In het overzicht zijn zowel de maatregelen voor hoge EMC-eisen, aangeduid met ‘hoog’ als voor eenvoudiger eisen, aangeduid met
‘laag’ opgenomen.
Algemeen
– EMC-aardingsnetwerk, verbonden met:
– veiligheidsaarde (PE); en
– bliksembeveiligingsinstallatie (BBI).
– Instrumentatieaarde bij voorkeur niet gebruiken; indien toch, dan op ten minste één punt direct aan EMC-aarde;
– Aardingsnetwerk moet lage impedantie hebben, ook bij hoge frequenties. Dit kan bereikt worden door het gebruik van:
– aardvlakken;
– brede aardbanden;
– verbinding van alle metalen constructiedelen.
– Voorkom lussen.
Terrein
– Aardingsnetwerk
– mazen 10 m×10 m (hoog) tot 20 m×20 m (laag);
– koperdoorsnede minimaal 50 mm2;
– aardingsnetwerk met weerstand naar de grond kleiner dan 2,5Ω; of
– aardelektroden met aardverbindingen.
Gebouw
– EMC-aardingsnetwerk bestaande uit:
– alle aanwezige metalen delen, laagimpedant verbonden;
– aardingsnetwerk met mazen tussen 5 m×5 m (hoog) en 10 m×10 m (laag);
– aardleidingen met een doorsnede van minimaal 25 mm2(laag) of 50 mm2(hoog);
– interne ringleiding op laagste niveau;
– externe ringleiding om gebouw;
– veiligheidsaarde (PE);
– bliksembeveiligingsinstallatie (BBI).
– Voedingsstelsel uitvoeren als TN-S-systeem.
Ruimte
– Aardingsnetwerk met mazen van 5 m×5 m of 1,2 m×1,2 m (computervloer en bij gevaar voor ESD); of:
– Aardband langs de wand, die minimaal elke 5 m met het aardingssysteem verbonden is;
– Ringleiding om de ruimte. Doorsnede minimaal 25 mm2(laag) of 50 mm2(hoog).
Kast
– Aarden van componenten en apparaten direct op aardvlak, zoals montageplaat of aardstrip;
– Kast aan EMC-aardingssysteem aarden;
– Afstand tussen aardverbindingen van grote kusten maximaal 1 - 1,5 m;
– Kabeldraagsysteem via brede band verbinden.
PBNA/eiyt23/EP
57.98-05.0 26
Apparaten
– Aan EMC-aardingssysteem verbinden:
– direct; of
– via korte aardband, die niet langer dan 5 keer de breedte is.
Indien dit niet mogelijk is en bij lengten groter dan 0,5 m;
– via aardingslitze;
– doorsnede van een aardband minimaal 25 mm2.
Samenvatting
De opbouw en de werking van het EMC-aardingssysteem voor de aarding van installaties, gebouwen, ruimten, kasten en apparaten is belangrijk voor het voorkomen van interferentie. Dit wordt bereikt door alle elektrische en elektronische apparaten laagimpedant met een referentievlak, in de praktijk meestal een netwerk, te verbinden. Het EMC-aardingssysteem is verbonden met de veiligheidsaarde en de
bliksembeveiligingsinstallatie. Er moet gezorgd worden voor een laagimpedante verbinding van alle metalen delen van deze combinatie en er is een verbinding met de grond nodig. Deze combinatie van aardingssystemen vormt een aardingsnetwerk, waarmee alle elektrische en elektronische apparaten laagimpedant verbonden worden. Dit netwerk moet met zo klein mogelijke mazen uitgevoerd worden en heeft dan tevens een afschermende werking.
PBNA/eiyt23/EP
57.98-05.0 27
Toetsing
Oefenstof
Uitwerkingen niet ter correctie inzenden
1. Wat is de hoofdfunctie van het EMC-aardingssysteem?
2. Welke soorten aardingssystemen kunnen aanwezig zijn in een installatie? Moeten deze met elkaar verbonden zijn?
3. Wat is de beste vorm van EMC-aardingssysteem?
4. Wat verdient de voorkeur als aardband, een aardingslitze of een litzedraad?
5. Welk voedingsstelsel is uit EMC-oogpunt het beste en waarom?
6. Welke afstand tot apparaten en kabels moet bij bliksemafleiders minimaal aangehouden worden?
7. Zijn andere aardingssystemen, bijvoorbeeld een instrumentatieaarde, naast het EMC-aardingssysteem toelaatbaar of niet?
