Capítulo XI Compatibilidade Eletromagnética em Sistemas Elétricos · 2017. 1. 18. · de...
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O Setor Elétrico / Novembro de 2009Compatibilidade Eletromagnética em Sistemas Elétricos
Por Roberto Menna Barreto*
Capítulo XI
Técnicas para o controle de interferências no projeto, instalação e manutenção de sistemas eletrônicos em ambientes de alta tensão
Quando abordamos a operação de sistemas
eletrônicos,somosinduzidosapensarnaLógicaClássica,
caracterizada por dois valores exclusivos (verdadeiro ou
falso),ouLógicadoTerceiroExcluído(nemverdadeironem
falso,oufalsoeverdadeiro).
Aoconsiderarmosainstalaçãodesistemaseletrônicos,
naturalmente transportamos esta forma extremamente
simplificada de pensamento para o mundo e somos
impelidosacolocarnacategoriade“magianegra” tudo
o que contraria uma determinada estrutura lógica pré-
concebidadefuncionamentocomo,àsvezes,sãoreferidos
osproblemasdeinterferênciaeletromagnética.
A colocação dos problemas de interferência
eletromagnéticanacategoriade“magianegra”representa,
naverdade,amaiordificuldadeparaotratamentoobjetivo
deste aspecto, sempre presente em qualquer sistema
eletrônico,fazendo:
• as consequências destes fenômenos não serem
devidamente quantificadas, nomeadamente em termos
doscustosassociados;
• os problemas serem tratados isoladamente e somente
quandoaparecem,nuncadeformasistemática.
A melhoria do nível de proteção eletromagnética
das instalações de sistemas eletrônicos garante uma
redução significativa dos custos associados a problemas
deinterferência.Tantodoscustosdiretos,comareposição
de equipamentos danificados e ocupação excessiva das
equipesdemanutenção,como–eprincipalmente–dos
custosindiretosrelacionadoscomaparalisaçãoouomau
funcionamento de setores automatizados, justificando
plenamenteosinvestimentosnestesentido.
Como os problemas de interferência são agravados e perpetuados (sistemas de aterramento)
Compatibilidade Eletromagnética (EMC) pode ser
definidacomoacapacidadedeumdispositivo,unidadede
equipamentoousistemadefuncionarsatisfatoriamenteno
seuambienteeletromagnéticosemintroduzir,elepróprio,
perturbaçõeseletromagnéticasintoleráveisnaquelelocal.
No que se refere às características EMC dos
equipamentos isoladamente, podemos considerar que
hojeemdiaexisteumamplosuportetecnológicoparao
controlede interferência eletromagnética. Istopermite a
qualificação dos equipamentos para o cumprimento de
normas EMC, assim como aquelas inerentes à Diretiva
EMC(referenciadaspeloIEC),asquaisobjetivamgarantira
operaçãocorretadestesequipamentosnosseusambientes
deoperação.
Teste
IEC 61000-4-2
IEC 61000-4-3
IEC 61000-4-5
IEC 61000-4-6
Descrição
Descarga eletrostática
Imunidade radiada
Surtos
Tensões induzidas
Nível de teste
+/- 6 kV contato; +/- 8 kV ar
10 V/m
+/- 4 kV L-T e +/- 2 kV L-L para sinais e AC;
+/- 2 kV L-T e +/- 1 kV L-L para DC
10 V
Alguns dos requisitos de imunidade para equipamentos de automação em subestações elétricas (sem ser em áreas controladas)
Entretanto, quando consideramos a instalação de
equipamentos eletroeletrônicos, em particular no Brasil
onde ainda não existe uma normalização abrangente
emEMC,compondoumsistemaeletrônico(automação,
telecomunicações, instrumentação, etc.) uma nova
situaçãoseapresenta,qualseja:
1) oníveldeemissão/imunidadedecadaequipamento
não está claramente definido, a menos que haja a
comprovação de cumprimento com normas EMC
específicas;
2) oníveldeemissão/imunidadedosistemaeletrônico
nãoénecessariamenteomesmoníveldosequipamentos
que o compõe devido, por exemplo, aos cabos de
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O Setor Elétrico / Novembro de 2009Compatibilidade Eletromagnética em Sistemas Elétricos mesmoporqueoambienteeletromagnéticoéconstantementealterado
com a instalação de novos equipamentos ou modificações das
instalaçõesexistentes.
