Elektromagnetische compatibiliteit

EMC: bescherm je apparatuur en voorkom storingen

Wat is EMC?

EMC (Elektromagnetische compatibiliteit) is de eigenschap van elektronische apparatuur en machines om storingsvrij te werken in een omgeving met elektromagnetische straling. EMC voorkomt dat een apparaat storing veroorzaakt of ervaart. Het is essentieel om te voorkomen dat apparatuur zoals communicatiesystemen, vermogenselektronica en meet- en regelsystemen elkaar verstoren en onbetrouwbaar functioneren.

Elektromagnetische straling kan ervoor zorgen dat apparaten elkaar beïnvloeden waardoor storingen in je bedrijfsprocessen ontstaan. Daarom is het essentieel om storingen te voorkomen door apparatuur goed af te schermen en elektromagnetische compatibiliteit (EMC) te garanderen.

Wat is EMI?

EMI is de afkorting voor elektromagnetische interferentie en betekent ‘storing’ of ‘ruis’ door elektromagnetische straling. Dit probleem ontstaat wanneer elektromagnetische compatibiliteit (EMC) ontbreekt waardoor storingen in machines en systemen ontstaan. Twee begrippen die hier veel mee te maken hebben zijn ‘immuniteit’ en ‘emissie’.

• Immuniteit → hoe goed is een apparaat bestand tegen elektromagnetische straling.
• Emissie → hoeveel elektromagnetische straling zendt een apparaat uit

Door deze 2 factoren in balans te houden, zorg je voor betrouwbare apparaten en voorkom je EMC-storingen.

Wat is het verschil tussen EMC en EMI?

EMI betekent elektromagnetische interferentie, oftewel: storingen die apparaten onderling veroorzaken. EMC gaat verder en kijkt naar hoe een complete installatie storingsvrij functioneert en samenwerkt.

Principe van de Kooi van Faraday

Hoe werkt EMC? Aan de hand van de Kooi van Faraday (genoemd naar de Britse natuur- en scheikundige Michael Faraday) wordt dit vaak uitgelegd. De Kooi van Farady is een benaming voor een behuizing (kooi) die gemaakt is van materiaal dat elektriciteit goed geleid.

Voorbeeld: een vliegtuig vliegt door een onweersbui. De metalen romp van het vliegtuig vormt een kooi die de bliksemstroom over de buitenkant afleidt. De elektronica binnenin het vliegtuig wordt zo beschermd tegen elektromagnetische straling.

Niet alleen de losse onderdelen, maar het geheel van componenten (kast, behuizing, kabels en kabelwartels) moeten van metaal zijn om EMC te realiseren. Dit zijn allemaal onderdelen van de Kooi van Faraday. Hierbij wordt de kabel vaak vergeten. Als er geen EMC kabel toegepast wordt, werkt de kabel als een antenne en ontstaat er gegarandeerd interferentie in je installatie.

Voorkom storingen of downtime machines

Elektromagnetische invloeden kunnen de werking van machines belemmeren en storingen veroorzaken. Zelfs op de langere termijn kunnen er nog negatieve gevolgen optreden. Soms zal een productieproces zelfs stilgezet moeten worden om het probleem op te lossen. Deze kostenpost wil je natuurlijk zoveel mogelijk voorkomen. Daarom is EMC van groot belang binnen de machinebouw.

Voorbeeld:

In onderstaand voorbeeld zie je een gelijkmatige 50 Hz sinus (wisselspanning). De frequentieregelaar (figuur 3) zet de wisselspanning om in gelijkspanning. Deze gelijkspanningspulsen ‘faken’ als het ware de sinussen. Omdat dit pulsen zijn, ontstaat er geen mooie, gelijkmatige sinus (figuur 2). Wanneer deze storende pulsen niet opgevangen worden door het aardscherm van de kabel veroorzaakt dit storing (EMI).

EMC-stoorbronnen

Smartphones, radiozenders, elektromagnetische pulsen (EMP) en stroomstootspanningen kunnen kunstmatig elektromagnetische interferentie (EMI) veroorzaken. Maar ook natuurlijke invloeden zoals bliksem, elektrostatische ontlading (electrostatic discharge, ESD) en zonne-energie kunnen elektromagnetische straling opwekken en zo ongewenste storing veroorzaken in je bedrijfsproces. 

