MECANISME DE CUPLAJ SI MASURI ANTIPERTURBATIVE CEM Curs

MECANISME DE CUPLAJ SI MASURI ANTIPERTURBATIVE CEM - Curs 3 1

qprin conductie in camp apropiat prin inductie electromagnetica prin inductie electrostatica qprin radiatie in camp indepartat CEM - Curs 3 prin radiatie electromagnetica 2

CUPLAJUL GALVANIC (PRIN CONDUCTIE) q apare atunci cand o impedanta este comuna pentru doua sau mai multe circuite q impedanta comuna este sinonima cu impedanta de cuplaj sau impedanta de transfer, care exprima dependenta dintre un curent imprimat si caderea de tensiune provocata de el intr-o impedanta. CEM - Curs 3 3

LEGEA LUI OHM Conductivitatea Densitatea de curent Sectiunea conductorului Tensiunea la borne Rezistenta electrica a circuitului Distanta intre placi Rezistivitatea CEM - Curs 3 4

CUPLAJUL GALVANIC INTRE CIRCUITE DE ALIMENTARE Øreactia asupra retelei de alimentare creata de sursele in comutatie si de convertoarele statice ; Øvariatiile de curent la comutarea circuitelor integrate numerice ; Øvariatiile de curent la actionarea bobinelor releelor ; Øcurentii in circuitele de alimentare ale motoarelor cu colector CUPLAJUL GALVANIC INTRE CIRCUITE DE ALIMENTARE SI CIRCUITELE DE PUNERE LA PAMANT Øcuplajul prin buclele de pamantare CEM - Curs 3 5

q. CUPLAJUL GALVANIC INTRE CIRCUITE DE ALIMENTARE Zcond Sursa de alimentare Consumator 1 Zcond Consumator 2 prezenta unei impedante comune intre doua circuite determina aparitia unei tensiuni perturbatoare provocata de curentul fiecarui circuit pe impedanta comuna. - modificarile curentului de sarcina in consumatorul 1 provoaca caderi de tensiune pe impedantele conductoarelor de alimentare si pe rezistenta interna a sursei de alimentare, care se traduc prin fluctuatii ale tensiunii de alimentare pentru consumatorul 2 si pot conduce la o functionare necorespunzatoare a acestora. CEM - Curs 3 6

Metode de reducere a perturbatiilor conductive intre circuite de alimentare Sursa de alimentare Zcond Sursa de alimentare 1 Sursa de alimentare 2 Zcond Consumator 1 Consumator 2 Consumator 1 Zcond Consumator 2 Zcond CEM - Curs 3 7

MASURI ANTIPERTURBATIVE : Øreducerea impedantei conductoarelor liniilor de alimentare prin micsorarea lungimii sau prin torsadare; Øfolosirea unei surse de alimentare cu tensiune mai mare si introducerea unui regulator de tensiune separat pentru fiecare consumator ; Øechiparea consumatorilor cu condensatoare de decuplare pe intrarea de alimentare, dimensionate corespunzator pentru ca, in timpul fenomenelor de comutatie rapida sa poata furniza, pentru scurta durata, curenti mari la variatii mici de tensiune ; Ølinii de alimentare separate pana la sursa de alimentare, pentru fiecare consumator ; Øfolosirea de surse de alimentare separate pentru consumatori ce consuma puteri foarte diferite. CEM - Curs 3 8

q. CUPLAJUL GALVANIC INTRE CIRCUITE DE ALIMENTARE SI CIRCUITELE DE PUNERE LA PAMANT (BUCLE DE PAMANTARE) Sursa de semnal legata la pamant Osciloscop a carui carcasa e legata la pamant Cablu coaxial ZS ZR ~ UP( ) UMC( ) ~ Tensiunea de mod comun produsa in bucla de pamantare CEM - Curs 3 9

Factorul de conversie mod comun/mod normal Pentru ZR >> ZS perturbatia de mod comun se regaseste in intregime ca perturbatie de mod normal la receptor OBSERVATIE. La frecvente mai mari trebuie luata in considerare impedanta de transfer a cablurilor ecranate definita ca raportul dintre caderea de tensiune pe suprafata interioara a cablului si curentul perturbator. IP( ) l IP( ) UP( ) CEM - Curs 3 10

