Het niet of niet correct werken van een elektrisch apparaat kan een kritieke bijdrage hebben aan productiestilstand, veiligheidsrisico’s, kwaliteit, en communicatiestoringen. Normaal gesproken denkt iedereen eerst aan een slechte stroomkwaliteit op de stroomkabels (Power Quality) bij het achterhalen van de storing. Dit komt omdat een slechte spanning een groot aantal problemen kan veroorzaken in alle elektrische installaties.
Andere factoren of verschijnselen die gedeeltelijk gecorreleerd zijn met elektriciteit kunnen echter ook storingen veroorzaken. Een van de belangrijkste factoren is elektromagnetische compatibiliteit (EMC).
Elektrische installaties (industrieel, commercieel, schepen/jachten, datacenters, zelfs woningen) zoem een snelle toename van de hoeveelheid elektronische apparaten. Het aantal is in de loop der jaren exponentieel gegroeid. De snelle uitbreiding van de technologie leidt tot nog complexere elektrische installaties waarin de volgende concepten zijn geïntegreerd:
- Draadloze technologie en communicatieprotocollen (o.a. antennes, radioapparatuur, radar,)
- Internet of Things (IoT)
- Nieuwere elektronica: compacter (kleiner formaat) met hogere operationele frequenties
De bovengenoemde concepten creëren opzettelijk of onbedoeld elektrische en magnetische velden met hoge frequenties (kHz – GHz) die in de lucht aanwezig zijn. Met andere woorden, een elektromagnetisch veld (EMV) dat door verschillende bronnen wordt geproduceerd, wordt in de lucht opgebouwd. Het doel van een antenne is bijvoorbeeld om een bepaalde frequentie te verzenden of te ontvangen, om gebruik van een draadloos communicatiesysteem mogelijk te maken. Echter, nieuwere elektronica veroorzaakt vaak onbedoeld velden in de directe omgeving, omdat ze kHz-MHz frequenties nodig hebben om hun schakelbewerkingen uit te voeren, bijvoorbeeld het afvlakken van een elektrische golfvorm van AC naar DC. Het is dus niet expliciet de bedoeling dat ze velden om zichzelf heen creëren. De veldsterkte op de lucht kan worden gemeten en gekwantificeerd met de zogenaamde Gestraalde EMC-metingen, oftewel Radiated EMC Measurements. Voorbeelden van het frequentiebereik van uitgestraalde EMC is te zien in de onderstaande afbeelding.
Hoe beïnvloedt uitgestraalde EMC elektrische apparatuur? Voorbeelden van storingen
Alle elektrische apparaten kennen twee gemeenschappelijke media: de elektrische installatie / bekabeling en de lucht / omgeving. Een apparaat dat een frequentie in de lucht creëert of uitstraalt, wordt de bron genoemd. Aan de andere kant wordt een apparaat dat negatief wordt beïnvloed door deze uitgestraalde frequentie, het slachtoffer genoemd. Dit betekent dat de defecte apparatuur zich in de buurt (binnen enkele meters afstand) van de bron bevindt. Dit concept wordt ook wel veraf-koppeling (far-field coupling) of ‘gestraalde koppeling’ (Radiated Coupling) genoemd.
Radiated Coupling kan bijvoorbeeld gevoelige elektronische belastingen creëren waardoor defecten ontstaan (denk aan elektronische chips) maar die ook interferentie te veroorzaken in communicatiesystemen of basiscommunicatieprotocollen.
Het effect van dit veld op het slachtoffer zal afhangen van het vermogen van de stralingsbron en de effectiviteit van de zend- en ontvangstantenne (het slachtoffer gedraagt zich als een ontvanger).
HyTEPS meet- en onderzoeksaanpak
HyTEPS heeft ervaring met Gestraalde EMC-metingen, die de laatste jaren steeds vaker voorkomen. De voorwaarde voor een succesvolle meting is het verzamelen van informatie over:
- Het probleem
- Single Line Diagram
- Aanwezige zendende apparaten
Het is belangrijk om het probleem te begrijpen en zoveel mogelijk te documenteren om een onderzoeksaanpak te definiëren.
Vervolgens wordt gebruik gemaakt van een Microwave Analyser in combinatie met een ‘alles-in-één breedbandantenne’ om een real-time meting van elektromagnetische velden te doen, mogelijk tot in de orde van grootte van meerdere Gigahertz, waardoor zelfs ultrahoge frequenties zoals 5G en radar worden vastgelegd. Met andere woorden, de studie richt zich op real-time spectrum-, spectrogram-en dichtheidsspectrummetingen om elke aanwezige frequentie te kwantificeren in termen van grootte (vermogen en/of veldsterkte) en persistentie, en een correlatie met het probleem vast te stellen.
Real-time spectrum
De veldsterkte van een specifieke locatie wordt real-time gevisualiseerd, alsook de maximale gemeten waarde. Dit helpt bij het identificeren van de aanwezige frequenties en bepalen hoe gevaarlijk ze kunnen zijn.
Spectrogram
Zodra een bepaalde frequentie is geïdentificeerd, kan deze in de loop van de tijd individueel worden gemeten (voorbeeld van 500 ms/div). Zo kunnen veldsterktepulsen en persistentie worden gekwantificeerd.
