EMC. Onderwijsinstelling: Hogeschool Rotterdam. Datum: 23 november 2012 Versie: 2.0. Joël Schrier

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam

EMC Tussenrapportage over het onderzoek naar elektromagnetische compatibiliteit t.b.v. het ontwerpen van een elektrisch aangedreven Burton binnen project ESCBO Onderwijsinstelling: Klas: Project: Datum: Versie:

Hogeschool Rotterdam ATr7 ESCBO 23 november 2012 2.0

Auteur:

Jarno Kool Joël Schrier


Inleiding Op 19 september 2012 klonk het officiële startschot voor ESCBO, de "Electrical Sports Car Build Off." Tijdens deze build-off, georganiseerd door Siemens Nederland en Burton car company, zullen 4 hogescholen en 3 bedrijven uit Nederland ieder hun eigen elektrisch aangedreven Burton ontwerpen en bouwen. Aan het eind van de build-off worden de voertuigen èn teams beoordeelt op techniek, samenwerking, total cost of ownership en het wel of niet toegekende RDW goedkeuring! Bij het ontwerpen van een dergelijk voertuig komt ontzettend veel kijken. Het is de bedoeling dat er uiteindelijk een sportauto komt. Er moet dus goed nagedacht worden over systemen zoals aandrijving, body, chassis, wielophanging en user-interface. Waar vaak niet als eerste aan gedacht wordt is elektromagnetische compatibiliteit (EMC). Toch is dit een belangrijk onderwerp bij het ontwerpen van een elektrisch voertuig. In dit document staat beschreven wat dit precies is, waarom het zo belangrijk is en hoe er rekening mee gehouden moet worden tijdens de buildoff.

2


Inhoudsopgave 1.

Probleemstelling .................................................................................................................. 5

2.

Achtergrond informatie ......................................................................................................... 6

3.

2.1.

Definitie EMC ............................................................................................................... 6

2.2.

EMI: Elektromagnetische interferentie.......................................................................... 6

2.3.

EMS: Elektromagnetische susceptibiliteit ..................................................................... 7

EMC in de praktijk ................................................................................................................ 9 3.1.

EMC problemen lokaliseren ......................................................................................... 9

3.2.

Methoden om EMC problemen te verhelpen ...............................................................10

3.2.1.

Scheiden van kabels ............................................................................................10

3.2.2.

Kabelafscherming ................................................................................................11

3.2.3.

Afgeschermde kabelverbinding ............................................................................11

3.2.4.

Pigtail ...................................................................................................................13

3.2.5.

Niet-afgeschermde kabels ...................................................................................13

3.2.6.

Filters ...................................................................................................................15

3.2.7.

Ferriet ..................................................................................................................15

3.2.8.

Afschermen .........................................................................................................17

3.3. 4.

Samenvatting ..............................................................................................................17

Wet en regelgeving ............................................................................................................ 19 4.1.

EM Breedbandinterferentie .........................................................................................19

4.2.

EM Smalbandemissie .................................................................................................20

4.3.

Immuniteitstesten van ESA’s voor EM straling ............................................................21

4.4.

Immuniteits- en emissietesten van ESA’s voor transiente verschijnselen ....................22

5.

Conclusie ........................................................................................................................... 23

6.

Bronvermelding .................................................................................................................. 24

7.

Bijlage ................................................................................................................................ 25 7.1.

Uitgebreide versie van het EMI basismodel ................................................................25

7.2.

Richtlijn 72/245/EEG Bijlage VII ..................................................................................26

7.3.

Richtlijn 72/245/EEG Bijlage VIII .................................................................................29

7.4.

Richtlijn 72/245/EEG Bijlage IX ...................................................................................31

3

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam 7.5. 8.

Richtlijn 72/245/EEG Bijlage X ....................................................................................37

Verantwoording inhoud ...................................................................................................... 38

4


1. Probleemstelling De hoofdvraag van dit onderzoek is: "Hoe kan men EMC problemen verkomen bij het ontwerpen en bouwen van een elektrisch aangedreven Burton?" Om dit te kunnen beantwoorden is de hoofdvraag verdeeld in verschillende deelvragen. Er wordt tijdens dit onderzoek vanuit een breed perspectief geleidelijk meer ingezoomd om uiteindelijk zo een antwoord te kunnen geven op deze vraag. In het eerste deel wordt uitgelegd wat EMC is. De onderwerpen "waarom rekening houden met EMC" en "hoe wordt EMC in de praktijk toegepast" worden behandeld. Er zijn verschillende manieren om te bepalen waar mogelijk EMC problemen zich voordoen en indien nodig op te sporen en te verhelpen. Methoden hiervoor staan beschreven in hoofdstuk 3. Omdat een voertuig over het algemeen op plaatsen komt met veel verschillende bestemmingsgebieden, denk hierbij aan bijvoorbeeld steden en industriegebieden, is de omgeving een belangrijke factor voor het bepalen welke maatregelen er genomen moeten worden voor het ontwerpen en bouwen van een EMC goedgekeurd (en veilig) voertuig. In het laatste deel staan de resultaten beschreven van het onderzoek naar de omgeving wet en regelgeving om de Burton een RDW goedkeuring te kunnen toekennen.

5


2. Achtergrond informatie In dit hoofdstuk wordt de basis gelegd voor het verdere rapport. De begrippen EMC, EMI en EMS zijn de belangrijkste onderwerpen in dit hoofdstuk.

2.1.

Definitie EMC

De definitie van elektromagnetische compatibiliteit (EMC): De normen definiëren als het in staat zijn van een onderdeel, apparaat, systeem, ... om in zijn elektromagnetische omgeving naar wens te functioneren, zonder hierbij zelf storingen toe te voegen aan zijn eigen elektromagnetische omgeving. (bron: wikipedia) EMC is op te delen in twee delen. Enerzijds is er elektromagnetische interferentie (EMI). Interferentie ontstaat doordat een elektrisch product elektromagnetische velden uitzendt. Andere (elektrische) producten kunnen deze velden of stromen ontvangen. Hierdoor kunnen er ongewenste effecten ontstaan in het functioneren van dit product. Een voorbeeld van EMI is de situatie waarbij een mobiele telefoon dichtbij een luidspreker wordt gehouden en er hierdoor ongewenste tonen door luidspreker hoorbaar zijn. EMI is dan duidelijk waar te nemen. Interferentie kan tussen apparaten van de installatie zelf voorkomen of tussen apparaten van de installatie en (systemen of installaties in) de omgeving. Het tweede deel van EMC is elektromagnetische susceptibiliteit (EMS). Dit deel houdt zich bezig met de vraag hoe de apparatuur ongevoelig is te maken voor magnetische velden. De mate waarin een materiaal op iets reageert wordt de susceptibiliteit genoemd (susceptibiliteit: ontvankelijkheid, vatbaarheid).Voor elektromagnetische producten gaat het hier dus over de vatbaarheid of mate van invloed van magnetische velden.

2.2.