Caracteristici ale impedantei de transfer ØDescrie cazul cel mai defavorabil al unei bucle de pamantare cu o linie de semnal coaxiala. ØLa frecvente inalte, datorita refularii curentului prin efect pelicular, curentul perturbator circula practic numai pe partea exterioara a ecranului. ØCu cat impedanta de transfer a unui cablu coaxial este mai mica, cu atat mai mica este tensiunea perturbatoare produsa si cu atat mai buna este calitatea ecranarii. Tensiune continua si frecvente joase Tesatura metalica 1 0. 5 0 Tub gofrat CEM - Curs 3 f 11

Pentru micsorarea conversiei mod comun/mod normal : ZS ~ ZL=j L CEM - Curs 3 ZR UP( ) 12

OBSERVATII. ØIn curent continuu nu are loc conversie mod comun /mod normal. ØLa frecvente mari, intre echipamentul care nu mai este legat la pamant si pamantare apare o impedanta datorata capacitatii parazite. ZS ~ ZL=j L ZR UP( ) ZP=1/j CP ~ UMC( ) ØLa frecvente inalte ZP→ 0, ceea ce corespunde unei puneri la pamant directe. CEM - Curs 3 13

OBSERVATII Øla frecvente inalte, datorita capacitatii parazite fata de pamant, exista o bucla de pamantare ; Øpentru linii de semnal lungi si frecvente inalte trebuie sa se tina cont de impedantele liniei de ducere si de intoarcere ; Øpentru frecvente la care lungimea de unda este de acelasi ordin de marime cu lungimea cablului de semnal sau mai mica, nu mai poate fi aplicat calculul cu marimi complexe in curent alternativ, ci trebuie aplicata teoria liniilor electrice lungi ; Øpentru liniile de semnal coaxiale si la frecvente mari, datorita efectului pelicular, curentul perturbator circula numai la suprafata exterioara a ecranului cablului ; conversia mod comun/mod normal are loc atunci prin impedanta de transfer a liniei. CEM - Curs 3 14

MASURI ANTIPERTURBATIVE PRACTICE: CEM - Curs 3 15

q. Transformatoare de separare Ecran de ocolire ZS ZR ~ ICM Legatura de Inductivitate mica ~ UCM( ) ØTrebuie ca raportul de transformare sa fie constant pentru toata latimea de banda a semnalului. CEM - Curs 3 16

q. Legatura prin cablu optic ~ ØNivelele de izolatie obisnuite ale optocuploarelor sunt situate in gama 500 V pana la 10 k. V. ØCu cabluri din fibre optice pot fi asigurate orice diferente de potential pana in domeniul MV. CEM - Curs 3 17

q. Simetrizare cu transformator de simetrizare ~ ØPermite o transmisie simetrica de semnal intre emitatoare si receptoare nesimetrice. ØDin punct de vedere constructiv, transformatoarele de simetrizare trebuie: ØSa prezinte o reactanta inductive mare ØSa prezinte o capacitate parazita minima ØMiez feromagnetic de dimensiuni mari decat la transformatoarele obisnuite pentru a evita saturatia CEM - Curs 3 18

CUPLAJUL CAPACITIV qapare intre conductoare care se gasesc la potentiale diferite qcampul electric care apare intre conductoare este modelat in schema echivalenta printr-o capacitate parazita. ECUAŢIILE DE CAPACITATE ALE LUI MAXWELL reprezintă relaţiile de legătură între sarcinile electrice şi potenţialele unui sistem de n conductoare situate într-un mediu dielectric izotrop şi liniar şi de asemenea, neîncărcat electric şi fără polarizaţie permanentă CEM - Curs 3 19

Sistem de n conductoare situate într-un mediu dielectric izotrop şi liniar şi de asemenea, neîncărcat electric şi fără polarizaţie permanentă k 1 U i n Conductoare izolate fata de pamant V 0=0 CEM - Curs 3 20

FORMA I DE SCRIERE Potentialul conductorului k coeficienţi mutuali de potenţial CEM - Curs 3 Sarcinile conductoarelor de la 1 la n 21

FORMA A II-A DE SCRIERE Sarcina la care se incarca conductorul k coeficienţi de capacitate CEM - Curs 3 Potentialele conductoarelor de la 1 la n 22

