Line Impedance Stabilisation Network

Dit artikel gaat over een Line Impedance Stabilisation Network ofwel LISN waarmee "conducted" emissie metingen mee worden uitgevoerd voor EMC toepassing. Hieronder staat nadere informatie met de theoretische achtergrond.

image is loading...

Rohde & Schwarz ESH2-Z5

CE-markering

CE-markering
Omdat dergelijke hoogfrequent storing ongewenst is, zijn hier regels aan verbonden. In de Europees Economische Ruimte (EER) is de CE-markering van kracht. Het primaire doel van de CE-markering is het veilig maken voor personen.

richtlijnen
Zo zijn er productrichtlijnen opgesteld zoals voor machines, speelgoed, gastoestellen, speelgoed en meer. Deze richtlijnen zijn wet en moeten dus gevolgd worden. Zo zijn er ook andere verplichte richtlijnen zoals de Laagspanning Richtlijn (2014/35/EG) en de EMC richtlijn (2014-30-EG). In de EMC richtlijn staat (zeer beknopt samengevat) dat "een apparaat niet mag storen en niet gestoord mag worden". Dit laatste geldt primair voor elektromagnetische (hoogfrequent) storing. Omdat de EMC richtlijn zeer generiek is, is het vrijwel onpraktisch voor gebruik. Onderliggende nomen bieden uitkomst.

normen
Normen zijn documenten naar de stand der techniek. Er mag van normen worden afgeweken maar wordt afgeraden. Wanneer door het toepassen van een norm een veiligere situatie wordt bereikt, kan van een norm worden afgeweken. In beginsel is dit niet nodig, maar omdat de normen voor veel verschillende apparaten van toepassing moet zijn, kan het zijn dat er in de praktijk een norm volgens de letter niet haalbaar is. Het is wel belangrijk om de motivatie van afwijken goed vast te leggen. In de praktijk is dit niet voor consumenten naar voor fabrikanten van apparatuur.
Voor EMC zijn er vier "moeder normen" waaronder een "berg" aan specifiekere normen hangen. De vier normen geven in de basis de limieten op van emissie en immuniteit voor residentiële en industriële apparatuur. De specifiekere normen beschrijven ook de testmethode en gedetailleerde eisen voor bijvoorbeeld led verlichting.

emissie en immuniteit
Voor EMC zijn er eisen gesteld aan emissie en immuniteit. Emissie is de term voor het uitzenden van hoogfrequent signalen en immuniteit is de term voor de mate van gevoeligheid voor hoogfrequent signalen. Wanneer er meer emissie is dan de immuniteitsgrens van een apparaat, dan wordt een apparaat gestoord en kan deze falen, weigeren of bijvoorbeeld onverklaarbare storingen ondervinden. Het is daarom zaak dat de grens van maximale emissie onder de grens van immuniteit ligt zodat machines niet op elkaar storen. Industriële apparatuur mag meer storing veroorzaken dan residentiële apparatuur en residentiële apparatuur mag gevoeliger zijn dat industriële apparatuur. Dus het kan zijn dat een huishoudelijk (residentieel) apparaat in een industriële omgeving storing ondervind en toch aan de normen en wetgeving voldoet...

Het (voort)bestaan van deze website wordt mede mogelijk gemaakt door aanbieden van onderstaande reclame.

testen en meten

De praktijk leert dat EMC gezien wordt als "voodoo". Het lijkt vaak ongrijpbaar en niet reproduceerbaar. Het wordt al snel ingewikkeld. Goed vakmanschap bij ontwerpen en goede kennis van hoogfrequent beginselen is een pré. Om zeker te weten of een apparaat/machine aan de EMC richtlijn en bijbehorende normen voldoet is het verstandig om een apparaat/machine te testen/bemeten. Een dergelijk "werkstuk" wordt vaak een DUT; Device Under Test of EUT; Equipment Under Test genoemd.

meten
De uitgestraalde hoogfrequent velden kunnen met een meetantenne worden opgevangen en met een meetontvanger of spectrum analyser worden bemeten. In de normen staan limieten per frequentie en zo kan bepaald worden of de uitgestraalde elektromagnetische velden voldoende laag zijn. Storing dat door geleiding via de voedingskabel naar het lichtnet wordt doorgegeven kan bijvoorbeeld met een LISN worden "opgepikt" en met een gekoppelde meetontvanger of spectrum analyser worden bemeten.

testen
Het is niet te meten of een DUT/EUT bestand is tegen elektromagnetische velden. Wel is dit te testen. Wanneer een apparaat wordt "geïnjecteerd" met hoogfrequent storing of blootgesteld aan elektromagnetische velden en naar behoren blijft functioneren, dan is de DUT/EUT voldoende immuun.