EMI: Elektromagnetische interferentie

De aandacht voor EMC wordt steeds groter. Dit komt door steeds vaker voorkomende EMI problemen. Om een beter beeld te krijgen van deze problemen wordt eerst de basis van de EMI problemen gedefinieerd. Een EMI kan worden verdeeld in drie basis elementen: 1. Storingsbron, iets wat elektromagnetische energie uitstraalt. 2. Vatbaar systeem, iets wat vatbaar is voor de elektromagnetische straling van een storingsbron. 3. De verbinding tussen de storingsbron en het vatbare systeem.

6

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam In de volgende afbeelding wordt de relatie tussen deze drie elementen schematisch weergegeven.

Dit is de basis van EMI. In de praktijk is het uiteraard mogelijk dat een storingsbron meer dan één systeem beïnvloedt. Ook is het mogelijk dat een EMI probleem wordt veroorzaakt door meerdere storingsbronnen. Een belangrijk verschil tussen EMI en EMC is dat EMI het interferentie probleem is, niet het signaal wat het probleem veroorzaakt. Theoretisch gezien zal het EMI probleem opgelost zijn als één van de drie basis elementen uitgeschakeld wordt. Het derde element, het vatbare systeem, kan uitgeschakeld worden door het in een Faraday kooi te plaatsen. In de praktijk is dit soms minder eenvoudig. Men kan niet verwachten dat iedereen televisie (vatbaar systeem) kijkt binnen zo’n kooi. Ook is een zendmast (storingsbron) van bijvoorbeeld radio moeilijk af te schermen. Bij het uitleggen van de drie basis elementen van EMI is opzettelijk gekozen voor het woord “iets”. Dit om aan te geven dat er erg veel mogelijkheden/verschillen zijn. De mogelijkheden zijn onder te verdelen in vier niveaus: 1. 2. 3. 4.

Systeem niveau Subsysteem niveau Printplaat niveau Component niveau

Voorbeeld: Een AM radio uitzending stoort een (vaste) telefoon. Als men de hoorn oppakt is het radioprogramma hoorbaar. Dit fenomeen heet “Music on the line”. Niveau 1 is het complete telefonie systeem, inclusief kabels en signaal omzetting. Niveau 2 is de telefoon zelf. Niveau 3 is de geluidsversterker in de telefoon. Niveau 4 is het component, een transistor in een geïntegreerde schakeling. Dit component vangt het signaal op. Door dit ene component wordt dus het hele probleem veroorzaakt.1 De elektromagnetische energie van de storingsbron wordt emissie genoemd. Emissie is onder te verdelen in gewenste en ongewenste signalen die zich over gewenste of ongewenste verbindingen verplaatsen.

2.3.

EMS: Elektromagnetische susceptibiliteit

Een storing kan dus een vatbaar systeem binnenkomen via gewenste of ongewenste verbindingen. Deze storing, een signaal, heeft een bepaald frequentie. Deze kan binnen of buiten het frequentiespectrum van het vatbare systeem liggen. Als een stoorsignaal in hetzelfde 1

Electromagnetic compatibility, Mart Coenen

7

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam bereik ligt als de werkfrequentie van het vatbare systeem dan betekent dit dat de storing “inband” optreedt. Een stoorsignaal met een frequentie buiten het bereik van het frequentiespectrum van het vatbare systeem heeft als gevolg dat de storing “out-of-band” optreedt. In de bijlage staat een uitgebreide versie van het EMI basismodel. Hierin is duidelijk het verband en verschil tussen en de mogelijkheden binnen de fenomenen van EMI te zien. Voor susceptibiliteit wordt naast vatbaarheid ook regelmatig gevoeligheid gebruikt. Deze begrippen zijn echter niet aan elkaar gelijk. Waar vatbaar over het algemeen negatief is, is gevoeligheid positief. In de context van EMS is susceptibiliteit negatief en is gevoeligheid dus geen goed alternatief.

8


3. EMC in de praktijk Bij een bedrijf werd een kassa gecombineerd met een reserveringssysteem. Na enkele weken deden zich een aantal storingen voor. Twee tot drie maal per dag reageerde het systeem niet meer op orders vanuit de kassa. De problemen deden zich vooral voor als het wat drukker was in de winkel. Het complete systeem moest dan gereset worden en na 20 minuten werkte alles weer naar behoren. Na telefonisch contact kwam er een monteur het systeem controleren. De elektronica stond in een metalen kast, om EMC problemen te voorkomen. Er was echter niet gelet op de aansluitingen van de kassa naar deze metalen kast. De hiervoor gebruikte bekabeling was niet EMC-neutraal. Signalen van (actieve) mobiele telefoons van klanten konden zo via de bekabeling het systeem verstoren. Nadat de bekabeling vervangen was door coax-kabels en er EMC-glands gebruikt waren om deze aan te sluiten hebben de problemen zich niet meer voorgedaan. Door dit voorbeeld kan men al zien hoe groot de invloed kan zijn van een mobiele telefoon ten opzichte van elektrische apparatuur. Om dit soort problemen te voorkomen moeten EMC problemen eerst gelokaliseerd worden. EMC problemen kunnen op meerdere manieren gelokaliseerd worden. Deze manieren worden beschreven in de eerste paragraaf van dit hoofdstuk. Nadat problemen gelokaliseerd zijn moeten deze opgelost worden. Hier zijn verschillende methoden voor. Deze methoden worden in de tweede paragraaf beschreven.

3.1.

EMC problemen lokaliseren

Om EMC problemen te kunnen verhelpen, moet men eerst weten waar het probleem vandaan komt. Het probleem kan bij EMI of EMS liggen. Beide onderwerpen zijn vindbaar. EMI kan gemeten worden en EMS moet bereikt worden. De volgende manieren zijn er om deze onderwerpen op te sporen. Voor beide opspoormethode geldt dat ze straling verstoren of opvangen. In de afbeelding is te zien dat de straling steeds minder wordt naarmate de afstand van het object. Als er straling gevonden wordt is het dan ook van belang om dichter naar het object te kijken of het EMC probleem niet groter is dan op dat moment al gemeten. EMI: EMI kan zeer eenvoudig opgespoord worden met een draagbare radio op batterijen of door middel van een stroomtang. Voor de draagbare radio geldt dat zowel op FM als AM kan gekeken worden of het radiosignaal beïnvloed wordt. Als de ruis toeneemt op een zwak te ontvangen station, dan kan daar het EMC probleem liggen. Wanneer het stoorsignaal het grootste is, dan is daar de EMI het grootst. Dit houdt niet meteen in dat hier een EMC probleem 9

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam ligt, maar het is wel het beste om dit op te lossen, want het kan andere apparatuur wel beïnvloeden. Daarnaast is de stroomtang ook een goed object om EMI te meten. In de meeste garages zijn deze tangen wel te vinden. De stroomtang meet een signaal van een elektrisch component. Dit kan dus ook een straling zijn en dus EMI. In de afbeelding is te zien dat onderaan het meetapparatuur een teller, als deze reageert dan is er een signaal. Ook hierbij geldt dat hoe dichterbij de stroring des te groter het signaal is. Zonder veel kosten kan er dus al gekeken worden of er EMC problemen zijn op het vlak van EMI. Om het grondiger op te zoeken is er speciale apparatuur nodig. Deze apparatuur is erg duur en zal dus niet aangeschaft worden. Dit moet onderzocht worden bij een gespecialiseerd bedrijf. EMS: EMS kan gevonden worden door middel van een piëzo-elektrisch element. Door de kortstondig magnetische velden worden er signalen vrij gegeven die invloed kunnen hebben op een elektrisch systeem. Als er invloed is bij het elektrische systeem dan is er sprake van EMS. Hierbij geldt ook dat hoe groter de storing wordt hoe dichter men bij het EMC probleem is. Dit is niet de meest eenvoudige methode maar de grotere problemen kunnen snel gevonden worden en dus op tijd verholpen worden. Om nauwkeuriger te meten is duurder apparatuur benodigd of uitbesteding bij een bedrijf.