Uma configuração EMCpode ser favorecida na implantação de
umsistemaeletrônico,exigindo-sequecadaunidadedeequipamento
cumpracomnormasEMC,queabordamtantooaspectodeemissão(o
equipamentoseconstituindoemumafontedeperturbaçãoEM)como
deimunidade(oequipamentonãosendoafetadoporperturbaçõesEM
noambiente).
Entretanto, deve-se ter em mente que quando equipamentos
são interconectados, compondo um sistema eletrônico (automação,
telecomunicações, proteção, controle, etc.), o nível de imunidade
do sistema é normalmente menor que o nível de imunidade de
cada equipamento isolado, devido, principalmente, aos cabos de
interconexão.
Eque,parainstalaçõesespecíficas,porexemplo,emsubestações
elétricas,édeseesperaranecessidadedeimplementaçãodemedidas
de proteção complementares face às diferentes influências presentes
nestes ambientes, conforme abordado noCapítulo I – Influência de
sistemasdealtatensãoemsistemaseletrônicos,entreelas:
• Tensões induzidas em sistemas de telecomunicações (sistemas
eletrônicos, de automação, controle, sinalização, etc.) com linhas
metálicas;
•Interferênciacomsistemasderádio;
•Perturbaçõeseletromagnéticasconduzidas;
•Descargasatmosféricas;
•Perturbaçõeseletromagnéticasradiadas;
•ElevaçãodoPotencialdeTerra(GPR–GroundPotentialRise).
interconexão que tornam o sistemamais vulnerável à influência de
perturbaçõesradiadas;
3) os níveis de perturbações eletromagnéticas podem diferir
drasticamente daqueles normalmente usados como referência na
elaboraçãodasnormasEMC.
Desta forma, sistemas eletrônicos são passíveis de sofrerem
problemasdeinterferência,mesmoquandoosequipamentosinstalados
cumpremcomnormasEMC.
Como as diversas tecnologias usadas em uma dada instalação
ficamnecessariamenteinterligadaspelosistemadeaterramento,oqual
tambéméabasedepraticamentetodasasmedidasdeproteçãoEMC
quepodemserimplementadas(filtragem,blindagem,proteçãocontra
tensões transitórias,etc.),osistemadeaterramentorepresenta,assim,
o aspecto demaior importância a ser considerado para assegurar a
operaçãocorretadesistemaseletrônicos.
Em uma instalação podem existir diferentes “sistemas de terra”,
como sãonormalmente chamados, assimcomo: terraAC; terraDC;
terradeRF;terradeproteção;terradesinal;terradopára-raios;etc.
Alémdisso,existemdiversospontos(“groundpoints”)paraserem
“aterrados”nestesdiferentes“sistemasde terra”,assimcomoo“terra
(massa)lógico”,oterra(massa)dacarcaça,oterra(massa)dablindagem,
etc.
O circuito interligando todos estes diferentes “terras”, “massas”,
“grounds”échamadodesistemadeaterramento,querequerumprojeto
específicoemuitoprecisoparaatenderàsnecessidadesdesegurança
e proteção contra raios e, aomesmo tempo, garantir o controle de
interferênciaemumainstalação.Nãoexisteum“pré-projeto”paraa
implementaçãode sistemas de aterramento, pois cada instalaçãode
sistemaeletrônicotemassuasprópriasparticularidades.
Entretanto,emlugardeumprojetoespecífico,oqueéfeitomuitas
vezes é a implementação do sistema de aterramento baseada em
somentedoisoutrêscritérios,taiscomo:aresistênciadeterradeveser
inferiora5ohms;aconfiguraçãoemestreladeveserimplementada;
deve-seevitaros“loopsdeterra”;deve-se fazerumaequalizaçãode
potencial; etc.Mas estes critérios não são suficientes e nemmesmo
necessários.
