Lichtnet vervuiling  < in bewerking >                                                                                           <laatst bijgewerkt:  2014-12-15>
In het kort:  
Lichtnetvervuiling is een serieus probleem......voor het energie distributie netwerk en de elektriciteits centrales. NIET voor je (audio) apparatuur thuis.
De (soms dure) maatregelen als filters, speciale stroomkabels,  aparte eindgroep, etc.dragen niet bij aan de geluidskwaliteit. Weggegooid geld en moeite.

Verwante onderwerpen:  
StoringEMC

Lichtnet vervuiling, wat is daarbij nou het echte probleem?

Metingen van lichtnet vervuiling in het frequentie gebied 10 Hz - 48 kHz.

Metingen van lichtnetvervuiling in het frequentie gebied 10 kHz - 3 MHz.

Discussie

 


Lichtnet vervuiling, wat is het echte probleem?


Op gezette tijden duiken er in de pers berichten op over "lichtnetvervuiling". Er wordt gerept over allerlei apparatuur die "stoorsignalen" het lichtnet instuurt. Er is ook sprake van (nieuwe) regelgeving op dit gebied, die als doel heeft het beperken van de hoeveelheid "vervuiling" die een apparaat in het lichtnet mag veroorzaken. 
De achtergrond hiervan is 2-ledig. Eerstens het handhaven van een goede "cosinus-fi" en tweedens het bestrijden van hogere harmonischen in het lichtnet. 

Deze aspecten vallen binnen het gebied van de EMC-regelgeving omdat het lichtnet zelf ook als een apparaat of systeem beschouwd moet worden dat niet gestoord mag worden. Het gaat om de handhaving van een betrouwbaar, stabiel en efficiŽnt lichtnet. 
Een verwant begrip dat regelmatig in de literatuur opduikt is "Power Factor Correction". 


Hieronder zie je een gebruikelijk schema van het voedingsdeel van een versterker. De reservoir condensatoren worden alleen bijgevuld als de getransformeerde netspanning groter is dan de gelijkspanning die sinds het vorige bijladen nog op de condensator staat. Als een groot deel van de verbruikers van deze aard is zal de ook de netspanning afgeplatte toppen vertonen. En dat is tegenwoordig vrijwel overal zo.

                  



Over vervuiling met hoogfrequente signalen


Nogal wat elektronische apparatuur gebruikt z.g. schakelende voedingen. (Audio versterkers meestal niet, maar digitale audio apparatuur, TV's  en PC's en zo meestal wel) Dit soort voedings circuits kan in beginsel zeer veel hoogfrequente storing veroorzaken, waardoor radio en TV ontvangst gehinderd zou kunnen worden. Zulke apparatuur moet voorzien zijn van goede netfilters om te voorkomen dat die storing via de lichtnet leidingen, die ook als zend antenne werken, uitgestraald wordt. 

Ook gebruiken alle digitale apparaten (CD / DVD speler, PC om er maar een paar te noemen) zeer hoogfrequente signalen voor de interne werking. Bij PC's al meerdere Giga Hz. Deze signalen kunnen zonder degelijke voorzieningen "de kast uitkomen" en zo het radio/TV verkeer storen.

Al geruime tijd klagen (korte golf) radio amateurs dat er vrijwel geen lange afstands ontvangst meer mogelijk is door de "elektro smog" vooral van computers.  En dan gaan een aantal computer gebruikers uit pure gekkigheid nog eens flink aan "case modding" doen, waardoor de EMC afscherming van de PC-kast  -bij de meeste PC's toch al zeer matig- volledig onderuit gehaald wordt.

Bij frequenties boven ca. 80 MHz vindt vrijwel alle overdracht plaats door antenne werking. Bij (veel) lagere frequenties is er meestal sprake van geleiding, en er is een overgangs gebied waarin zowel geleiding als antenne werking een rol kunnen spelen. (Die grens van 80 MHz komt uit de medische EMC norm)



Ik heb eens wat metingen aan lichtnetvervuiling gedaan. Hieronder wat resultaten en hoe ik dat gedaan heb.

Voorzichtig! Gevaarlijke spanningen.

Let erop dat je met lichtnet spanning bezig bent. Aanraken kan ernstige gevolgen hebben. Een fout in de schakeling kan rook en vuur doen ontstaan. Als je over een scheidings / regeltransformator kunt beschikken gebruik die dan om voorzichtig en gescheiden van het lichtnet de spanning op te voeren en te zien dat alles volgens plan gaat.