3.2.

Methoden om EMC problemen te verhelpen

Er zijn heel veel verschillende mogelijkheden om EMC problemen te verhelpen. De volgende oplossingen zijn mogelijk, deze staan in volgorde van makkelijk toepasbaar naar steeds moeilijker, daarin wordt er ook gekeken naar de kosten die elke oplossing met zich meebrengen.

3.2.1. Scheiden van kabels Kabels die ongeveer gelijkwaardige spanning en stroom (±10 dB) hebben kunnen bij elkaar gevoegd worden. Kabels die niet in dezelfde classificatie horen moeten gescheiden worden. De verschillende classificaties zijn te zien in onderstaande afbeelding. Daarnaast wordt het zelfs aanbevolen om kabels te groeperen naar gelang het soort signaal. De groeperingen moeten op advies 15 cm van elkaar af liggen om overspraak te voorkomen.

10


3.2.2. Kabelafscherming Kabels kunnen ten alle tijde afgeschermd worden. Dit kan op verschillende manieren, in de afbeelding op de volgende pagina staan de meest voorkomende soorten afgeschermde kabels. De veel voorkomende mantels worden aan het eind van deze paragraaf beschreven. Er zijn ook nog speciale mantelconstructies, zoals geoptimaliseerde of meervoudige vlechtmantels. Het is ook mogelijk om niet-afgeschermde kabels in een afgeschermde goot te leggen of in een vlechtmantel te leggen, of de kabel omwikkelen met afschermend materiaal. Dit materiaal kan bijvoorbeeld aluminiumfolie, koperfolie of dun kippengaas zijn. Hierbij de uitleg van de veel voorkomende mantels: 







Spiraalafscherming: Hierbij worden draden spiraalvorming om de kabel gewonden. Deze kabels zijn erg buigzaam, maar afscherming is niet erg effectief. Bij hoge frequenties is de kabel erg inductief. Deze vorm van afscherming wordt alleen bij audio gebruikt. Enkele vlechtmantel: Deze afscherming bestaat uit koperdraadjes die tot een mantel zijn geweven die een scherm van metaal om de kabel vormt. Deze mantel dekt tot 8095%. Het nadeel is dat het gewicht sterk toeneemt en de onbuigzaamheid. Gelamineerde tape of folie: Met een extra doorlopende aarddraad (drain wire) door de folie of tape is deze mantel volledig afgeschermd. Eigenschappen als gewicht, buigzaamheid, diameter en kosten blijven gering. Het is daarentegen een lastig afscherming. Als de mantelstromen door de “drain wire” lopen is de kabel niet meer magnetisch geïsoleerd. Samengestelde afscherming met folie en vlechtmantel: Dit combineert de voordelen van metaalfolie en een enkele vlechtmantel. Het zorgt voor een optimale dekking en kan uitgevoerd worden in meerdere lagen. De stromen worden dan aan de binnen- en buitenzijde gescheiden.

3.2.3. Afgeschermde kabelverbinding De belangrijkste eis bij het afmonteren van de kabelafscherming is een directe verbinding met de (metalen) chassisaarde. Dit zorgt ervoor dat de stoorstromen op de afscherming naar de massa worden afgeleid zonder dat ze andere stroomcircuits passeren. Er moet een goede verbinding zijn met de aarde. Het contactoppervlakte moet 360° verbonden zijn met aarde. In de afbeelding is de opbouw van een kabelafschermer te zien. Object C1 staat in contact met de

11

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam enkele vlechtmantel. Object C1 staat vervolgens in contact met object C en die heeft verbinding met aarde. Deze verbinding moet wel stevig op elkaar aansluiten, als hier ook maar een kleine kier tussen zit kan het al te zwak zijn en is het niet EMC goedgekeurd.

Bij de kabelafschermer hoort een standaard die aan EMC voldoet. Dit is de BS EN 50262 standaard. Hierin staat beschreven dat deze kabelafschermer EMC neutraal moet zijn. Dit betekent dat ze niet beïnvloed kunnen worden door magnetische velden en dat ze andere systemen ook niet mogen beïnvloeden. Er zijn veel verschillende kabelafschermers die aan deze standaard voldoet, de meest bekende RF-coaxconnectors zijn de N-type en de BNC.

12


3.2.4. Pigtail Er is spraken van een pigtail als de vlechtmantel tot een enkel draadje in elkaar wordt gedraaid en via een connector met het massapunt wordt verbonden. Doordat dit best een simpele methode is, is dit vaak terug te vinden bij netwerkkabels. Bij hoge frequenties zal de pigtail weinig tot helemaal geen nut hebben. Daarbij is het ook van belang dat de pigtail een bepaalde lengte heeft. In onderstaande grafiek is te zien wat de invloed is van een pigtail met een bepaalde frequentie ten opzichte van transferimpedantie.

3.2.5. Niet-afgeschermde kabels Er hoeft niet altijd gekozen te worden voor een afgeschermde kabel. Een voordeel voor een niet-afgeschermde kabel is de kostprijs en het vervallen van de noodzaak de afscherming correct af te monteren. In gevallen waar de kabels signalen voert die van zichzelf niet kwetsbaar zijn of ontvankelijk zijn voor straling kunnen met gemak zonder afscherming. Twisted pair: Dit is een bijzonder effectieve en eenvoudige manier om het oppikken van storingen te reduceren. Door de twist komt er een homogene verdeelde capaciteit tot stand. De capaciteit over de hele kabel is symmetrisch op de uiteinde na. Op de uiteinde kan er nog altijd storing vindbaar zijn. Als deze uiteinde in een extern gebied liggen is het aantal twists niet van belang. Als de uiteinde in een gelokaliseerde ruimte liggen dan worden de presentaties alleen maar beter naarmate het aantal twists toeneemt per lengte-eenheid. Deze toepassing is uitsluitend geschikt bij laagfrequente kabels.

