Eletromagnetismo Aplicado Interferência Eletromagnética Compatibilidade Eletromagnética

Interferência Eletromagnética (EMI) Interferência Eletromagnética é um aspecto sério e crescente da Poluição ambienteal. EMI é a transferência de energia eletromagnética não intencional e prejudicial entre sistemas elétricos e ou eletrônicos. Os Efeitos da EMI variam de um breve aborrecimento pela interrupção ou perda de qualidade na telefonia ou radio difusão comercial até Acidentes graves pelo bloqueio de sistemas de controle críticos (ex. radar, navegação aérea, equipamentos eletromédicos, etc.)

EMI pode provocar Mal funcionamento de quipamentos; Prejudicar a correta ocupação do espectro eletromagnético; Ter efeitos nocivos diretamente sobre o corpo humano.

Definição de Compatibibilidade Eletromagnética (EMC) Habilidade de um dispositivo, equipamento ou sistema de funcionar satisfatoriamente em seu ambiente eletromagnético sem introduzir distúrbios intoleráveis em outros sistemas;

Um sistema eletromagneticamente compatível: Não causa interferência em outros sistemas; Não é susceptível a emissões de outros sistemas; Não causa interferência nele mesmo.

Exigência de projeto O projeto de um equipamento elétrico / eletrônico deve atender não apenas ao desempenho funcional desejado mas também às exigências legais em praticamente qualquer país onde for vendido. As técnicas de EMC tornam-se parte integrante do projeto de qualquer sistema elétrico / eletrônico.

EMI em três blocos básicos Emissor Receptor Meio de Acoplamento

EMI em três blocos Emissor – quem produz a emissão eletromagnética; Exemplos: Equipamentos digitais; Conversores chaveados; gerador de ondas de rádio; Motores elétricos; etc.

EMI em três blocos Meio de acoplamento – o meio de transporte 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 a energia emitida, produzindo resultados esperados ou não. Exemplos: Aparelhos de televisão e rádio; Equipamentos digitais de medição e controle; Computadores, etc. acoplamento tanto por ondas de rádio quanto ondas guiadas na rede de alimentação;

Três modos de prevenir EMI 1) Suprimir a emissão na sua fonte: _reduzir freqüências e intensidades dos sinais emitidos; _reduzir tamanho físico dos irradiadores; _usar blindagens; _usar filtros na rede de alimentação;

Três modos de prevenir EMI 2) Tornar o acoplamento o mais ineficiente possível; _Usar cabos de alimentação mais curtos; _usar filtros na rede de alimentação e outras linhas de conexão; _usar blindagem nos cabos; _usar blindagens no ambiente; _evitar acoplamento entre cabos diferentes;

Três modos de prevenir EMI 3) Tornar o receptor menos susceptível à emissão. _usar filtro na linha de alimentação; _usar blindagem; _diminuir tamanho das conexões;

Quatro processos de EMI 1) Emissão Irradiada Cabo de alimentação Módulo De entrada Rede de alimentação Cabo interno Fluxo de energia eletromagnética Módulo periférico Dispositivo ou circuito interno

Emissão irradiada Geração de ondas eletromagnéticas no espaço livre a partir dos componentes, trilhas de PCI, cabos de interconexão, cabos de comunicação e cabos de alimentação, gabinetes metálicos, etc. Onde há corrente variável no tempo, ocorre geração de ondas eletromagnéticas.

Quatro processos de EMI 2) Susceptibilidade Irradiada Cabo de alimentação Módulo De entrada Rede de alimentação Cabo interno Fluxo de energia eletromagnética Módulo periférico Dispositivo ou circuito interno

Susceptibilidade irradiada Captação de energia eletromagnética por meio de terminais de componentes, trilhas de PCI, fios de interconexão, cabos de comunicação e cabos de alimentação, gabinetes metálicos, etc. Qualquer estrutura metálica com dimensões comparáveis ao comprimento de onda torna-se uma antena eficiente para captar ondas eletromagnéticas.

Quatro processos de EMI 2) Emissão conduzida Cabo de alimentação Módulo De entrada Rede de alimentação Cabo interno Fluxo de energia eletromagnética Módulo periférico Dispositivo ou circuito interno

Emissão conduzida Os cabos de alimentação e a rede de distribuição bem como os cabos de comunicação funcionam como linhas de transmissão para a energia eletromagnética de interferência emitida por um equipamento.

