Störningar från elstängsel

Standard med jord till mark

Pluspolen på aggregatet för elstängslet ansluts till en eller flera stängseltrådar och minuspolen till marken. När ett djur går emot en stängseltråd går strömpulserna från aggregatet via stängseltråden genom djuret, ner i marken och tillbaka till minuspolen på aggregatet. Djuret får då en elektrisk stöt. Om djuret är isolerat från marken får det ingen stöt för strömmen kan inte gå tillbaka till aggregatet.

Figur 1. Ett standardkopplat elstängsel med minus till mark. Stängslet kan bestå av en eller flera trådar. Djuret behöver bara nudda en tråd.

Två trådar utan jord till mark

Elstängslet måste bestå av minst två trådar isolerade från varandra. Den ena tråden ansluts till pluspolen på aggregatet och den andra till minuspolen. När ett djur går emot båda trådarna går strömpulserna via ena stängseltråden, genom djuret och tillbaka till aggregatet genom den andra tråden. Ingen ström går genom marken. Därför fungerar stängslet även när marken är frusen, för frusen mark leder inte ström. 40 millimeter breda elband med metalltrådar i över och underkant på bandet är tänkta att användas på det sättet så att elstängslet fungerar på vintern.

Figur 2. Med ett utan minus till mark måste djuret gå emot två trådar. Denna inkoppling av elektriciteten har inte bara fördelen att stängslet fungerar på vintern, som vi ska se nedan.

Ett aggregat för elstängsel levererar en elektrisk puls med en spänning på drygt 9000 volt. Spänningen längs stängslet mätt mot mark blir då upp till 9000 volt och de elektriska fälten kring stängslet maximala. Så även de magnetiska.

För att bygga upp spänningen i stängslet skickar aggregatet ut ström i trådarna. Ström som flyter genom en tråd skapar magnetfält som snurrar runt tråden. I ett stängsel där alla trådar är anslutna till aggregatets pluspol kommer magnetfältet att snurra runt samtliga trådar.

Figur 3. De elektriska fälten lämnar stängseltrådarna i alla riktningar, neråt, uppåt och åt sidorna – men alltid vinkelrätt mot trådens riktning. Sedan viker de av för att hitta närmaste vägen till motpolen som är marken och dess vegetation.

Figur 4. De magnetiska fälten snurrar runt stängslet.

Med plus på aggregatet ansluten till övre tråden och minus till den undre och ingen av trådarna ansluten till mark, kommer 9000 volt från aggregatet att delas upp så den övre får en spänning på +4500 volt mot mark och den undre -4500 volt mot mark. Stängslet blir då elektriskt balanserat och spänningen mot omgivningen kan teoretiskt bli noll men kommer alltid att minska drastiskt. Plus 4500 volt minus 4500 volt blir noll volt. Det gör att de elektriska  fälten "trollas bort". Ju mindre avstånd mellan trådarna desto större minskning av de elektriska fälten.

Figur 5. Mellan trådarna i stängslet finns fortfarande en spänning på 9000 volt som ger en obehaglig elektrisk stöt. Men mot marken och omgivningen blir spänningen noll volt. Ju mindre avstånd mellan trådarna desto effektivare dämpning av de elektriska fälten.

Även magnetfälten som strömpulserna i stängslet skapar "trollas bort" vid elektrisk balansering men det fungerar på ett annat sätt. Stängselaggregatet pumpar ut ström i plustråden och suger in ström från minustråden. Strömmens flöden i de båda trådarna blir då motriktade och det blir också magnetfälten som snurrar runt trådarna. Magnetfält som snurrar åt ena hållet motverkas av magnetfält som snurrar åt det andra och resultatet blir att båda fälten "försvinner". Ju mindre avstånd mellan trådarna desto större minskning av magnetfälten.

Figur 6. Tittar man längs med stängslet mot aggregatet kommer magnetfälten från plustråden att snurra moturs och de från minustråden att snurra medurs. Magnetfälten motverkar varandra. Ju mindre avstånd mellan trådarna desto effektivare dämpning av magnetfälten.