FORMA A III-A DE SCRIERE Sarcina la care se incarca conductorul k capacităţi parţiale CEM - Curs 3 diferenţele de potenţial 23

Sistemul I - perturbator Sistemul II - perturbat CP 12 U 1 ~ CP 2 R 2 UP Tensiunea perturbatoare : CEM - Curs 3 24

MASURI ANTIPERTURBATIVE : Ømicsorarea capacitatii parazite C 12 prin : reducerea distantei de cvasi paralelism intre cele doua circuite ; marirea distantei intre conductoare ; ecranarea sistemului II. Ømicsorarea rezistentei R 2 prin utilizarea unor circuite cu rezistenta mica de intrare. CEM - Curs 3 25

CUPLAJUL INDUCTIV qapare intre doua sau mai multe bucle conductoare parcurse de curenti ; qfluxurile magnetice produse de curenti intersecteaza si alte bucle conductoare in care induc tensiuni perturbatoare. LEGEA INDUCTIEI ELECTROMAGNETICE Variatia fluxului magnetic in timp Tensiunea electromotoare indusa CEM - Curs 3 26

q. MODELAREA FENOMENULUI INDUCTIV PRIN INDUCTIVITATE MUTUALA I 1 M 12 Z 1 U 1 ~ ZR Z 2 U 2 ~ Tensiunea perturbatoare : CEM - Curs 3 27

q. MODELAREA FENOMENULUI INDUCTIV PRIN SURSA DE TENSIUNE PERTURBATOARE I 1 Z 1 U 1 ~ ~ UP Z 2 U 2 ZR ~ Tensiunea perturbatoare : CEM - Curs 3 28

MASURI ANTIPERTURBATIVE : Ømicsorarea lui M 12 prin portiuni paralele ale conductoarelor cat mai scurte posibil ; Ømarirea distantei intre bucle ; Ødispunerea perpendiculara a buclelor ; Unghiul dintre B 1 si A 2 Fluxul indus in circuitul 2 de catre circuitul 1 Inductia magnetica creata de circuitul 1 Aria suprafetei circuitului 2 parcursa de fluxul circuitului 1 Observatie. La dispunerea perpendiculara a celor doua bucle α=90°, deci, cosα=0 CEM - Curs 3 29

Øtorsadarea conductoatelor sistemului II; Observatie. Este cea mai putin costisitoare si mai eficace metoda pentru reducerea tensiunilor induse. Øecranarea sistemului II; Observatie. Ecranul unui cablu trebuie sa fie pus la pamant la unul sau la ambele capete in functie de aplicatie. In cazul in care ecranul este o parte a circuitului de alimentare, se interzice pamantarea la ambele capete din cauza problemei buclei de pamantare, respectiv a curentului prin ecranul cablului. In cazul in care ecranul indeplineste o functie de ecranare pura, se impune pamantarea la ambele capete, astfel incat ecranul sa isi poata indeplini functia de mijloc de reducere (spira in scurtcircuit) a campului magnetic perturbator. CEM - Curs 3 30

Øutilizarea unui conductor de reducere a cuplajului. I 1 Z 1 U 1 ~ ~ UP Z 2 U 2 ZR ~ Observatie. Conductorul de reducere formeaza o bucla in scurtcircuit al carei camp magnetic poate compensa partial campul magnetic perturbator. CEM - Curs 3 31

CUPLAJUL PRIN RADIATIE qreprezinta interferenta provocata de campurile electromagnetice variabile in timp ; q. La mare distanta, campurile E si H apar intotdeauna impreuna si sunt legate prin legea inductiei electromagnetice: q. Se vorbeste de o unda electromagnetica si, desi intensitatile celor doua campuri pot fi indicate individual, ele nu mai sunt independente una de alta ca in cazul campuriloe electrice si magnetice cuasistationare. CEM - Curs 3 32

Sistem de conductoare (sistem perturbat) Unda electromagnetica incidenta EI si HI Apar curenti si tensiuni perturbatoare EI si HI Unda electromagnetica reflectata + ER si HR Ecuatiile lui Maxwell pentru determinarea intensitatilor campului rezultant Camp rezultant CEM - Curs 3 33

CEM - Curs 3 34