13

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Bandkabel: Bandkabels worden over het algemeen gebruikt voor parallelle dataoverdracht binnen een behuizing. Het is met bandkabels ook mogelijk om meerpens-connectoren te gebruiken en het is daardoor kosten verlagend. Het is kosten verlagend aangezien er minder massapunten nodig zijn. De bandkabels moeten wel afgeschermd worden van hoogfrequente kabels en wanneer de kabels buiten de behuizing komt moeten ook de bandkabels afgeschermd zijn. Er zijn drie verschillende soorten bandkabels:   

Bandkabels die niet afgeschermd zijn Bandkabels die een massavlak hebben Bandkabels die rondom afgeschermd zijn.

In de grafiek zijn de effecten van alle drie de kabels te zien. De waarden voor de bandkabels met massavlak en afscherming rondom gelden echter voor een laag-inductieve afmontage. Voor zo een montage moet er een specialist aanwezig zijn, aangezien dit erg lastig is. Een gebruikelijke afmontage met een “drain wire” is niet voldoende en kan zelfs negatieve invloed hebben.

Stralingsemmisie op 3 m afstand (dBμ V/m)

Koppelingen bij verschillende soorten bandkabel 90 80 70 60 50 40 30 20 10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

MHz Niet afgeschermd

Aardvlak

Afscherming 360° rondom

14


3.2.6. Filters Over filters kan er veel gezegd worden. Er zijn heel veel verschillende filters die elk zijn eigen functies hebben. Maar om het hier kort over te houden is het erg simpel. Filters nemen namelijk veel nadelen met zich mee. Filters nemen veel ruimte in, kosten zijn erg hoog en soms zijn er meerdere filters nodig voor één probleem. Het is zelfs moeilijk om goed te installeren en dus erg moeilijk toepasbaar. Om een filter te kiezen, moet er gekeken worden wat voor filter er nodig is, dan naar de configuratie van het plaatsen voor de filter en dan nog naar de goede aansluitingen. Dit zijn veel mogelijkheden waar veel fouten ingemaakt kunnen worden waardoor het nog duurder wordt. Dit zijn de mogelijkheden qua filters:   

  

Bron- en belastingsimpedanties Parasitaire reactanties Condensatoren o Tweedraads-condensatoren o Driedraads-condensatoren o Doorvoercondensatoren o Chipcondensatoren o Common-mode condensatoren o Differential-mode condensatoren Netfilters I/O-filters Spoelen

Het is dus een optie om hier gebruik van te maken. Er wordt niet dieper op ingegaan omdat het zeker is dat hier geen gebruik van gemaakt wordt.

3.2.7. Ferriet Een uiterst eenvoudig, goedkoop en gemakkelijk aan te brengen filter wordt verkregen door een ferrietkern of ferrietclamp over een draad of kabel te schuiven. Het bijbehorende effect is dat het magnetische veld rond de draad wordt geconcentreerd. Het heeft ook als voordeel dat schakelingen niet aangepast hoeven te worden. De ferrietkernen en –clampen worden over de kabel geschoven en worden vastgezet. Als een kabel door de ferrietkern of –clamp loopt die zowel een signaal- als massakabel bevatten, heeft de ferrietkern of –clamp

15

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam geen invloed op de signaalstroom (differential-mode), maar wel de doorstroom vermoeilijken voor common-mode stromen. De effectiviteit kan worden vergroot door de kabel meerdere malen door de ferrietkern of –clamp te laten lopen met een lus. Hetzelfde effect ontstaat bij het in serie zetten van ferrietkernen of –clampen. Zie onderstaande afbeelding. De effectiviteit van de ferrietkernen neemt toe met de frequentie. De impedantie van een ferrietkern kan met 100 toenemen bij een verschil van 100MHz. Dit is wel afhankelijk van wat voor soort ferriet er gebruikt wordt. Ook de diameter en de lengte zijn van belang om de impedantie te bepalen. In de twee bovenste grafiekjes staan de impendatielijn ten opzichte van de frequentie. Het enige verschil tussen deze twee kernen is de lengte. De linker (RRH-35-8-50K5B) is 5 mm lang de rechter (RRH-35-8-60-K5B) is 6 mm lang. De twee middelste grafiekjes zijn voor dezelfde soort ferriet maar van een nog groter formaat. De linker (RRH35-8-95-K5B) is 9,5 mm lang en de rechter (RRH-35-8-140-K5B) is 14 mm lang. Aan de hand van deze grafiekjes is duidelijk te zien wat de invloed is van de lengte van een ferrietkern. Daarnaast is het soort ferriet ook nog van belang. De onderste grafiek is voor een ander soort ferriet met dezelfde lengte als RRH-35-8-50-K5B, maar heeft een heel andere impedantielijn.

16


3.2.8. Afschermen Het afschermen van kabels door middel van metalen omgevingen is zeer efficiënt, vooral bij hoge frequenties. De vraag is wel of het wel echt zinvol is en wel opweegt ten opzichte van de kosten. In de grafiek is duidelijk te zien dat de impedantie erg afneemt naarmate de frequentie hoger wordt. Deze grafiek is op basis van een meting met een Kooi van Faraday. Naast de Kooi van Faraday zijn er nog meer mogelijkheden om kabels af te schermen. De volgende mogelijkheden zijn er:      

Kooi van Faraday U-vormige goot Pakkingen Contactveren Geleidende coatings Geleidende strips

3.3.

Samenvatting

In onderstaande tabel staan alle voor- en nadelen voor de oplossingen voor EMC problemen.

Scheiden van kabels

Kabelafscherming

Voordelen - Kostenloos

-

Afgeschermde kabelverbinding

-

Relatief goedkoop, iets duurdere kabels aanschaffen Minder tijd nodig voor nadenken van plaatsing Makkelijk te plaatsen Weinig tijd nodig

Nadelen - Neemt tijd in beslag door het goed nadenken over de plaatsing (packaging) - Effectiviteit lastig te bepalen

-

Pigtail

-

Twisted pair

-

Makkelijk aan te brengen met juiste kabel Weinig kosten Benodigd voor CAN-bus Goedkoop Weinig tijd nodig voor het leggen, alleen rekening

-

-

Iets duurder dan “normale” verbinding (+/- 5 euro) Gewicht neemt licht toe Plaatsing en wijze van aansluiten gecompliceerd Effectiviteit lastig te bepalen

17


Bandkabel

-

houden met HF kabels Weinig tijd nodig voor leggen

-

Filters

Afschermen

-

-

Veel opties om EMC problemen te verhelpen

Makkelijk om aan te brengen

-

Moet nieuw gekocht worden Extra gewicht Moeilijk om goede configuraties te bepalen Afstellen is gecompliceerd Duur Extra gewicht Extra ruimte nodig Zwaar Duur Extra ruimte nodig

18


4. Wet en regelgeving Bij het keuren van elektrisch aangedreven Burton betreft het een individuele goedkeuring. Voor alle elektrisch aangedreven voertuigen van voertuigclassificatie M en N moet aan de richtlijn 72/245/EEG worden voldaan. In deze richtlijn is ook een deel gewijd aan eisen met betrekking tot EMC. Bij een individuele keuring is hieraan voldaan indien wordt aangetoond dat de toegepaste elektronische componenten (in de richtlijn afgekort tot ESA’s) voldoen aan wat er in bijlage 7 t/m 10 van de richtlijn beschreven staat. Als een component reeds eerder in een goedgekeurd voertuigtype toegepast is bij voorbaat al aan deze richtlijn voldaan. Indien het een wijziging van de aandrijflijn betreft, dus een ombouw van een conventionele naar een elektrische aandrijflijn, moet alleen de aandrijflijn voldoen aan de richtlijn 72/245/EEG met betrekking tot EMC. Ook hier geldt dat aangetoond moet worden dat de ESA’s voldoen aan de eisen uit bijlage 7 t/m 10 uit de richtlijn, of het onderdeel toegepast is in een ander reeds goedgekeurd voertuigtype. In richtlijn 72/245/EEG worden eisen gesteld aan de EMC van een voertuig. Er wordt beschreven hoe en op welke radiofrequenties het voertuig getest wordt.

