Capítulo 4 - Interferência Eletromagnética

7/21/2019 Capítulo 4 - Interferência Eletromagnética

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Eletromagnetismo

AplicadoInterferência Eletromagnética

Compatibilidade Eletromagnética



Interferência Eletromagnética (EMI)

Interferência Eletromagnética é umaspecto sério e crescente da Poluiçãoambienteal. EMI é a transferência deenergia eletromagnética não intencional e

prejudicial entre sistemas elétricos e oueletrônicos.

Os Efeitos da EMI variam de um breveaborrecimento pela interrupção ou perda

de qualidade na telefonia ou radio difusãocomercial até Acidentes graves pelobloqueio de sistemas de controle críticos(ex. radar, navegação aérea,

equipamentos eletromédicos, etc.)



EMI pode provocar

Mal funcionamento de quipamentos;

Prejudicar a correta ocupação do espectroeletromagnético;

Inflamar gases combustíveis;

Ter efeitos nocivos diretamente sobre ocorpo humano.



Definição de Compatibibilidade

Eletromagnética (EMC)

Habilidade de um dispositivo,

equipamento ou sistema de funcionarsatisfatoriamente em seu ambienteeletromagnético sem introduzir

distúrbios intoleráveis em outrossistemas;



Um sistema eletromagneticamente

compatível: Não causa interferência em outros

sistemas;

Não é susceptível a emissões de outrossistemas;

Não causa interferência nele mesmo.



Exigência de projeto

O projeto de um equipamento elétrico /eletrônico deve atender não apenas aodesempenho funcional desejado mastambém às exigências legais empraticamente qualquer país onde forvendido.

As técnicas de EMC tornam-se parteintegrante do projeto de qualquer sistemaelétrico / eletrônico.



EMI em três blocos básicos

Emissor ReceptorMeio deAcoplamento



EMI em três blocos

Emissor – quem produz a emissãoeletromagnética;

• Exemplos:

Equipamentos digitais;Conversores chaveados;

gerador de ondas de rádio;

Motores elétricos; etc.



EMI em três blocos

Meio de acoplamento – o meio detransporte da energia;

• Exemplos:

Ondas na atmosfera;Ondas guiadas em cabos de conexão;

Ondas guiadas na rede de

alimentação;



EMI em três blocos

Receptor – Quem recebe e processa aenergia emitida, produzindo resultadosesperados ou não.

•

Exemplos:Aparelhos de televisão e rádio;

Equipamentos digitais de medição econtrole;

Computadores, etc.

•acoplamento tanto por ondas derádio quanto ondas guiadas na

rede de alimentação;



Três modos de prevenir EMI

1) Suprimir a emissão na sua fonte:

_reduzir freqüências e intensidades dossinais emitidos;

_reduzir tamanho físico dos irradiadores; _usar blindagens;

_usar filtros na rede de alimentação;




2) Tornar o acoplamento o mais ineficientepossível;

_Usar cabos de alimentação mais curtos;

_usar filtros na rede de alimentação eoutras linhas de conexão;

_usar blindagem nos cabos;

_usar blindagens no ambiente; _evitar acoplamento entre cabosdiferentes;




3) Tornar o receptor menos susceptível àemissão.

_usar filtro na linha de alimentação;

_usar blindagem; _diminuir tamanho das conexões;

_Usar métodos de correção de erros,

_etc...



Quatro processos de EMI

Cabo

interno

MóduloDeentrada

Móduloperiférico

Cabo de

alimentação

Rede dealimentação

1) Emissão Irradiada

Fluxo de energiaeletromagnética

Dispositivo ou

circuito interno



Emissão irradiada

Geração de ondas eletromagnéticas noespaço livre a partir dos componentes,trilhas de PCI, cabos de interconexão,

cabos de comunicação e cabos dealimentação, gabinetes metálicos, etc.

Onde há corrente variável no tempo,ocorre geração de ondas

eletromagnéticas.