Metingen in het gebied 10 Hz - 48 kHz


Voor het meten van de lichtnetvervuiling in het audiofrequente gebied heb ik een klein transformatortje gebruikt van 230 Volt naar 12 Volt, en nog een paar weerstandjes om het signaalnivo op ongeveer 0.6 Volt effectief te brengen.
Verder gebruikte ik een Creative Labs USB audio apparaatje Audigy NX2 en de SpectrumLab analyser software. Beide ondersteunen een sample frequentie van 96 kHz, zodat ik tot 48 kHz kon meten.
Je kunt die software hier downloaden, het is freeware. Gebruik wel het .INI bestand dat meekomt met de download. Zet dat bestand na het installeren in de programma map.  De standaard instellingen van dit programma zijn voor een heel andere tak van sport bedoeld.

 



Fig. 1.  De meetprobe voor audiofrequente signalen op het lichtnet.

Hier voldoet een kleine printtrafo. Kies de weerstanden zo dat de ingang van de geluidskaart niet overstuurd wordt. Met 0.5 tot 1 Volt gaat dat meestal wel goed. Beide kanalen van de geluidskaart krijgen hetzelfde signaal. Ik had een 12-volt trafo ter beschikking.
Je kunt testen of de trafo het spectrum wel goed doorgeeft door een blokgolf signaal aan te leggen. Dat moet er redelijk netjes doorheen komen. SpectrumLab heeft zo'n generator aan boord.

  spectrum_lichtnet_thuis.jpg


Fig. 1
. Het spectrum van het lichtnet in mijn huis.

We zien de derde en de negende harmonische op -35 dB t.o.v. de 230 Volt. Dat is 4 Volt.

Voorbij 1 kHz hebben we nog -50 dB of 0.7 Volt en voorbij 2 kHz is het -70 dB of 70 mV of zwakker.

 

spectrum_lichtnet_kantoor.jpg


Fig. 2. Het spectrum van het lichtnet op mijn kantoor (ca. 2006). Dat was op de tweede verdieping in een gebouw waar pakweg 250 computers staan en er is uiteraard TL-verlichting. Het gebouw staat op een industrieterrein.

We zien de 3e en de 5e harmonische op -32 dB t.o.v. de 230 Volt. Dat is 5.7 Volt. 

Voorbij 1 kHz is de storing afgenomen tot -45 dB of 1.3 V.  Voorbij 2 kHz is het -80 dB of  23 mV



Metingen in het gebied 10 kHz tot 3 MHz.

 

Voor het frequentiegebied boven 20 kHz kun je meten met een oscilloscope en een eenvoudig filtertje / transformator.

Ik heb differentieel gemeten tussen fase en nul, en common mode tussen veiligheids aarde en nul. Niet tussen fase en nul, want als je dit filter aansluit tussen de veiligheidsaarde en de fase is er goede kans dat de aardlekschakelaar aanspreekt; er gaat 20 mA foutstroom lopen.

 hstk021.gif

Fig.3.  Filter voor het meten in het frequentiegebied van 10 kHz tot 3 MHz.

C: 0.27 uF 1000 VAC/DC.

Trafo: Schaffner RN122-4 ontstoorspoeltje 2 x 3.3 mH.

Deze schakeling heeft een bandbreedte van 10 kHz tot 3 MHz. 

Opm: De beperking van 3MHz komt door de spreidings zelfinductie van de trafo en wellicht de verliezen in het kernmateriaal.

 

 

Fig. 4. Differential mode.  hor: 5 ms/div.

Bovenste spoor: 200 mV/div.  

Onderste spoor: De lichtnet spanning, ca. 150 V/div. 

Opvallend zijn de transiŽnten aan de rand van de afplattingen van de lichtnetsinus. Het feit ze daar zitten verbaast me niet, wel dat ze paarsgewijs positief en negatief zijn. Ik heb daar geen verklaring voor; ik zou ze om-en-om positief en negatief verwacht hebben. Mail me als je een idee hebt over hoe dit zou kunnen komen.


 

 

Fig. 5.  Common mode.  hor: 5 ms/div.

Bovenste spoor: 200 mV/div

Onderste spoor: De lichtnet spanning, ca. 150 V/div. 

 

 

Fig. 6. Common mode. hor: 50 mV/div.  vert: 1us/div.

Met enige moeite kon ik triggeren op een hoogfrequente component. Het bleek om Radio 747 AM te gaan.

Met een radio erbij was de correlatie met de spraak/muziek goed te zien / horen.

 


Discussie





.