Grunnleggende informasjon om skjerming Trenger du hjelp til å oppnå korrekt skjerming av anleggene dine? Vi hjelper deg gjerne ved planlegging og valg av produkter.

Forbrukeren (Z) forsynes fra en spenningskilde (U) via ledninger. Mellom pluss- og minuslederne oppstår det spenningsdifferanser, og som følge av disse bygges det opp et elektrisk felt mellom lederne. Via en leder, som det flyter strøm gjennom, oppstår et magnetisk felt (H). Som følge av strømavhengigheten utsettes dette magnetiske feltet for tidsmessige svingninger. Fordi det kun i de aller færreste anvendelser foreligger tidskonstant strøm, fører dette til uregelmessige, magnetiske vekselfelter. Feltene blir til elektromagnetiske signaler, de blir en type "minisendere", samtidig som de blir mottakere. Hver leder har dermed potensial til å påvirke funksjonen til andre elektriske og elektroniske komponenter negativt. For at disse påvirkningene ikke skal få nevneverdige konsekvenser for enhetene og anleggene dine, må kablene og lederne skjermes fagmessig korrekt.

Når to strømkretser bruker et felles ledningsstykke, oppstår en galvanisk støypåvirkning. Dette er ofte en felles referanse- eller returleder. Den andre kretsen påvirkes som følge av strøm- eller spenningssvingninger i den første strømkretsen (f. eks. koblingsforløp). Men også feilaktig jording av skjermede måle-, styre- og reguleringstekniske kabler og DÜ-kabler kan føre til galvaniske påvirkninger.

Mottiltak:

• Det felles ledningsstykket skal legges mest mulig lavohmsk og med lite induktivitet (bruk av ledertverrsnitt med tilstrekkelig størrelse)
• Skill strømkretsene i størst mulig grad
• Hold felles tilledninger kortest mulig
• Legg forgreningspunkter nærmest mulig strømkilden

Støyvariabelen til den kapasitive støypåvirkningen er den elektriske spenningen. Kapasitive støypåvirkninger forårsakes av elektriske vekselfelter i et system som virker forstyrrende. Et typisk eksempel på en kapasitiv støypåvirkning er når to ledninger som er lagt parallelt over lengre avstand får egenskapene til to motstående konsensatorplater og disse egenskapene danner en kortslutning for høyfrekvente signaler.

Mottiltak:

• Unngå parallell legging i størst mulig grad, eller hold dem kortest mulig
• Skap størst mulige avstander mellom forstyrrende og forstyrret ledning (minsteavstand 60 - 100 cm)
• Bruk av skjermede DÜ- og måle-, styre- og reguleringstekniske ledninger (skjerming foretas på én side)
• Bruk av parvis tvunnede ledninger

Årsaken til induktiv støypåvirkning er et magnetisk vekselfelt. Rundt ledere som det flyter strøm gjennom, danner det seg et magnetfelt som også gjennomtrenger tilgrensende ledere. Strømendringer skaper også endringer i magnetfeltet, som igjen fører til at en spenning induseres i tilgrensende leder.

Eksempel: Hvis to ledninger på 100 m ligger parallelt med hverandre i en avstand på 30 cm, og strømmen gjennom den forstyrrende lederen utgjør 100 A (50 Hz), induseres en spenning på ca. 0,3 mV i den forstyrrede lederen. Ved lik anordning, men med strømendring på 1 kA i 100 μs, induseres en spenning på ca. 90 mV. Jo større og raskere en strømendring er, desto høyere er den induserte spenningen.

Mottiltak:

• Avstanden mellom sterkstrømskabler og DÜ-kabler samt måle-, styre- og reguleringstekniske kabler bør være minst 1 m
• Parallellføringer skal være så korte som mulig
• Ved bruk av tvunnede ledninger kan den induktive påvirkningen reduseres med ca. faktor 20
• Bruk av skjermede ledninger som er lagt på på begge sider (skjerming)

Tvunnede ledninger?
Bruk av tvunnede ledninger reduserer den induktive støypåvirkningen, ettersom induksjonsretningen stadig snur i relasjon til støyfeltet grunnet tvinningen av lederne. For å unngå koblinger anordnes tilgrensende par i en DÜ-ledning eller måle-, styre- og reguleringsteknisk ledning, med ulike revolveringslengder. Vanlig er revolveringslengder fra 30 til 50 mm. Ved sterkstrømskabler er revolveringslengden, avhengig av ledertverrsnitt, mellom 200 og 900 mm.