4.1. EM Breedbandinterferentie In paragraaf 6.5 van de richtlijn wordt aangegeven aan welke specificaties de elektromagnetisch breedbandinterferentie van de ESA’s moeten voldoen. De meetmethode hiervoor wordt beschreven in bijlage VII van de richtlijn, zie bijlage. Bij metingen volgens deze methode zijn de grenswaarden als volgt:   

De grenswaarde bedraagt 62-52 dBµV/m in de frequentieband 30-73 MHz, waarbij deze logaritmisch afneem boven 30 MHz. De grenswaarde bedraagt 52-63 dBµV/m in de frequentieband 75-400 MHz, waarbij deze logaritmisch toeneemt boven 75 MHz. In de frequentieband 400-1000 MHz blijft de grenswaarde constant op 63 dBµV/m.

De waardes zijn opgenomen in de volgende tabel: Grenswaarde E (dBµV/m) bij frequentie F (MHz) 30-75 MHz 75-400 MHz 400-1000 MHz E = 62 – 25,13 log (F/30) E = 52 + 15,13 log (F/75) E = 63

19

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam De gegevens uit de tabel worden weergegeven in de volgende grafiek:

4.2. EM Smalbandemissie De eisen met betrekking tot de specificaties van elektromagnetische smalbandemissies worden beschreven in bijlage VIII van de richtlijn. De te testen ESA moet in normale bedrijfstoestand verkeren. Dat wil zeggen dat voor bijvoorbeeld een controller deze actief moet zijn. Voor ieder onderdeel moet bepaald worden wat precies de bedrijfstoestand is. De test moet worden uitgevoerd zoals omschreven in de CISPR 25 *tweede editie, 2002), paragraaf 6.4 – ALSE-methode. Een alternatieve testruimte mag ook worden gebruikt. Deze is hetzelfde zoals beschreven in de vorige paragraaf. Voor of na de test wordt achtergrondstraling gemeten. Dit wordt gedaan om de significantie van de resultaten te waarborgen. Het niveau van externe ruis of signalen moet minstens 6 dB onder de in de vorige paragraaf aangegeven waardes liggen. Dit is niet van toepassing voor externe, doelbewuste smalbandemissies. De grenswaarden zijn van toepassing in het volledige frequentiebereik van 30 – 1000 MHz voor metingen die in een semi-echovrije ruimte of testruimte in openlucht worden uitgevoerd. De testen worden bij de RDW uitgevoerd door de technische dienst. De intervallen die tijdens de testen worden gehandhaafd staan beschreven in CISPR 12 (vijfde editie, 2001). In eerste instantie zullen de testen over het gehele frequentiebereik van 30 – 1000 MHz plaatsvinden. Indien de fabrikant van de betreffende ESA voor dit frequentiebereik meetgegevens verstrekt van een volgens de ISO 17025 (eerste editie, 1999) en een door de RDW goedgekeurd laboratorium, zal het frequentiebereik in 13 banden worden verdeeld. Dit zijn de volgende frequentiebanden: 

30 – 50 MHz

20

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam            

50 – 75 MHz 75 – 100 MHz 100 – 130 MHz 130 – 165 MHz 165 – 200 MHz 200 – 250 MHz 250 – 320 MHz 320 – 400 MHz 400 – 520 MHz 520 – 660 MHz 660 – 820 MHz 820 – 1000 MHz

De tests zullen dan worden uitgevoerd bij de 13 frequenties die het hoogste emissieniveau binnen elke band opleveren. Als tijdens de test de grenswaarde wordt overschreden zal worden nagegaan of dit aan de ESA of aan de achtergrondstraling (inclusief breedbandstraling van de ESA) is te wijten. In ieder van de 13 frequentiebanden worden de meetresultaten die de grenswaarde het dichtst benaderen (horizontale en verticale polarisatierichting) als de voor die frequentie karakteristieke meetresultaten beschouwd.

4.3. Immuniteitstesten van ESA’s voor EM straling Behalve het testen van de emissies van ESA’s wordt ook aan de mate van immuniteit eisen gesteld. In bijlage IX van de richtlijn staat beschreven hoe de onderdelen hierop worden getest en daarmee aan welke specificaties de onderdelen moeten voldoen. Er zijn verschillende testmethodes om de immuniteit van een ESA te bepalen:     

test in een met absorptiemateriaal afgeschermde ruimte: overeenkomstig ISO 11452-2: tweede editie, 2004; TEM-celtest: overeenkomstig ISO 11452-3: tweede editie, 2001; massastroominjectietest: overeenkomstig ISO 11452-4: derde editie, 2005; striplijntest: overeenkomstig ISO 11452-5: tweede editie, 2002; 800 mm striplijntest

De ESA moet voldoen aan een willekeurige combinatie van deze testmethodes. De keuze is hierbij aan de fabrikant. Voorwaarde is wel dat tijdens deze testen het volledige frequentiebereik zoals gespecificeerd wordt bestreken. Ook voor deze testen moet de ESA zich in bedrijfstoestand bevinden. In bijlage IX van de richtlijn wordt beschreven hoe de ESA geïnstalleerd moet zijn en welke apparatuur wel of niet aanwezig mag/moet zijn.

21

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Bij de RDW zal de technische dienst de testen uit voeren in overeenstemming met de ISO 11452-1 (derde editie, 2005). Het frequentiebereik van tijdens de testen is 20 – 2000 MHz. Als de fabrikant voor het volledige frequentiebereik meetgegevens verstrekt welke afkomstig zijn uit een door de RDW erkend laboratorium, mag de technische dienst het aantal meetfrequenties in het bereik beperken. Ook nu zal er weer, indien niet voldaan wordt aan de specificaties, gecontroleerd worden of dit komt door de ESA zelf of invloeden van buitenaf.

4.4. Immuniteits- en emissietesten van ESA’s voor transiente verschijnselen Doel van deze testen is de immuniteit van ESA’s voor transiente geleidingsverschijnselen in de stroomtoevoer van het voertuig te waarborgen. Ook de waarborging van het beperken van transiente geleidingsverschijnselen van ESA’s naar de stroomtoevoer van het voertuig wordt hierin meegenomen. Tijdens de test worden stroomstoten toegepast op de ESA’s en de bevestigde kabels. De metingen worden verricht volgens de internationale norm op stroomtoevoerkabels en op de daarmee verbonden ESA aansluitingen.

