Tidsderivata

Tidsderivata tar hänsyn till snabba växlingsförlopp som på ett bra sätt säkerställer samband mellan hälsoproblem och exponering i dålig elmiljö.

Anta att man fördas i en bil i 70 km/tim, under färd är kroppen inte påverkad av hastigheten och är oberörd. Om man bromsar in till stillastående under 1 minuts tid kommer det inte att märkas nämnvärt. Om man tvärnitar och når stillastående på 5 sekunder kommer det att bli en kännbar upplevelse, stoppar bilen på bråkdelen av en sekund (kollision) blir det skaderisk.
Ökas hastigheten till 120 km/tim blir en 5 sekunders inbromsning än mer kännbar.
Utförs inbromsningen 1 gång per dag blir det kännbart vid bromstillfället. Om man omväxlande accelererar till 120 km/tim och bromsar in till stillastående flera gånger per minut kommer man att må illa samtidigt som kroppen utsätts för fysiska påfrestningar.

I jämförelse kan detta visualiseras som:

  • Hastighet => styrkan av ett magnetiskt eller elektriskt fält.
  • Antal accelerationer och inbromsningar per tidsenhet => antal störningar per tidsenhet. Det är skillnad om störningarna kommer 1 gång per sekund eller 10 000 gånger per sekund.
  • Hur snabbt acceleration och inbromsning sker => störningarnas stig och falltid. Desto snabbare ett magnetfält ändrar polaritet, desto mer kännbar blir den biologiska påverkan.

För att förstå hur tidsderivata uppkommer och verkar i en bostad är det bra att känna till lite om grundtoner, övertoner, antenneffekt och jordning.


Grundtoner
En grundton är en elektrisk produkts normala arbetsfrekvens som den är designad för. En LED-belysning kan vara konstruerad att oscillera på 40 000 Hz (40 kHz) Det betyder att den producerar 40 000 pulser per sekund i form av en fyrkantvåg med snabba stig- och falltider.
Om LED-belysningen i tillägg är ansluten till dimmersystem kommer ytterligare grundtoner att skapas.
I en modernt installerad bostad kan man hitta många grundtoner, i en flerfamiljsfastighet kommer även grundtoner från grannarnas elanvändning.

Elektronikkonstruktörer designar gärna produkter med högt tidsderivata då man på så sätt får fram billiga produkter med låg förlusteffekt. Det är just den typen av produkter som är mest biologiskt påfrestande för känsliga personer.


Övertoner - antenneffekt
Grundtoner ger i sin tur upphov till ytterligare störningar som kallas övertoner, det är multiplar av grundtonen som är beroende av antalet störningar per tidsenhet samt förändringshastigheten.
Hur detta går till i praktiken går jag inte in på här, men man kan konstatera att snabbare förändringsförlopp skapar kraftigare högfrekventa störningar - som i sin tur använder elnätets kopparledningar och jordade föremål som antenner. Detta skapar sk antenneffekt där störningar strålas ut från elnätet och påverkar de boende biologiskt.

Inom industrin kan tidsderivata få konsekvenser i form a EMC-problem. Ett exempel är om det installeras ny led- eller T5-belysning, eller om man väljer att strömförsörja delar av verksamheten med solpanelanläggningar. Då kan nytillkomna störningar påverka processfunktioner och ge otippade driftstörningar som är minst sagt svåra att hitta orsakerna till för den elektriker som får i uppdrag att felsöka.

Jordning
En vanligt förekommande åtgärd är att försöka jorda bort störningar, inom akademiska kretsar betraktas jorden som en typ slasktratt dit man kan leda alla typer av oönskade störningar. Det blir istället så att jordningsförfaranden öppnar upp för spridning av störningar då de ingående metallerna som används kommer att bli behäftade med antenneffekt. Störningar som kommer från den egna bostaden, och grannars elanvändning, tar sej kapacitivt från elnätets fas/nolla över till jordledaren. Störningarna går sedan via elcentralens jordskena ut på samtliga jordanslutna föremål och använder dessa som antenner.

Man kan jorda bort lågfrekventa elektriska fält, men inte högfrekventa störningar som skapas av tidsderivata. Den egenskapen har lett till att en del elsaneringar misslyckats.

Vanliga störkällor
Höga tidsderivata skapas av exempelvis solpanelanläggningar, vindkraftverk, laddning av elbilar, elmätare, frekvensstyrda cirkulationspumpar och touchdisplayer på värmepannor, styrsystem till ventilationsanläggningar, elradiatorer med elektronisk termostat, larm.
Även mindre enheter alstrar tidsderivata som dimmers, LED-belysning, mobiltelefoners drivelektronik, fibermodem, kyl/frys etc
Man kan generellt säga att allt som innehåller ett kretskort skapar tidsderivata av mer eller mindre omfattande kraft.

Mätning av tidsderivata
Idag saknas mätinstrument som kan mäta tidsderivata. En orsak är att mätvärde och mätenhet måste innefatta 4 olika egenskaper:

  • Magnetfält
  • Frekvens
  • Förändringshastighet
  • Övertoner

Vill man mäta tidsderivata, och utföra riskanalys, får man i nuläget tillämpa olika dellösningar:

Magnetfält mäts med magnetfältsmätare.
Frekvens mäts med oscilloskop
Förändringshastighet kan visuellt betraktas i oscilloskop
Övertoner kan mätas med en spektrumanalysator i kortvågsområdet 1-60 Mhz
Tidigare fanns den sk Frimanmätaren som var konstruerad att mäta tidsderivata, den tillverkades i privat regi i en mindre serie och finns inte längre att få tag på.

En metod att leta övertoner som skapas från tidsderivata är att lyssna efter störningarna med en AM-radio.
Läs mer: rencke.com/pdf/am-radio.pdf 

gem
Rencke El och Mätteknik, Hyacintgatan 2, 653 45 Karlstad. Tel 070-453 01 01
Organisationsnummer: SE610921711401                    Innehar F-skatt