Compatibilidade Eletromagnética ET7CM - Instalações industriais II Professor: Luiz Erley Schafranski Alunos: Gustavo Reikdal de O. Pimentel Juliana Ferreira Kleverson Moises

Sumário Introdução Caracterização das interferências eletromagnéticas Tipos de acoplamento Efeitos dos acoplamentos Situações práticas Projeto de compatibilidade eletromagnética

Introdução Definição: Um sistema é compatível eletromagneticamente se ele não causar interferência em outros sistemas, não for suscetível a emissões de outros sistemas e não causar interferência nele mesmo.

Normas Compatibilidade Eletromagnética Emissões radiadas (CISPR, Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) Emissões Conduzidas (CISPR) Suscetibilidades radiadas (IEC 61000) Imunidade de emissão eletromagnética radiada (4-3) Imunidade para ruído conduzido (4-6) Suscetibilidades conduzidas (IEC 61000) Descarga eletrostática (4-2) Transientes elétricos rápidos (4-4) Surtos (4-5) Interrupções rápidas e variações de tensão (4-11)

Caracterização das interferências eletromagnéticas Para que a propagação de uma perturbação eletromagnética aconteça devemos ter, uma fonte geradora de perturbação, um “caminho de transferência”, meio por onde se propaga a perturbação, e uma vítima, ou receptor, o qual sofre à interferência eletromagnética, causada pela perturbação eletromagnética.

Entretanto, uma transferência de energia não intencional (perturbação) causa interferência apenas quando a energia recebida pelo receptor for de uma magnitude, ou espectro, suficiente para que sobreponha ou altere a transmissão fiel do sinal

Emissões conduzidas São aquelas correntes que passam pelo cabo de alimentação do equipamento e se estabelecem na rede de potência. A faixa de frequência para emissões conduzidas é de150 kHz a 30 MHz (CISPR). Verificação de conformidade é feita pelo uso de uma LISN (line impedance stabilization network)

LISN

Emissões radiadas São relacionadas com os campos elétricos e magnéticos radiados pelo equipamento e que interferem em outros equipamentos. A faixa de frequência para as emissões radiadas começa em 30 MHz e se estende até 1 GHz (CISPR) Verificação de conformidade é feita medindo-se os campos elétricos radiados numa câmara semianecóica, em um laboratório em campo aberto ou em células TEM, GTEM ou reverberantes.

Célula GTEM

Tipos de acoplamento: Acoplamento Indutivo O “cabo perturbador” e o “cabo vítima” são acompanhadas por um campo magnético. O nível de perturbação depende das variações de corrente (di /dt) e da indutância de acoplamento mútuo.

O acoplamento indutivo aumenta com: A frequência: a reatância indutiva é diretamente proporcional à frequência (XL = 2πfL) A proximidade entre os cabos perturbadores e vítima e o comprimento dos cabos que correm em paralelo A altura dos cabos com relação ao plano de referência (em relação ao solo) A impedância de carga do cabo ou circuito perturbador.

Acoplamento Capacitivo O acoplamento capacitivo é representado pela interação de campos elétricos entre condutores. Um condutor passa próximo a uma fonte de ruído (perturbador), capta este ruído e o transporta para outra parte do circuito (vítima). É o efeito de capacitância entre dois corpos com cargas elétricas, separadas por um dielétrico, o que chamamos de efeito da capacitância mútua.

A capacitância de acoplamento aumenta com: O inverso da frequência: O potencial para acoplamento capacitivo aumenta de acordo com o aumento da frequência (a reatância capacitiva, que pode ser considerada como a resistência do acoplamento capacitivo, diminui de acordo com a frequência, e pode ser vista na fórmula: XC = 1/2πfC). A distância entre os cabos perturbadores e vítima e o comprimento dos cabos que correm em paralelo

A altura dos cabos com relação ao plano de referência (em relação ao solo) A impedância de entrada do circuito vítima (circuitos de alta impedância de entrada são mais vulneráveis) O isolamento do cabo vítima (εr do isolamento do cabo), principalmente para pares de cabos fortemente acoplados

Efeitos dos acoplamentos Exemplo de acoplamento capacitivo

Exemplo de acoplamento indutivo

Consequências dos acoplamentos: Falha de um item de segurança crítica em máquinas e equipamentos O funcionamento irregular do equipamento Um dispositivo de segurança pode ignorar um sinal Uma operação pode parar sem motivo aparente Um equipamento pode ter a sua função pretendida não executada e neste caso, com várias situações, desde a que não é percebida até a uma situação mais grave de um acidente.

Situação prática Campos próximos em placa de circuito impresso- PCI Achar o local exato da fonte de radiação; Fazer medidas comparativas para verificar o efeito e sugerir mudanças de projeto da PCI (layout);

Sistema de medida XY-Z e software de controle. Ponteiras de campo próximo. Computador com software desenvolvido para tratamento de dados e saídas gráficas.

Sistema de posição XYZ e software de controle

Projeto de compatibilidade eletromagnética

Projeto de compatibilidade eletromagnética

Referências http://www.smar.com/brasil/artigo-tecnico/emi- interferencia-eletromagnetica-em-instalacoes-industriais-e- muito-mais OTT. Henry W. Noise reduction techniques in electronic systems. 2 ed. New York: John Wiley & Sons, 1988, 426p. PAUL. Clayton R. Introduction to electromagnetic compatibility. 2 ed. New Jersey: John Wiley & Sons, 2006, 983p. SADIKU, Matthew N. O. Elementos de eletromagnetismo. 5. ed. Porto Alegre, RS: Bookman, 2012. xvi, 702 p.