22


5. Conclusie Nu de basis van EMC gelegd is, namelijk de theorie, praktische oplossingen en het opsporen van EMC problemen, kan er verder worden gekeken naar een nauwkeurige aanpak voor het berekenen van EMC. Berekeningen kunnen dan, zodra de onderdelen gekozen zijn, gemaakt worden. In de komende periode zal de focus liggen op het in kaart brengen van mogelijke EMC problemen in het voertuig. Daarnaast zal er praktisch worden meegekeken bij de andere teams en advies gegeven worden tijdens het kiezen en dimensioneren van onderdelen, alsmede begeleiding bij het bepalen van de packaging.

23


6. Bronvermelding Literatuur      

EMC en productontwikkeling ‘voldoen aan de Europese EMC-richtlijn’ – T. Williams Electromagnetic compatibility – Marc Coenen, 2010 Richtlijn 72/245/EEG Individuele goedkeuring personenauto’s – RDW ECE R100 – Europese eisen elektrisch voertuig A handbook for EMC, Testing and measurement – David Morgan, 2007

Internet     

wikipedia http://www.rfcoaxconnectors.com http://emc-cable-gland.com/emc-cable-gland.html http://www.richco.nl/zmag-emi http://www.eldon.nl/upload/CAT%20Icons/DUT/DUT_EMC.pdf

24


7. Bijlage 7.1.

2

Uitgebreide versie van het EMI basismodel2

Electromagnetic compatibility, Mart Coenen

25


7.2. Richtlijn 72/245/EEG Bijlage VII METHODE VOOR HET METEN VAN DE UITGESTRAALDE ELEKTROMAGNETISCHE BREEDBANDEMISSIES VAN ELEKTRISCHE/ELEKTRONISCHE SUBEENHEDEN 1. Algemeen 1.1. De in deze bijlage beschreven testmethode is van toepassing op ESE’s die achteraf worden gemonteerd in voertuigen die aan de voorschriften van bijlage IV voldoen. 1.2. Testmethode Het doel van de test is het meten van de elektromagnetische breedbandemissies van ESE's (bijv. ontstekingssystemen, elektrische motoren enz.). Tenzij in deze bijlage anders is vermeld, wordt de test overeenkomstig CISPR 25 (tweede editie, 2002) uitgevoerd. 2. Toestand van de ESE tijdens de tests 2.1. De te testen ESE moet in normale bedrijfstoestand verkeren, bij voorkeur onder maximale belasting. 3. Uitvoering van de test 3.1. De test wordt uitgevoerd overeenkomstig CISPR 25 (tweede editie, 2002), punt 6.4 - ALSEmethode. 3.2. Alternatieve testruimte Als alternatief voor een met absorptiemateriaal afgeschermde ruimte (ALSE) mag gebruik worden gemaakt van een testruimte in openlucht (OATS) die aan de voorschriften van CISPR 16-1 (tweede editie, 2002) voldoet (zie aanhangsel 1 bij deze bijlage). 3.3. Achtergrondstraling Vóór of na de eigenlijke test wordt de achtergrondstraling gemeten om na te gaan of de metingen niet in significante mate door externe ruis of signalen worden beïnvloed. Het niveau van de externe ruis of signalen moet ten minste 6 dB onder de in punt 6.5.2.1 van bijlage I bepaalde grenswaarden liggen, behalve voor externe doelbewuste smalbandemissies. 4. Testvoorschriften 4.1. De grenswaarden zijn van toepassing in het volledige frequentiebereik 30 - 1 000 MHz, voor metingen die in een semi-echovrije ruimte of testruimte in openlucht worden uitgevoerd. 4.2. De metingen mogen met een quasi-piekdetector of met een piekdetector worden verricht. De grenswaarden in bijlage I, punten 6.2 en 6.5, gelden voor een quasi-piekdetector. Indien een piekdetector wordt gebruikt, wordt een correctiefactor van 20 dB toegepast, zoals bepaald in CISPR 12 (vijfde editie, 2001).

26

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam 4.3. Metingen De technische dienst voert de test uit met de in CISPR 25 (tweede editie, 2002) gespecificeerde intervallen, over het volledige frequentiebereik 30 - 1 000 MHz. Als de fabrikant voor het volledige frequentiebereik meetgegevens verstrekt van een volgens de toepasselijke delen van ISO 17025 (eerste editie, 1999) en door de goedkeuringsinstantie erkend laboratorium, mag de technische dienst het frequentiebereik in 13 frequentiebanden verdelen, namelijk 30-50, 50-75, 75-100, 100-130, 130-165, 165-200, 200-250, 250-320, 320-400, 400-520, 520-660, 660-820 en 820-1 000 MHz, en tests uitvoeren bij de 13 frequenties die het hoogste emissieniveau binnen elke band opleveren om na te gaan of de ESE aan de voorschriften van deze bijlage voldoet. Indien tijdens de test de grenswaarde wordt overschreden, moet worden nagegaan of dit aan de ESE of aan achtergrondstraling is toe te schrijven. 4.4. Meetresultaten In ieder van de 13 frequentiebanden worden de meetresultaten die de grenswaarden het dichtst benaderen (horizontale en verticale polarisatierichting) als de voor die frequentie karakteristieke meetresultaten beschouwd.

27

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Aanhangsel 1 Figuur 1 Testruimte in openlucht: grenzen van de testruimte voor elektrische/elektronische subeenheden Lege vlakke ruimte zonder oppervlakken die elektromagnetische straling reflecteren

28


7.3. Richtlijn 72/245/EEG Bijlage VIII METHODE VOOR HET METEN VAN DE UITGESTRAALDE ELEKTROMAGNETISCHE SMALBANDEMISSIES VAN ELEKTRISCHE/ELEKTRONISCHE SUBEENHEDEN 1. Algemeen 1.1. De in deze bijlage beschreven testmethode is van toepassing op ESE’s die achteraf worden gemonteerd in voertuigen die aan de voorschriften van bijlage IV voldoen. 1.2. Testmethode Het doel van deze test is het meten van de elektromagnetische smalbandemissies van systemen met microprocessoren. Tenzij in deze bijlage anders is vermeld, wordt de test overeenkomstig CISPR 25 (tweede editie, 2002) uitgevoerd. 2. Toestand van de ESE tijdens de tests De te testen ESE moet in normale bedrijfstoestand verkeren. 3. Uitvoering van de test 3.1. De test wordt uitgevoerd overeenkomstig CISPR 25 (tweede editie, 2002), punt 6.4 - ALSEmethode. 3.2. Alternatieve testruimte Als alternatief voor een met absorptiemateriaal afgeschermde ruimte (ALSE) mag gebruik worden gemaakt van een testruimte in openlucht (OATS) die aan de voorschriften van CISPR 16-1 (tweede editie, 2002) voldoet (zie aanhangsel 1 bij bijlage VII). 3.3. Achtergrondstraling Vóór of na de eigenlijke test wordt de achtergrondstraling gemeten om na te gaan of de metingen niet in significante mate door externe ruis of signalen worden beïnvloed. Het niveau van de externe ruis of signalen moet ten minste 6 dB onder de in punt 6.5.2.1 van bijlage I bepaalde grenswaarden liggen, behalve voor externe doelbewuste smalbandemissies. 4. Testvoorschriften 4.1. De grenswaarden zijn van toepassing in het volledige frequentiebereik 30- 1 000 MHz, voor metingen die in een semi-echovrije ruimte of testruimte in openlucht worden uitgevoerd. 4.2. De metingen worden met een gewone detector uitgevoerd. 4.3. Metingen De technische dienst voert de test uit met de in CISPR 12 (vijfde editie, 2001) gespecificeerde intervallen, over het volledige frequentiebereik 30 - 1 000 MHz. Als de fabrikant voor het 29

