux in een lus met een oppervlak van 1 cm2loodrecht op het veld voor de magnetische veldsterkte van vraag 4.
6. Bereken, voor welke frequentie de weerstandswaarde dezelfde is als de impedantiewaarde tengevolge van de zelfinductie voor een draad met een lengte van 1 m en een doorsnede van 50 mm2.
7. Van welke factoren hangt de grootte van een capaciteit af?
8. Van welke factoren hangt de inductieve koppeling af?
9. Hoe kan de magnetisch koppeling klein gehouden worden bij een gegeven stralingsbron?
10. Een lus wekt op de plaats van een tweede lus in lucht een magnetische veldsterkte H = 30 A/m bij een frequentie van 10 kHz op. In de tweede lus mag de geïnduceerde spanning niet boven 0,1 V komen.
Bereken het maximale oppervlak van de tweede lus.
11. De afschermmantel van een kabel is aan beide zijden met kasten verbonden. De kabel heeft een lengte van 10 m. Beide kasten hebben een capaciteit naar aarde van C = 300 pF. Stel dat de aarding van de kasten slecht is en de impedantie van de aardverbindingen van de kasten naar het aardvlak groot is ten opzichte van de impedantie van de capaciteit (afbeelding A). Bereken de resonantiefrequentie van deze opstelling.
5798-030-026-D
kast 1 kast 2
kabel l= 10 m
C C
aardvlak Afbeelding A
Resonantie van een kabel tussen twee kasten
12. Een kast heeft aan beide zijden kabels, die naar niet geaarde componenten lopen (afbeelding 19). De afstand tussen de componenten bedraagt 2,9 m.
Bereken bij welke frequentie(s) resonantie kan optreden.
PBNA/eiyp17/EP
57.98-03.0 28