2) Susceptibilidade Irradiada

Cabo

interno

MóduloDeentrada

Móduloperiférico

Cabo de

alimentação



Dispositivo ou

circuito interno



Susceptibilidade irradiada

Captação de energia eletromagnética pormeio de terminais de componentes, trilhasde PCI, fios de interconexão, cabos de

comunicação e cabos de alimentação,gabinetes metálicos, etc.

Qualquer estrutura metálica comdimensões comparáveis ao comprimento

de onda torna-se uma antena eficientepara captar ondas eletromagnéticas.




2) Emissão conduzida

Cabo

interno

MóduloDeentrada

Móduloperiférico

Cabo de

alimentação



Dispositivo ou

circuito interno



Emissão conduzida

Os cabos de alimentação e a rede dedistribuição bem como os cabos decomunicação funcionam como linhas de

transmissão para a energiaeletromagnética de interferência emitidapor um equipamento.




2) Susceptibilidade conduzida

Cabo

interno

MóduloDeentrada

Móduloperiférico

Cabo de

alimentação



Dispositivo ou

circuito interno



Susceptibilidade conduzida

Os equipamentos conectados a umamesma rede de distribuição de energiaelétrica podem captar e processar a

energia eletromagnética de interferênciaque se propaga na forma de ondasguiadas.

O mesmo ocorre com cabos de

comunicação.



Padrão FCC

FCC–Federal Communications Commission

Responsável pela regulamentação dosmeios de comunicação por rádio ou fiosnos Estados Unidos.

Título 47 – Trata dos equipamentos nãolicenciados

Parte 15 – Trata dos dispositivos de radio-frequência

Regulamentação de EMC



Dispositivos de rádio-frequência

Qualquer dispositivo capaz de emitirenergia eletromagnética na faixa defreqüências de 9 KHz a 3000 GHz, sejapor condução ou por irradiação, sejaintencional ou não.

Exemplos: Motores, computadores, fornosde microondas, etc.

OBS: Equipamentos licenciados comotransmissores de radio-frequência sãocobertos em outra parte da norma.



Dispositivo digital

Qualquer irradiador não intencional quegera e usa pulsos de temporização emuma freqüência maior ou igual a 9 KHz.

Classe A–

para uso em ambientescomerciais ou industriais;

Classe B – para uso em ambienteresidencial (embora possa ser usado

também em outros ambientes).



Faixa de frequências

Emissão conduzida

• 450KHz a 30MHz

Emissão Irradiada

•

30MHz a 40GHz



Limites FCC para emissão

conduzida

Classe A

Freqüência (MHz) V dB V

0.45 – 1.705 1000 60

1.705 - 30 3000 69.5

Classe BFreqüência (MHz) V dB V

0.45 - 30 250 48




irradiada Classe A – 10m

Freqüência(MHz)

V/m dB V/m

30 - 88 90 39

88 - 216 150 43.5

216 - 960 210 46

> 960 300 49.5




irradiada Classe B – 3m

Freqüência(MHz)

V/m dB V/m

30 - 88 100 40

88 - 216 150 43.5

216 - 960 200 46

> 960 500 54



Comparação entre Classes

FCC A e B Fator de conversão de distância

• Irradiação no campo distante

• Variação com o inverso da distância

VF

3

1

1d

ke

1

d2d

2

2dke

3d

d

ke




FCC A e B

1

dB1d

klog20e

2

dB2d

klog20e

2

1dB1dB2

ddlog20ee

46.10)m3(e10

3

log20)m3(e)m10(e

46.10)m10(e3

10log20)m10(e)m3(e




FCC A e B para emissão irradiada em 3m

Freqüência (MHz) dB V/m

30 – 88 A

B

39+10,46

40

88 – 216 A

B

43.5 +10,46

43.5

216 – 960 AB

46 +10,4646

>960 A

B

49.5 +10,46

54



Padrão CISPR

IEC – International ElectrotechnicalCommission• Instituto internacional criado para

estabelecer padrões que permitam ocomércio entre paises.