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam volledige frequentiebereik meetgegevens verstrekt van een volgens de toepasselijke delen van ISO 17025 (eerste editie, 1999) en door de goedkeuringsinstantie erkend laboratorium, mag de technische dienst het frequentiebereik in 13 frequentiebanden verdelen, namelijk 30-50, 50-75, 75-100, 100-130, 130-165, 165-200, 200-250, 250-320, 320-400, 400-520, 520-660, 660-820 en 820-1 000 MHz, en tests uitvoeren bij de 13 frequenties die het hoogste emissieniveau binnen elke band opleveren om na te gaan of de ESE aan de voorschriften van deze bijlage voldoet. Indien tijdens de test de grenswaarde wordt overschreden, moet worden nagegaan of dit aan de ESE of aan achtergrondstraling, inclusief breedbandstraling van de ESE, is toe te schrijven. 4.4. Meetresultaten In ieder van de 13 frequentiebanden worden de meetresultaten die de grenswaarden het dichtst benaderen (horizontale en verticale polarisatierichting) als de voor die frequentie karakteristieke meetresultaten beschouwd.

30


7.4. Richtlijn 72/245/EEG Bijlage IX METHODE(N) VOOR HET TESTEN VAN DE IMMUNITEIT VAN ELEKTRISCHE/ELEKTRONISCHE SUBEENHEDEN VOOR ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 1. Algemeen 1.1. De in deze bijlage beschreven testmethoden zijn van toepassing op ESE's. 1.2. Testmethoden 1.2.1. Een ESE moet voldoen aan een willekeurige combinatie van onderstaande testmethoden, naar keuze van de fabrikant, mits daarbij het in punt 3.1 gespecificeerde frequentiebereik volledig wordt bestreken:     

test in een met absorptiemateriaal afgeschermde ruimte: overeenkomstig ISO 11452-2: tweede editie, 2004; TEM-celtest: overeenkomstig ISO 11452-3: tweede editie, 2001; massastroominjectietest: overeenkomstig ISO 11452-4: derde editie, 2005; striplijntest: overeenkomstig ISO 11452-5: tweede editie, 2002; 800 mm striplijntest: overeenkomstig punt 4.5.

Het frequentiebereik en de algemene testomstandigheden zijn gebaseerd op ISO 11452-1: derde editie, 2005. 2. Toestand van de ESE tijdens de tests 2.1. De testomstandigheden moeten beantwoorden aan ISO 11452-1: derde editie, 2005. 2.2. De te testen ESE moet in werking zijn gesteld en moet een stimulans krijgen waardoor ze zich in normale bedrijfstoestand bevindt. Ze moet op de in deze bijlage aangegeven wijze worden opgesteld, tenzij een specifieke testmethode anders voorschrijft. 2.3. Eventuele andere apparatuur die nodig is voor de werking van de te testen ESE, mag tijdens de kalibratiefase niet zijn geïnstalleerd. Dergelijke apparatuur moet zich tijdens de kalibratie op ten minste 1 m afstand van het referentiepunt bevinden. 2.4. Om tot reproduceerbare metingen te komen, dienen de apparatuur voor de opwekking van het meetsignaal en de opstelling ervan aan dezelfde specificaties te beantwoorden als de apparatuur die tijdens elke toepasselijke kalibratiefase wordt gebruikt. 2.5. Indien de te testen ESE uit meerdere eenheden bestaat, wordt voor de onderlinge aansluitingen bij voorkeur gebruik gemaakt van de kabelbomen die bestemd zijn voor gebruik in het voertuig. Indien geen kabelbomen beschikbaar zijn, moet de afstand tussen de elektronische regelaar en het kunstnet overeenstemmen met wat in de norm is bepaald. Alle

31

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam kabels van de kabelboom moeten op zo realistisch mogelijke wijze worden afgesloten, bij voorkeur met echte belastingen en actuatoren. 3. Algemene testvoorschriften 3.1. Frequentiebereik, duur van de tests De metingen worden verricht in het frequentiebereik 20-2 000 MHz, met de in ISO 11452-1: derde editie, 2005, vastgestelde frequentiestappen. Modulatie van het testsignaal:  

amplitudemodulatie (AM), met 1 kHz modulatie en 80 % modulatiediepte in het frequentiebereik 20-800 MHz, fasemodulatie (PM), t = 577 μs, periode = 4 600 μs in het frequentiebereik 800-2 000 MHz, tenzij dit anders is overeengekomen tussen de technische dienst en de ESEfabrikant.

De grootte van de frequentiestappen en de duur van de frequentie worden overeenkomstig ISO 11452-1: derde editie, 2005 gekozen. 3.2. De technische dienst voert de tests uit met de in de ISO 11452-1: derde editie, 2005, gespecificeerde intervallen, over het volledige frequentiebereik 20-2 000 MHz. Als de fabrikant voor het volledige frequentiebereik meetgegevens verstrekt van een volgens de toepasselijke delen van ISO 17025: eerste editie, 1999, en door de goedkeuringsinstantie erkend laboratorium, mag de technische dienst het aantal meetfrequenties in het bereik beperken, bv. 27, 45, 65, 90, 120, 150, 190, 230, 280, 380, 450, 600, 750, 900, 1 300 en 1 800 MHz, om na te gaan of de ESE aan de voorschriften van deze bijlage voldoet. 3.3. Indien een ESE de in deze bijlage beschreven tests niet doorstaat, moet worden nagegaan of dit aan de relevante testvoorwaarden of aan parasitaire velden is toe te schrijven. 4. Specifieke testvoorschriften 4.1. Test in een met absorptiemateriaal afgeschermde ruimte 4.1.1. Testmethode Bij deze testmethode worden ESE's van een voertuig getest door ze in een met een antenne opgewekt elektromagnetisch veld te brengen. 4.1.2. Uitvoering van de test Om de veldsterkte voor de test vast te stellen, wordt gebruik gemaakt van de substitutiemethode overeenkomstig ISO 11452-2: tweede editie, 2004. De tests worden in verticale polarisatierichting uitgevoerd. 4.2. TEM-celtest

