Schermaansluiting in de schakelkast

Wilt u meer weten over de schermaansluiting in de schakelkast? Laat het ons gewoon weten!


Montage van de schermklem SCC

Vijf dingen die u moet weten

  1. Alle aders afschermen. Een kabel die uit de omgeving komt en niet overeenkomstig geaard is, doet de afscherming teniet.
  2. De complete metalen behuizing van de schakelkast heeft een vakkundig, laagohms aardingsconcept nodig (montagerails, montageplaten, schakelkastdeur enz.).
  3. Te lange kabels niet in de schakelkast oprollen. Daardoor ontstaat een spoel en daardoor een verhoogde gevoeligheid voor storende instraling. Beste maatregel: kabels inkorten.
  4. Het schermvlechtwerk zo dicht mogelijk bij de kabelinvoer leggen.
  5. Pigtail vermijden. Door het twijnen van het schermvlechtwerk ontstaat er een extra antenne, die de eigenlijke afscherming tenietdoet.
Afscherming in combinatie met aansluitklemmen

Schermopbouw met de NLS-variant van SCC-schermklemsysteem

Schermaansluiting in de praktijk

De afschermingen van DÜ- resp. M&R-kabels moeten direct na de invoer in de schakelkast met de aarding van de behuizing worden verbonden. Hier is weinig ruimte in de schakelkast door het grote aantal kabels en leidingen. Alleen een schermklemsysteem met een bekabeling vóór de schermaansluiting, biedt duidelijke voordelen. Montage achteraf van de schermklemmen vergemakkelijkt het werk bij ruimtegebrek, waardoor de opbouw van de schakelkast sneller verloopt.

Een schermklemsysteem bestaat uit:

  • schermklem
  • verzamelrail en
  • verzamelrailhouder

De schermklem heeft als taak het kabelscherm mechanisch en elektrisch met de verzamelrail te verbinden. De grootte van de gebruikte schermklemmen is daarbij afhankelijk van de doorsnede van de gebruikte kabel. Het soort schermsteun bepaalt de keuze van de verzamelrailhouder, die voor een direct contact met de aarding van de behuizing zorgt of het schermklemsysteem tot de behuizing isoleert.

Geïsoleerde opbouw van een schermklem

Geïsoleerde opbouw van een schermklem

Directe aarding of geïsoleerde opbouw?

Het soort schermaansluiting is doorslaggevend voor de keuze voor een opbouw direct met het PE-potentiaal of een geïsoleerde opbouw. Een geïsoleerde opbouw is bijvoorbeeld nodig als op basis van de te verwachten interferentie de PE-aansluiting stervormig naar een referentiepunt in de schakelkast moet worden geleid. In dat geval is het eigenlijke aansluitpunt (sterpunt) verder van het punt van de schermsteun verwijderd dan bij een directe aansluiting. Het kabelscherm wordt niet meer via de verzamelrailhouder of montagerail aangesloten. Maar de aansluiting wordt door middel van een aftakklem en een kabel met de schakelkast-PE verbonden. De aderdoorsnede die voor deze aansluiting gebruikt wordt, mag niet te klein zijn. Daardoor wordt de later nog beschreven koppelweerstand zo laag mogelijk gehouden.

De beide schermklemsystemen SCC en SK op één montageadapter

De schermklemsystemen SK en SCC

Vloei-effecten

Een ander belangrijk aspect bij de aansluiting van kabel- en leidingafschermingen zijn vloei-effecten van kabels en leidingen. Onder druk van de schermaansluitklem vloeit vooral de kunststof van de isolatie in de dan nog niet opgevulde ruimtes aan de zijkanten. Dat wordt voorkomen door een verend drukstuk. De vering moet krachtig genoeg zijn, zodat het kabelscherm altijd stevig tegen de verzamelrail gedrukt wordt en daardoor een permanent, goed contact waarborgt.