40 millimeter brett polarband med rostfria trådar i över- och underkant. Utan jordning till mark minimeras de elektriska och magnetiska fälten.

Strömmen till ett elstängsel kopplades in på fem olika sätt och de elektriska och magnetiska fälten mättes. Polarband med balanserad inkoppling av strömmen, alltså utan jordning till mark, minskade de elektriska och magnetiska fälten mest. Stängslet var 1 meter högt och undre tråden 0,5 meter över mark. Polarbandet satt 90 centimeter över mark. Mätningarna gjordes 2,2 meter från stängslet. 

Polarband balans. Balans betyder att plus- och minuspolerna på aggregatet är kopplat till trådar i över- respektive underkant på bandet enligt balansering som beskrivits ovan i figur 5 och 6. Polarbandets bredd på 40 millimeter krävs för att inte riskera överslag mellan metalltrådarna i bandets kanter. En tumregel är att överslag kan ske vid ett avstånd som är mindre än en millimeter per 1000 volt. Vid 10 000 volt innebär det ett avstånd på minst 10 millimeter.
Polarband balans+mark. Den undre tråden i bandet är också kopplad till marken. Då upphör den elektriska balansen mellan de två trådarna och särskilt de elektriska fälten omkring stängslet ökar.
Standard balans. Ett vanligt elstängsel bestående av två trådslingor där plus- och minuspolerna på aggregatet är kopplat till var sin tråd. En koppling som knappast förekommer men som tagits med som demonstration.
Standard balans+mark. Två trådar kopplade som vid standard balans men den undre tråden är också kopplad till marken. Balansen försvinner och de elektromagnetiska fälten ökar.
Standard. Alla trådar i stängslet är kopplade till plus på aggregatet vars minuspol är kopplad till mark. De elektromagnetiska fälten runt stängslet blir maximala.

Diagram 1 . Elektriska fältstyrkan i volt per meter (V/m).

Diagram 2. Magnetiska fältets förändringshastighet i mikrotesla per sekund (µT/s).

El- och magnetfält
	El V/m	Magnet µT/s
Polar balans	22	560
Polar balans+mark	356	671
Standard balans	340	620
Standard balans+mark	870	2082
Standard	1275	2591

Tabell 1. Samma mätvärden som visas i diagram 1 och 2 ovan. Mätvärdena är toppvärden från en nollnivå – inte medelvärden, se figur 5 nedan. Vanligaste nivån för magnetfält i bostäder är 0,05 till 0,1 mikrotesla vid 50 hertz (Hz). Omräknat till mikrotesla per sekund (µT/s) blir det 157-314.

Varför mikrotesla per sekund?

Har man hört talas om mätning av magnetfält har man hört att mikrotesla är magnetfältets styrka. Vad få tänker på är att det är förändringen i styrkan som skapar ström i alla material som är elektriskt ledande inklusive djur och människor. Ju snabbare förändring desto starkare ström. Måttet på hur snabbt magnetfältens styrka ändras är mikrotesla per sekund (µT/s). Gränsvärdena är baserade på den ström som skapas i en människa och elöverkänsliga reagerar också mest efter den. Pulsen från ett elstängselaggregat består av några eller många snabba delpulser som svänger kring en nollnivå.

Figur 5. Elektriska fält under den första halvan av den en tusendels sekund långa pulsen. Frekvensen i svängningarna är c:a 14 tusen hertz (Hz).

Standard

Figur 6. Pulserna i de båda trådarna som bildar slingor krockar vid 1/2 som är halva stängslets omkrets. Mindre mängd ström passerar den punkten och magnetfälten minskar där. De elektriska fälten påverkas inte.

Diagram 3.

Diagram 4.

Avbrott mitt

Figur 7. Ingen ström kan passera avbrottet vid 1/2 och magnetfälten där minskar ytterligare. De elektriska fälten påverkas marginellt.

Diagram 5.

Diagram 6.

Avbrott medurs

Figur 8. Pulserna i båda trådarna går medurs i riktning 1/4 B, 1/2, 1/4 A, fram till ett avbrott efter fullbordat varv i stängslet. Mest magnetfält vid 1/4 B där pulsen just har börjat sin färd sin färd genom stängslet.