Het gevolg van storingen

De gevolgen van storingen door elektromagnetische interferentie lopen erg uiteen. De meest voorkomende verschijnselen zijn het ‘onverklaarbaar’ uitvallen van functie(s) of ongewenst starten van machines tot (herhaaldelijk) falen van besturingstechnische componenten. Een paar voorbeelden:

• Transformatoren: extra opwarming en ijzerverliezen. Ook kan verzadiging optreden.
• Vermogenselektronica: problemen ontstaan in de signaalvorm zoals commutatie, synchronisatie, superponeren, etc.
• Meet- en regelapparatuur: verstoring van sensoren en daardoor onjuiste meetresultaten en onnauwkeurigheid.
• Motoren en aandrijvingen: trillen, ongecontroleerd starten of stoppen of verminderde prestaties

Welke maatregelen kun je nemen?

Wanneer je de juiste maatregelen neemt, voorkom je dat elektromagnetische straling de werking van je apparaten belemmert (immuniteit), én dat je apparatuur zelf elektromagnetische storingen veroorzaakt (emissie). 

1. Check of je apparaat of apparatuur voldoet aan de EMC-richtlijn.
2. Zorg ervoor dat je kabels en apparaatkasten betrouwbaar tegen elektromagnetische straling zijn afgeschermd. De aansluiting van de kabelmantel op de apparaatkast is hierbij een cruciaal punt. In de praktijk zijn het vaak apparaat-besturingskasten die met afgeschermde kabels verbonden zijn. Het zwakke punt zit hem vaak in de overgang van de kabels naar de apparaat besturingskast. Wanneer deze niet juist op het gestel zijn afgemonteerd, kunnen elektromagnetische invloeden al snel tot dure storingen of stilstand leiden.
3. Controleer de gestelverbinding: is de oppervlakte van het contactvlak 360° rond afgemonteerd en is het aardscherm laagohmig, inductief en aan beide zijden aan aarde geplaatst?

EMC-richtlijn 2014/30/EU

Om storingen te voorkomen, moeten elektrische toestellen voldoen aan de EMC-richtlijn 2014/30/EU.

De Europese EMC-richtlijn 2014/30/EU is sinds 2016 van kracht. Deze richtlijn behandelt de elektromagnetische compatibiliteit van apparatuur en verplicht de fabrikant van apparatuur tot CE-markering. De fabrikant moet dan voldoen aan bepaalde emissie-eisen (uitstraling) en immuniteitseisen. Omdat er steeds meer gebruik wordt gemaakt van elektronica en steeds meer processen geautomatiseerd worden, worden de EMC richtlijnen continu aangepast.

Rol van de engineer / machinebouwer

Wanneer vooraf, in het ontwerpstadium van de machine, bekend is in welke omgeving de machine komt te staan, is dat een groot voordeel. De engineer kan dan rekening houden met EMC-eisen en de juiste materialen adviseren. Want als er een EMC-incident plaatsvindt of als er sprake van economische schade door EMC-problemen, dan is van de machinebouwer of eigenaar van de productielijn aansprakelijk.

Rol van de installateur

Net zo belangrijk is een juiste bekabeling en aardaansluiting van de verschillende apparaten en elektrocomponenten. Want als deze niet op de juiste manier gemonteerd worden, kan dit grote gevolgen hebben. De rol en professionaliteit van de installateur is dus ook van groot belang. In NEN 1010, bepaling 444, worden maatregelen beschreven die de installateur bij installatie kan toepassen.

Dit kan Hemmink voor je betekenen

Onverklaarbare storingen, onjuiste meetresultaten, etc. en daardoor productie-onderbrekingen en zelfs downtime kunnen zomaar door elektromagnetische straling worden veroorzaakt. Hemmink deelt graag haar EMC-kennis en geeft advies hoe je je installatie en apparatuur betrouwbaar kunt afschermen tegen elektromagnetische interferentie.

Met de eenvoudig te monteren EMC-kabelwartels van leveranciers Pflitsch en Wiska én de kennis van Hemmink lever je hoogwaardige en storingsvrije installaties op die voldoen aan de eisen van de EMC-richtlijn.