Verschillende schermaansluitvarianten met lage impedantie

Afbeelding 1: Schermaansluiting met een vermijdbare aardingslus Afbeelding 2: Duidelijke verkleining van de aardingslus door verschuiving van de aftakklem Afbeelding 3: Correcte opbouw door aarding via de montagerail Afbeelding 4: Optimale aarding door stervormige opbouw

Schermaansluiting met lage impedantie

De kwaliteit van een schermaansluiting weerspiegelt zich in de hoogte van de overgangsweerstand tussen kabelscherm en systeemaarde. Met uitzondering van de galvanische interferentie hebben alle andere soorten storingen op enigerlei wijze met frequenties te maken. Daarom moet verder gezocht worden dan de ohmse weerstand. De inductieve weerstand van een schermaansluiting speelt ook een grote rol, die vooral afhangt van de afstand tussen kabelscherm en referentieaarde. Dit wordt de koppelimpedantie van de schermaansluiting genoemd die als frequentieafhankelijke curve wordt weergegeven. Een bijzonder korte aansluiting is mogelijk door het gebruik van verzamelrailhouders die direct met elkaar in contact staan. Bij langere verzamelrails wordt de afstand tot de behuizingsaarde verkort door niet alleen aan de uiteinden van de verzamelrail, maar ook over de hele lengte verdeeld verzamelrailhouders te gebruiken die direct contact maken. Als op basis van de te verwachten interferentie voor een geïsoleerde opbouw wordt gekozen, kan de in dat geval langere aansluiting tussen kabelscherm en aarde gedeeltelijk worden opgevangen door een overeenkomstig grotere kabeldoorsnede. Een aansluiting met een lagere impedantie betekent echter ook altijd een laagohmige verbinding. Daarom moet er voldoende kracht op de mechanische contactpunten worden uitgeoefend. Ook het gebruik van veredelde metalen oppervlakken draagt in belangrijke mate bij aan een aansluiting met een lage impedantie. Dat komt doordat de metalen ook in agressieve atmosferen geen aanslag of corrosie ontwikkelen.

Opbouw van een meetopbouw van de koppelingsimpedantie

Meting van de koppelingsimpedantie

De koppelingsimpedantie van de schermklemsystemen

Om de kwaliteit van schermaansluitingen te beoordelen, worden voor schermaansluitsystemen de koppelingsimpedanties als functie van de frequentie in curvevorm weergegeven. Aan de hand van zulke curven wordt duidelijk hoe sterk de afhankelijk van de frequentie van de koppelingsimpedantie is. Afhankelijk van de hoogte van het inductieve aandeel van de koppelingsimpedantie, is de curve naar hoge frequenties meer of minder steil. Dat betekent dat de lengte van de schermaansluiting direct in de curve wordt opgenomen, omdat zij vooral door het inductieve aandeel van de weerstand wordt bepaald. Het ohmse aandeel van de impedantie is terug te vinden in de hoogte van de curve. Aangezien er pas bij zeer hoge frequenties verschillen herkenbaar zijn tussen koperen, stalen en aluminium montagerails, is het materiaal van de montagerail niet doorslaggevend voor de kwaliteit van de schermaansluiting. Bij koperen montagerails moet er echter rekening mee worden gehouden dat er snel aanslag op het oppervlak ontstaat. Bij aluminium ontstaat zeer snel een oxidelaag. Beide materialen kunnen de kwaliteit van de schermaansluiting negatief beïnvloeden.

De meetmethode van de koppelingsimpedantie
Ter voorkoming van een vervalst resultaat, moet er bij de meting van de koppelingsimpedantie van een schermaansluitsysteem op gelet worden dat externe invloeden uitgeschakeld zijn. Daarom moet voor de meting een gesloten, naar buiten afgeschermd coaxiaal systeem worden gebruikt. Als meetapparaat dient een network-analyzer die de demping, afhankelijk van de frequentie registreert. Door een eenvoudige berekening kan de dempingscurve in een impedantiecurve worden omgezet. Eerst moet echter het meetsysteem zonder schermklem tot nul gekalibreerd worden. Hierdoor worden ook door het meetsysteem zelf veroorzaakte fouten verwijderd. Pas daarna wordt de koppelingsimpedantie met geplaatste schermklem opgenomen. De binnenweerstand van de meetontvanger bedraagt daarbij Ri = 50 Ω en is daardoor veel groter dan de te meten koppelingsimpedantie (Zk << 1 Ω ). Daardoor wordt de stroom Ik bij benadering alleen door de generatorspanning Ug en Ri bepaald. Beide zijn constant, daardoor ook Ik. De via Zk min of meer verliesvrij gemeten spanningsval Uk is proportioneel ten opzichte van Zk.

Fot van een pigtail

Pigtail

Pigtail

De pigtail ondersteunt niet de EMC-conforme bekabeling. Het kabelscherm wordt bij deze afschermingsopbouw tot een extra draad getwijnd en op de aarde resp. de apparaatafscherming aangesloten. Het probleem van deze methode is dat door het getwijnde schermvlechtwerk er een extra antenne ontstaat, wat de eigenlijke afscherming teniet doet.