Diagram 7.

Diagram 8.

Avbrott moturs

Figur 9. Pulserna i båda trådarna går moturs i riktning. 1/4 A, 1/2, 1/4 B. Nu blir det mest magnetfält på den motsatta sidan av stängslet vid 1/4 A. De elektriska fälten påverkas knappt alls.

Diagram 9.

Diagram 10.

Motriktat: Med- och moturs

Figur 10. Motriktade pulser. Övertråden medurs och undertråden moturs.

Diagram 11.

Diagram 12.

Motriktat: Mot- och medurs

Figur 11. Motriktade pulser. Denna gång övertråden moturs och undertråden medurs.

Diagram 13.

Diagram 14.

I takt med att fasta telenätet läggs ner försvinner problemet med störningar på teleledningar. Men elledningar finns kvar. Hur starkt påverkar ett elstängsel en intilliggande luftledning? Två fall testades. I det första gick de två trådarna i stängslet i en obruten slinga. I det andra fallet gjordes ett avbrott vid punkten 1/2. Idén som testades var att pulserna som når avbrottet mitt emot aggregatet är motriktade och skapar motriktade magnetfält som i sin tur inducerar så mycket motriktad ström i tråden bredvid att spänningen sjunker.

Ett misskött stängsel

Från början var stängslet som användes för testerna ett skräckexempel. Stängslet bestod av både järntråd och rep. Tråden av galvaniserad järntråd var skarvad genom att trådändarna tvinnats ihop. Elstängselrepet var skarvat med knutar. Gräs hade växt upp i stängslet. Det behöver inte vara en synlig eller hörbar gnista för att onödiga störningar ska uppstå.

Glappkontakt. Rostprocessen i den galvaniserade järntråden hade tagit det första steget och gjort den svart. I nästa steg bryter rödrosten fram. Den elektriska kontakten i skarvarna var usel.

Allt gräs togs bort. Skarvar och anslutningar gjordes om och elektriska kontakten kontrollerades med ohm-mätare. Störningar som skapades av gräs och dålig elektrisk kontakt försvann.

Ändarna på järntråden slipades för att få fram det rena järnet och ändarna skruvades ihop med "sockerbitar".

I repets skarvar har de rostfria trådarna i repet tagits fram och skruvats ihop med "sockerbitar". Textildelarna av repet knöts ihop.

Skarvarna med "sockerbitar" gjordes för att testa effektiviteten i åtgärderna, inte som en permanent lösning för att stänga inne eller ute djur.

Skarvar

Järntråd rostar, det vill säga oxiderar, och det gör rostfritt stål också, fast långsammare. Sockerbitar är ingen dålig lösning ur elektrisk synvinkel om de är av  "rostfri" typ, fylls med fett och skyddas mot väder och vind. Skruvarna pressar ihop trådarna hårt. För bästa elektriska kontakt måste den elektriska skarvningen göras separat som på bilden där metalltrådarna i elrepet tagits fram och skruvats ihop. För trådar med diameter 0,4-0,9 millimeter finns fettfyllda skarvklämmor att köpa.

Omkretsen på stängslet var 68 meter.  Vid 1/4 A är de elektriska fälten konsekvent mycket lägre än vid andra ställen längs stängslet. Just där är stängslet 20 centimeter lägre och går under ett träd samtidigt som det finns buskar både till höger och vänster om mätplatsen. Mycket vegetation har alltså stor inverkan på de elektriska fälten.

Från 1/4 A till 1/2 går stängslet halva sträckan längs buskar och vid 1/2 ligger marken på mätplatsen 80 centimeter över stängslets marknivå. Vid 1/4 A och 1/4 B är marken på samma nivå som vid stängslet och vid 1/4 B saknas störande vegetation.

Jämförelser mellan olika platser längs stängslet måste alltså göras med hänsyn till omgivningen. Mätvärden vid olika uppbyggnad av stängslet i diagrammen 1 och 2 är direkt jämförbara eftersom alla mätningar gjordes vid 1/2 mitt emot aggregatet.