Bølgestøypåvirkning er ledningsførte bølger eller impulser som strekker seg over til tilgrensende DÜ- og måle-, styre- og reguleringstekniske ledninger. Bølgestøypåvirkning oppstår også når en ledningskrets strekker seg inn til en annen krets innenfor en kabel. Ved galvanisk, kapasitiv og induktiv støypåvirkning hensyntas ikke de elektriske signalenes runtime på forstyrrende og forstyrret ledning. I spesielle tilfeller kan det hende at støyfrekvensens bølgelengde når samme størrelsesorden som ledningslengdene. Hvis dette skjer, må en effekt hensyntas også her.

Mottiltak:

• Benytt kabel med skjermede par og samlet skjerm (skjerming)
• Unngå feiltilpasninger i hele ledningsstrekket
• Signaler med meget høyt nivå skal ikke føres i samme kabel som signaler med meget lavt nivå
• Benytt kabel med høy refleksjonsfrihet, lav demping og lav kapasitet

Fra en forstyrrende faktor kan det også oppstå ikke-ledningsførte elektromagnetiske bølger som virker inn på anlegg og ledninger. Forstyrrende faktor er her den frie bølgen H0, E0. I nærfeltet kan det elektriske eller magnetiske feltet være fremherskende, alt etter type støy. Høy strøm genererer hovedsakelig et magnetisk felt, høy spenning genererer hovedsakelig et elektrisk felt. Den høyfrekvente støyenergien brer seg ut over ledninger som er tilkoblet støykilden og som muliggjør en direkte stråling (>30 MHz). Videre kan tilgrensende, kraftige sendestasjoner forårsake høy feltstyrke på kabelanleggets sted, og virke forstyrrende på kabler. I industribedrifter oppstår de aller største forstyrrelsene når induktiv last kobles ut. De høye, høyfrekvente spenningshoppene som oppstår ved slike prosesser, betegnes som Burst. Slike Bursts har frekvensspektre opptil 100 MHz.

Mottiltak:

• På fjern- og nærfelt benyttes skjermer med høye absorpsjons- og refleksjonsegenskaper (kobber eller aluminium). Her skal det benyttes ledende og helst komplett lukkede skjermer med lav koblingsmotstand og gunstige skjermdempingsverdier. (skjerming)
• Ved hovedsakelig magnetisk nærfelt, spesielt ved lave frekvenser, bør det i tillegg foretas skjerming med MU-metall eller et amorf metall.

Type skjermtilkobling fastsettes først og fremst med utgangspunkt i forventet støypåvirkning. For å undertrykke elektriske felter må skjermen jordes (1) på den ene siden. Feil som følge av et magnetisk vekselfelt undertrykkes derimot kun dersom skjermingen pålegges på begge sider. Ved skjermunderlag på begge sider (2) oppstår det likevel en jordsløyfe, med alle kjente ulemper. Spesielt de galvaniske forstyrrelsene langs referansepotensialet er med på å påvirke nyttesignalet, og reduserer skjermeffekten. Bruk av triaksialkabler (4) er her til hjelp, den indre skjermen kobles til på én side, den ytre skjermen kobles til på begge sider. For å redusere galvaniske støypåvirkninger ved ledningsskjermer som er tilkoblet på begge sider kobles en av sidene også ofte til referansepotensialet via en kondensator (3). Dette avbryter jordsløyfen, spesielt for like- og lavfrekvent strøm.

Følgende eksempel tydeliggjør effekten av tiltak som beskyttelse mot støypåvirkninger: Vist anordning utsettes for et magnetisk vekselfelt med 50 kHz på 2 m lengde. Støyspenningen som måles på utgangen angis i relasjon til støyspenningen når lederskjerm ikke er tilkoblet (1) 0 dB. Ved skjerming på én side (2) oppstår ingen forbedringer, da den ikke har effekt ved magnetiske forstyrrelser. En skjerm som er tilkoblet på begge sider, som på bilde 3, demper støyfeltet med ca. 25 dB. Den drillede ledningen (20 rotasjoner/m) viser i anordningen (4) allerede uten skjerming en lavere tilbøyelighet til feil (ca. 10 dB), noe som oppnås gjennom ledersløyfens kompenserende virkning. Skjermen som er tilkoblet på den ene siden (5) viser fremdeles ingen forbedring. Først skjermen som er tilkoblet på begge sider i anordning (6) forbedrer dempingen til ca. 30 dB.