Quatro processos de EMI 2) Susceptibilidade conduzida Cabo de alimentação Módulo De entrada Rede de alimentação Cabo interno Fluxo de energia eletromagnética Módulo periférico Dispositivo ou circuito interno

Susceptibilidade conduzida Os equipamentos conectados a uma mesma rede de distribuição de energia elétrica podem captar e processar a energia eletromagnética de interferência que se propaga na forma de ondas guiadas. O mesmo ocorre com cabos de comunicação.

Regulamentação de EMC Padrão FCC FCC–Federal Communications Commission Responsável pela regulamentação dos meios de comunicação por rádio ou fios nos Estados Unidos.

Dispositivos de rádio-frequência Qualquer dispositivo capaz de emitir energia eletromagnética na faixa de freqüências de 9 KHz a 300 GHz, seja por condução ou por irradiação, seja intencional ou não. Exemplos: Motores, computadores, fornos de microondas, etc. OBS: Equipamentos licenciados como transmissores de radio-frequência são cobertos em outra parte da norma.

Dispositivo digital Qualquer irradiador não intencional que gera e usa pulsos de temporização em uma freqüência maior ou igual a 9 KHz. Classe A – para uso em ambientes comerciais ou industriais; Classe B – para uso em ambiente residencial (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 B Freqüência (MHz) V dB V 0.45 - 30 250 48

Limites FCC para emissão 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

Limites FCC para emissão 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 

Comparação entre Classes FCC A e B

Comparação entre Classes 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 43.5 +10,46 43.5 216 – 960 A 46 +10,46 46 >960 A 49.5 +10,46 54

Padrão CISPR IEC – International Electrotechnical Commission Instituto internacional criado para estabelecer padrões que permitam o comércio entre paises. CISPR – Sigla francesa para Comitê Internacional Especial em Radio-Interferência Comitê da IEC que desenvolve padrões regulatórios em radio-interferência.

CISPR Não é um órgão fiscalizador. A maioria dos países europeus adotam o padrão CISPR. CISPR 22 - Padrão publicado em 1985 que inclui dispositivos digitais.

Limites CISPR 22 para emissão Conduzida Classe A Freqüência (MHz) V QP (AV) dBV 0.15 – 0.5 8912 (1995) 79 (66) 0.5 - 30 4467 (1000) 73 (60)

Limites CISPR 22 para emissão Conduzida Classe B Freqüência (MHz) V QP (AV) dBV QP (AV) 0.15 1995 (631) 66 (56) 0.5 631 (199.5) 56 (46) 0.5 - 5 5 - 30 1000 (316) 60 (50)

Comparação entre Classes CISPR A e B para emissão conduzida

Limites CISPR 22 para emissão Irradiada Classe A (30 m) Classe B (10m) Freqüência (MHz) V/m QP (AV) dBV/m 30 – 230 31.6 30 230 - 1000 70.8 37

Limites CISPR 22 para emissão Irradiada Classe A e B (10 m)

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 Horizontal e vertical antena equipamento sob teste Câmara semi-anecóica

Especificações do teste de emissão irradiada Câmara semi-anecóica – Proporciona isolação contra interferência externa e elimina reflexões nas paredes com o uso dos cones absorvedores; Antena para a faixa de freqüências de teste – 30MHz a 1GHz (CISPR) – antena bicônica ou Log-periódica; A altura da antena deve variar de 1 a 4 m e a maior emissão deve ser registrada; A analisador de espectro deve ter largura de banda (6 dB) mínima de 100KHz. Detector de quase pico e de valor médio.

Detector de sinal Vi Vo Detector de pico: Vi Vo 0.01 0.02 0.03 0.04 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 -1 -0.5 0.5 1 0.2 0.4 0.6 0.8 Vi Vo

Detector de sinal Vi Vo Detector quase-pico: Vi Vo 0.01 0.02 0.03 0.04 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 -1 -0.5 0.5 1 0.2 0.4 0.6 0.8 Vi Vo

Detector de sinal Detector valor médio: Vi Vo Vi Vo 1 0.5 -0.5 -1 0.01 -0.5 -1 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 1 0.8 Vo 0.6 0.4 0.2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Largura de banda de medição Filtro FI sinal misturador Oscilador Gerador de varredura Filtro FI detector medidor Largura de banda mínima Emissão conduzida 9 KHz Emissão irradiada 100 KHz

Medição de espectro

Medição de emissão conduzida Cabo de alimentação rede de alimentação Equipamento sob teste LINS Analisador de espectro LINS – Line Impedance Network Stabilization Finalidades: Isolar o equipamento e o medidor do ruído externo presente na rede; Garantir uma mesma impedância equivalente da rede em relação aos terminais de entrada do produto independentemente da frequência e da posição na rede.

LINS Equipamento Rede F N I T F I N