8. Waarom is het EMC-aardingssysteem met de grond verbonden?
9. Waar moeten aardelektroden aangebracht worden?
10. Wat is de maximale maasgrootte van een aardingsnetwerk in een ruimte, waar ESD kan ontstaan?
11. Welk aardingssysteem kan in een ruimte aangebracht worden voor het aarden van apparaten en kasten?
Antwoorden op de vragen in de leskern
1. Het EMC-aardingssysteem dient als referentievlak en als retourweg van stoorstromen naar de bron.
Er wordt ervan uitgegaan, dat de stoorbronnen zich binnen het systeem bevinden. Stoorstromen van buiten het systeem kunnen alleen lopen, als er een retourweg is. In dat geval moet deze retourweg ook met het aardingssysteem verbonden zijn, ander kunnen de stoorstromen niet lopen.
2. Een korte retourweg betekent:
– kleine leidinglengten, dus kleine capacitieve koppeling met andere leidingen en kleine lengten, die als antenne voor elektrische velden kunnen werken;
– kleine lussen, dus kleine inductieve koppeling en kleine magnetische velden.
3. Het verloop van de impedantie van een draad is in les 03.0, paragraaf 5 behandeld, zie figuur 5.
4. a. Bij een aardvlak kan de retourstroom dicht bij de heengaande stroom lopen. Voor een kabel, die op het vlak loopt bijvoorbeeld, kan de retourstroom direct onder de kabel lopen.
Bij een aardingsraster loopt de retourstroom in de dichtstbijzijnde leiding of verdeelt zich over enige leidingen.
b. De mazen van het raster moeten zo klein mogelijk zijn om de retourstroom zo dicht mogelijk bij de heengaande stroom te kunnen laten lopen.
5. Het gaat om de veiligheidsaarde PE, die direct met het EMC- aardingssysteem verbonden is. De nul mag niet onderbroken worden. De PE kan alleen onderbroken worden, als dit een aparte leiding is.
PBNA/eiyt23/EP
57.98-05.0 28
6. a. De formule voor de magnetische veldsterkte van een stroomdraad luidt:
H = I/2πr waarin:
H = magnetische veldsterkte in A/m I = stroomsterkte in A
r = afstand tot de draad in m
b. De magnetische veldsterkte van een stroomdraad neemt lineair met de afstand tot de draad af. Dus afstandsvergroting verlaagt de veldsterkte slechts weinig.
7. De instrumentatieaarde helpt weinig, omdat:
– die vaak uit draden opgebouwd is en daardoor een hogere impedantie kan hebben dan het EMC-aardingssysteem;
– de capacitieve koppeling tussen de instrumentatieaarde en de EMC-aarde sterk is en de systemen daardoor bij hoge frequenties gekoppeld zijn;
– door fouten bij het installeren of wijzigen de aardingssystemen vaak galvanisch aan elkaar liggen.
8. Binnen een kast zijn korte aardverbindingen noodzakelijk, onder anderen ook om koppeling van stoorsignalen via aarddraden te voorkomen. Aardt alle componenten direct op een (blanke) montageplaat.
9. Een goed aardingssysteem op een terrein is nodig voor:
– een aardingssysteem in verbinding met de grond voor de BBI;
– retourweg voor stoorstromen in kabels tussen gebouwen;
– een laagimpedant veiligheidsaardingssysteem in verbinding met de grond.
10. In de hier bedoelde gebouwen voor industriële installaties zijn vaak veel elektronische en elektrische apparaten dicht bij elkaar geïnstalleerd. Het blijkt, dat door een goed aardingssysteem interferentie vermeden wordt door korte laagimpedante retourwegen voor stoorstromen en kleine lussen tussen kabels en het aardingssysteem.