CISPR – Sigla francesa para ComitêInternacional Especial em Radio-

Interferência• Comitê da IEC que desenvolve padrões

regulatórios em radio-interferência.



CISPR

Não é um órgão fiscalizador.

A maioria dos países europeusadotam o padrão CISPR.

CISPR 22 - Padrão publicado em1985 que inclui dispositivos digitais.



Limites CISPR 22 para emissão

Conduzida Classe A

Freqüência

(MHz)

V

QP (AV)

dBV

QP (AV)

0.15 – 0.5 8912.5 (1995) 79 (66)

0.5 - 30 4467 (1000) 73 (60)




Conduzida Classe B

Freqüência (MHz) V

QP (AV)

dBV

QP (AV)

0.15 1995 (631) 66 (56)

0.5 631 (199.5) 56 (46)

0.5 - 5 631 (199.5) 56 (46)

5 - 30 1000 (316) 60 (50)



Comparação entre Classes CISPR

A e B para emissão conduzida

10-1

100

101

102

45

50

55

60

65

70

75

80

A (pq)

A (av)

B (pq)

B (av)

VdB

)MHz(f




Irradiada Classe A (30 m) Classe B (10m)

Freqüência

(MHz)

V/m

QP (AV)

dBV/m

QP (AV)

30 – 230 31.6 30

230 - 1000 70.8 37



Medição da emissão

eletromagnética Emissão irradiada

Câmara semi-anecóica

Antenas Analisador de espectro 30MHz – 1Ghz

Emissão conduzida

Sensor de corrente de linha (LISN) Analisador de espectro 0.15 MHz – 30 MHz



Medida de emissão irradiada

Analisador de espectro

3 ou 10 m

Altura

1 a 4 m

Polarização

Horizontale verticalantena

equipamentosob teste

Câmara semi-anecóica

E ifi õ d t t d



Especificações do teste de

emissão irradiada Câmara semi-anecóica – Proporciona

isolação contra interferência externa eelimina reflexões nas paredes com o usodos cones absorvedores;

Antena para a faixa de freqüências deteste – 30MHz a 1GHz (CISPR) – antenabicônica ou Log-periódica;

A altura da antena deve variar de 1 a 4 me a maior emissão deve ser registrada;

A analisador de espectro deve ter largurade banda (6 dB) mínima de 100KHz.

Detector de quase pico e de valor médio.



Detector de sinal

Detector de pico: Vi Vo

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 -1

-0.5

0

0.5

1

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Vi

Vo



Detector de sinal

Detector quase-pico:Vi Vo

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 -1

-0.5

0

0.5

1

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Vi

Vo



Detector de sinal

Detector valor médio:Vi Vo

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 -1

-0.5

0

0.5

1

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Vi

Vo



Largura de banda de medição

of

f

m A

2 Am

dB0

dB6

Filtro FI

sinalmisturador

Oscilador

Gerador devarredura

Filtro

FI

detector

medidor

Largura de banda mínima

Emissão conduzida 9 KHz

Emissão irradiada 100 KHz

M di ã d t



Medição de espectro

Filtro de FI

f o-f of s-f s

f of o-f s f o+f s-f o-(f o+f s) -(f o-f s) 0

0

sinal oscilador local

sinal deslocado

FI-FI 0

sinal filtrado



Medição de emissão conduzida

Equipamentosob teste LINS

Analisador deespectro

Cabo dealimentação

rede dealimentação

LINS – Line Impedance Network Stabilization

Finalidades:1) Isolar o equipamento e o medidor do ruído externo presente

na rede;

2) Garantir uma mesma impedância equivalente da rede emrelação aos terminais de entrada do produtoindependentemente da frequência e da posição na rede.



LINS

1L

1L

1C2C

1C2C

1R1R

50 50

FN

T

Equipamento Rede

I IFN

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