A consequência é um número bastante elevado de problemas
sempre que ocorre uma situação de risco, assim como aquelas
originadas por raios, por exemplo. Assim se inicia uma busca por
produtosespeciais,talcomoum“superDPS”(DispositivodeProteção
contraSurtos)quepossaresolveroproblema,quando,naverdade,o
problemaédeoutracategoria.
Procedimentos EMC necessários à instalação de sistemas eletrônicos
Nocontroledeinterferência,oqueseprocuranãoéaeliminação
doruído,masumcompromissoentrediferentesfontesdeperturbação
eletromagnéticadeformaqueoruídototalacopladonocircuitonão
causeinterferência.
Neste contexto se torna imprescindível a implantação de um
tratamento sistemático na área da Compatibilidade Eletromagnética,
Survey EMC
Campos EM
• E e H (60 Hz)
• RF
Elétrica
Raios
Normas EMC
Níveis EMC dos
equipamentos
Nível EMC do
sistema diferente dos
equipamentos
Ambiente não comercial
ou industrial
Projeto EMC
Aterramento
Blindagem
Cabeação
DPS
Topologia
Filtros
etc.
Instalação de sistemas eletrônicos A forma mais eficaz (custo-benefício) para se responder
objetivamente às diversas possibilidades para o surgimento de
problemas de interferência (EMI – Electromagnetic Interference) na
instalaçãodesistemaseletrônicosépormeiodaimplantaçãodeum
planodecontroledeinterferência.
Esteplanoé,essencialmente,umcronogramadetrabalhoespecífico
paraaáreaEMC,definindoasaçõeseseustemposdeexecuçãoque
deverãoserlevadasemconsideraçãoaolongodainstalaçãodosistema
eletrônico,deformaaseidentificaresolucionartodasassituaçõesem
potencialparaaocorrênciadeproblemasdeEMI.
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Apoio
O Setor Elétrico / Novembro de 2009
* ROBERTO MENNA BARRETO é engenheiro eletricista e sócio-
gerente da QEMC, empresa de consultoria na área de Compatibilidade
Eletromagnética (EMC) e de proteção de instalações de sistemas
eletrônicos contra descargas atmosféricas e seus efeitos.
CONTINUA NA PRÓXIMA EDIÇÃOConfira todos os artigos deste fascículo em www.osetoreletrico.com.brDúvidas, sugestões e comentários podem ser encaminhados para o
e-mail [email protected]
Medição de Campos EM
Para se garantir o desempenho adequado e um menor custo
associado na instalação de um sistema eletrônico – em particular no
Brasil onde ainda não existe uma normalização abrangente em EMC
paraosequipamentos–éextremamenteimportanteolevantamentodo
ambienteeletromagnéticoemqueosistemairáoperar,permitindo,assim,
asuaconsequenteadaptaçãoaesteambiente.Destaforma,atopologia
dosistema,seuscabosdeinterconexão,aconfiguraçãodosistemade
aterramento, entre outros aspectos, podem facilmente comprometer o
atendimentodacompatibilidadeeletromagnéticapretendida.
Umplano de controle de interferência deve incluir as seguintes
fases:
Planejamento EMC – nestaparteécaracterizadaadescriçãogeraldo
sistemaeletrônicoaserinstalado,oseucronogramadeinstalaçãoeas
pessoasenvolvidascomasrespectivasfunçõeseresponsabilidadesna
áreaEMC.
Análise EMC – nestaparteédesenvolvidaumavisãocríticadassituações
deEMI:
•Caracterizaçãodoambienteeletromagnético,ondeosobjetivossão
aidentificaçãodasdiferentesfontesdeperturbaçõeseletromagnéticas
quepoderiamocasionarproblemasdeEMIeadeterminaçãodosníveis
destasperturbaçõesidentificadaspormeiodemediçõese/ouprevisões;
•SituaçõesempotencialparaEMI,ondeoobjetivoéaidentificação
dassituaçõescríticasparaocorrênciadeEMI,asquaisincluemtanto
osproblemasdeEMI internosaosistema,comoaquelesexternosao
sistema.
Projeto EMC – nesta parte as diversas medidas de proteção são
projetadaseimplementadasdeacordocomassituaçõesempotencial
paraEMIidentificadasanteriormente,naturalmentedandoumamaior
ênfaseaosistemadeaterramento.
Conclusão