Bovendien schermen de aardleidingen en de metalen delen van het aardingssysteem stoorbronnen en stoorgevoelige apparaten van elkaar af.
PBNA/eiyt23/EP
57.98-05.0 29
Uitwerking van de oefenstof
1. De hoofdfunctie van het EMC-aardingssysteem is het laagimpedant verbinden van alle elektrische en elektronische apparaten met een referentievlak om het mogelijk te maken stoorstromen naar de bron terug te voeren.
2. Naast het EMC-aardingssysteem kunnen aanwezig zijn:
– veiligheidsaarde (PE);
– bliksembeveiligingsaarde (BBI);
– instrumentatieaarde.
Deze aardingssystemen moeten minimaal op één punt aan elkaar liggen, maar bij voorkeur op zoveel mogelijk punten.
3. Het aardvlak is de beste vorm van EMC-aardingssysteem, omdat dan de retourstromen van stoorsignalen zo dicht mogelijk bij de heengaande stromen kunnen lopen (wet van Lenz).
4. Een aardingslitze verdient de voorkeur boven een litzedraad vanwege de breedte. Dit zorgt voor een lagere impedantie.
5. Het TN-S-stelsel is uit EMC-oogpunt het beste voedingsstelsel vanwege de gescheiden nul en PE. Dit is een voordeel bij het opheffen van CM-stromen in het aardingssysteem. Ook het TT-stelsel kan gebruikt worden.
6. Dit is afhankelijk van de EM-zone. Algemeen geldt een minimale afstand van 0,5−1 m tot afgeschermde kabels en van 1 m tot niet afgeschermde kabels.
7. Een instrumentatieaarde is toelaatbaar, mits verbonden met de EMC-aarde, maar moet bij voorkeur niet gebruikt worden.
8. Het EMC-aardingssysteem is met de grond verbonden, omdat het met de PE en de BBI verbonden is, maar voor de werking als retour voor stoorstromen is dit niet noodzakelijk, omdat enkele leidingen zonder eigen retourleiding niet gebruikt moeten worden.
9. Aardelektroden moeten minimaal aangebracht worden op de plaatsen, waar bliksemafleiders lopen en op het terrein minimaal om de 50 m, tenzij het aardingsnetwerk van het terrein een lagere impedantie van 2,5Ωheeft.
10. In de ruimten, waar gevaar voor de invloeden van ESD bestaat, is de maximale maasgrootte van het EMC-aardingssysteem 1,2 m×1,2 m.
11. Voor de aarding van apparaten en kasten kan een aardband langs de wand, die om de 5 m aan het aardingssysteem ligt of een aardingsnetwerk van 5 m×5 m aangebracht worden.
PBNA/eiyt23/EP
57.98-05.0
30BIJLAGE A
OVERZICHT VAN NORMEN
VEILIGHEIDSAARDE
Voorschriften voor laagspanningsinstallaties zijn:
NEN 1010: Veiligheidsbepalingen voor laagspanningsinstallaties
NEN 3134: Veiligheidsbepalingen voor laagspanningsinstallaties in medisch gebruikte ruimtes NEN 3410: Veiligheidsbepalingen voor hoog- en laagspanningsinstallaties in ruimten met
gasontploffingsgevaar
BLIKSEMBEVEILIGINGSINSTALLATIE
Voorschriften voor de bliksembeveiligingsinstallatie zijn:
NEN 1014 Bliksembeveiliging
IEC 1024-serie Protection of structures against lightning
IEC 1312-serie Protection against Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) IMMUNITEITSEISEN
Immuniteitseisen voor bliksempulsen zijn beschreven in:
EN 61000-4-5 Immuniteit tegen (bliksem)pulsen
AFKORTINGEN EN Europese Norm
IEC International Electrotechnical Commission NEN Nederlandse Norm
fei/1030 ytei/10
Koninklijke PBNA bv, postbus 9053, 6800 GS Arnhem. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Dit is eveneens van toepassing op gehele of gedeeltelijke bewerking van de uitgave.