Line Impedance Stabilisation Network

Een DUT/EUT mag niet boven een zekere limiet hoogfrequentie signalen aan het lichtnet doorgeven. Om de mate van storing te kunnen bemeten is een LISN nodig. Een Line Impedance Stabilisation Network ofwel LISN is een apparaat waarmee eventuele storing op het lichtnet, dat door een apparaat veroorzaakt wordt, "afgetakt" wordt naar een meetaansluiting. Apparaten die met een netsnoer worden aangesloten op het lichtnet verbruiken elektrische energie. Er zijn apparaten die hoogfrequent storing opwekken en doorgeven via de netvoeding naar het lichtnet. Andere apparaten kunnen door deze storing gestoord worden of zelfs kapot gaan. Goede elektronische ontwerpen met voldoende ontstoring en filtering kunnen dergelijke hoogfrequent signalen onderdrukken zodat deze niet op het lichtnet terecht komen.

impedantie
Zoals de naam al zegt wordt de impedantie van het lichtnet "gestabiliseerd". De impedantie van het lichtnet fluctueert sterk waardoor meetresultaten ook sterk kunnen fluctueren en de meting niet goed reproduceerbaar is. Hierop is een LISN ontworpen. De LISN is (sterk vereenvoudigd) een grote CLC laagfoorlaatfilter met een ontkoppelde aftakking naar de meetapparatuur. Door deze condensator, spoel en condensator ontstaat er een kunstmatige impedantie aan de kant van de DUT/EUT. Hierdoor is de meting reproduceerbaar.

lekstroom
Het belangrijkste om te weten is het dodelijke gevaar van lekstroom van een LISN. De veiligheidsaarde (PE; Protective Earth) moet áltijd deugdelijk verbonden zijn voordat de LISN voorzien wordt van netspanning. De lekstroom van de fase(s) en nul naar de aarde kan oplopen tot ongeveer 1 Ampère per fase! 1 A bij 250 of 400 VAC is zonder twijfel dodelijk. Dit is beslist geen loze waarschuwing en een LISN dient dan ook alleen door gekwalificeerde personen te worden gebruikt. Voor het meten met een LISN mag er geen aardlekschakelaar toegepast zijn of er dient gebruik te zijn gemaakt van een scheidingstrafo. Zonder dat de DUT/EUT aangesloten is, loopt er toch al een significante hoeveelheid stroom naar de aarde.

uitvoeringen
Er zijn meerdere uitvoeringen te koop. Gelijk- en wisselstroom uitvoeringen zijn te koop. Het frequentiebereik kan verschillen en de maximale stroomsterkte. Ik heb een Rohde & Schwarz ESH2-Z5 in bezit waarmee tot drie fasen met maximaal 25 Ampère continu kan worden gemeten. Dit is een royale uitvoering omdat meten aan grotere stroomsterktes lastig wordt gezien de constructie. Ook het frequentiebereik kan verschillen. Met deze LISN kan van 9 kHz tot 30 Mhz worden gemeten. De inwendige spoel is vaak 50 uH of 5 uH. De benodigde inductie staat vaak in de corresponderende norm beschreven.

*wordt vervolgd*

Het (voort)bestaan van deze website wordt mede mogelijk gemaakt door aanbieden van onderstaande reclame.

Het aanbieden van de kennis via deze website kost tijd, energie en geld. Het is heel leuk om kennis te kunnen delen en anderen hiermee te kunnen helpen, maar ook alle kosten worden uit privé middelen voldaan. Er zijn onder andere kosten voor de hosting aanbieder om de site te kunnen laten bestaan. Mijn doel is om de inhoud aan te kunnen blijven bieden zonder reclame, maar de kosten worden hoger waardoor financiële middelen nodig zijn. Dus een bijdrage van €3 wordt zeer op prijs gesteld. Het is mogelijk om op een veilige manier een financiële bijdrage van €3 (of een veelvoud hiervan) te kunnen leveren. Klik op de knop hieronder om via Ko-fi een donatie te verzorgen.

open de afdrukbare pagina door hier te klikken
klik hier voor de mobiele versie. (Beta test.)