32

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam 4.2.1. Testmethode De TEM-cel (TEM: Transverse Electromagnetic Mode) wekt een homogeen veld op tussen de binnengeleider (tussenschot) en de behuizing (massaplaat). 4.2.2. Uitvoering van de test De test wordt overeenkomstig ISO 11452-3: tweede editie, 2001, uitgevoerd. Naar gelang van de te testen ESE kiest de met de uitvoering van de tests belaste instantie de methode van de maximale veldkoppeling met de ESE of met de kabelboom in de TEM-cel. 4.3. Massastroominjectietest 4.3.1. Testmethode Bij deze methode worden de immuniteitstests uitgevoerd door met een stroominjectiesonde rechtstreeks stromen in een kabelboom te induceren. 4.3.2. Uitvoering van de test De test wordt overeenkomstig ISO 11452-4: derde editie, 2005, op een testbank uitgevoerd. Bij wijze van alternatief mag de ESE overeenkomstig ISO 11451-4: eerste editie, 1995, worden getest terwijl ze in het voertuig is geïnstalleerd.   

De injectiesonde wordt op een afstand van 150 mm van de te testen ESE geplaatst. De referentiemethode wordt gebruikt om op basis van het toegevoerde vermogen de geïnjecteerde stromen te berekenen. Het frequentiebereik van deze methode wordt beperkt door de specificaties van de injectiesonde.

4.4. Striplijntest 4.4.1. Testmethode Bij deze methode worden de kabelbomen die de onderdelen van een ESE met elkaar verbinden, aan gespecificeerde veldsterkten blootgesteld. 4.4.2. Uitvoering van de test De test wordt overeenkomstig ISO 11452-5 (tweede editie, 2002) uitgevoerd. 4.5. 800 mmstriplijnmethode 4.5.1. Testmethode De striplijn bestaat uit twee parallelle metalen platen op een afstand van 800 mm van elkaar. De te testen apparatuur wordt midden tussen de platen geplaatst en aan een elektromagnetisch veld onderworpen (zie aanhangsel 1 bij deze bijlage). Met deze methode is het mogelijk complete elektronische systemen te testen, inclusief sensoren, actuatoren, de regelaar en de 33

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam kabelboom. Ze is geschikt voor apparaten waarvan de maximumafmetingen kleiner zijn dan eenderde van de afstand tussen de platen. 4.5.2. Uitvoering van de test 4.5.2.1. Positie van de striplijn De striplijn wordt ondergebracht in een afgeschermde ruimte om externe emissies te voorkomen en op 2 m afstand van de wanden en van metalen behuizingen om elektromagnetische reflecties te voorkomen. Om deze reflecties te dempen mag HFabsorptiemateriaal worden gebruikt. De striplijn wordt op niet-geleidende steunen geplaatst op een hoogte van ten minste 0,4 m boven de vloer. 4.5.2.2. Kalibratie van de striplijn In afwezigheid van het te testen systeem moet een veldsterktemeter in het centrale deel van de ruimte tussen de parallelle platen, ter grootte van eenderde van de lengte, breedte en hoogte van die ruimte, worden geplaatst. De bijbehorende meetapparatuur moet buiten de afgeschermde ruimte worden geplaatst. Bij elke gewenste meetfrequentie wordt aan de striplijn het vermogen toegevoerd dat nodig is om aan de antenne de vereiste veldsterkte op te wekken. Deze waarde van het vermogen of van een andere parameter die rechtstreeks verband houdt met het vermogen dat nodig is om de veldsterkte op te wekken, wordt gebruikt bij de typegoedkeuringstests, tenzij zich in de opstelling of de apparatuur veranderingen voordoen die het noodzakelijk maken deze procedure te herhalen. 4.5.2.3. Installatie van de te testen ESE De hoofdregelaar moet in het centrale deel van de ruimte tussen de parallelle platen, ter grootte van eenderde van de lengte, breedte en hoogte van die ruimte, worden geplaatst op een steun van niet-geleidend materiaal. 4.5.2.4. Hoofdbundel van de kabelboom en kabels van de sensoren/actuatoren De hoofdbundel van de kabelboom en eventuele kabels van de sensoren/ actuatoren dienen van de regelaar verticaal omhoog naar de bovenste massaplaat te lopen (hierdoor wordt de koppeling met het elektromagnetisch veld maximaal). Vervolgens dienen zij langs de onderzijde van deze massaplaat te lopen naar een van de vrije randen, waarna zij over de vrije rand worden geslagen en via de bovenzijde van de massaplaat naar de aansluitingen voor de voeding van de striplijn worden geleid. De kabels worden daarna naar de bijbehorende apparatuur geleid, die buiten het bereik van het elektromagnetisch veld is opgesteld, bijv. op de vloer van de afgeschermde ruimte, op een afstand van 1 m in het verlengde van de striplijn.

34

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Aanhangsel 1 - 800 mm-striplijnmethode

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Massaplaat Hoofdbundel en kabels van de sensoren/actuatoren Houten frame Bekrachtigde plaat Isolator Te testen object

35

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Afmetingen 800 mm-striplijn

36

Electric Sports Car Build Off Powered by Siemens Team Hogeschool Rotterdam Aanhangsel 2 Typische afmetingen van de TEM-cel Onderstaande tabel bevat de afmetingen voor een cel met een gegeven maximumfrequentie:

7.5. Richtlijn 72/245/EEG Bijlage X METHODE(N) VOOR HET TESTEN VAN ELEKTRISCHE / ELEKTRONISCHE SUBEENHEDEN OP HUN IMMUNITEIT VOOR EN HUN EMISSIE VAN TRANSIËNTE VERSCHIJNSELEN 1) Algemeen Doel van deze methode is de immuniteit van ESE's voor transiënte geleidingsverschijnselen in de stroomtoevoer van het voertuig te waarborgen en transiënte geleidingsverschijnselen van ESE's naar de stroomtoevoer van het voertuig te beperken. 2) Immuniteit voor transiënte geleidingsverschijnselen langs stroomtoevoerkabels Pas de stroomstoten 1, 2a, 2b, 3a, 3b en 4 van de internationale norm toe op de stroomtoevoerkabels en op de daarmee verbonden ESE-aansluitingen. 3) Emissies van transiënte geleidingsverschijnselen langs stroomtoevoerkabels De metingen worden verricht volgens de internationale norm op de stroomtoevoerkabels en op de daarmee verbonden ESE

37


8. Verantwoording inhoud Onderwerp Format Inleiding Probleemstelling Hoofdstuk 2 Hoofdstuk 3 Hoofdstuk 4 Conclusie Bronvermelding Bijlagen

Verantwoordelijke Joël Schrier Joël Schrier Joël Schrier Joël Schrier Jarno Kool Joël Schrier Joël Schrier Jarno Kool, Joël Schrier Joël Schrier

38

EMC. Onderwijsinstelling: Hogeschool Rotterdam. Datum: 23 november 2012 Versie: 2.0. Joël Schrier

Recommend Documents