Home >Documents >1 CEM Introducere

1 CEM Introducere

Date post:08-Feb-2016
Category:
View:16 times
Download:1 times
Share this document with a friend
Description:
compabilitate electromagnetica
Transcript:
  • 1

    Capitolul 1. Introducere n compatibilitatea electromagnetic

    1.1. Aspecte generale

    Prin Compatibilitate electromagnetic, CEM (Electromagnetic Compatibility, EMC) se nelege capacitatea echipamentelor electrice de a funciona corect n mediul electromagnetic pentru care a fost proiectat fr a influena negativ funcionarea altor echipamente. Termenul Compatibilitate electromagnetic desemneaz i ansamblul tehnicilor de realizare a cerinelor de mai sus. Cu alte cuvinte, prin CEM se nelege aplicarea principiului "funcioneaz dar las i pe alii s funcioneze" la echipamentele electrice.

    Echipamentele electrice vehiculeaz o varietate de semnale1 electrice care, din punct de vedere funcional, pot fi: semnale utile, sau semnale perturbatoare (perturbaii) termen aplicat oricrui semnal care determin un

    efect nedorit, perturbator. Efectele nedorite pot fi, de la perceptibile dar fr consecine suprtoare, la avarierea sau distrugerea echipamentelor.

    Semnalele utile i perturbatoare pot fi: deterministe, dac pot fi modelate prin funcii matematice, reguli sau tabele, astfel nct

    caracteristicile lor s poat fi cunoscute n orice moment, n trecut i viitor; aleatorii sau stohastice, dac valorile lor din viitor nu pot fi prezise cu precizie, deci nu

    pot fi descrise dect probabilistic. Semnale perturbatoare deterministe pot fi emisiile radio nemodulate, curenii de

    alimentare de la reea, semnale de tact din sisteme logice etc. Semnalele perturbatoare aleatoare sunt mult mai numeroase: fenomene electrice naturale, emisii radio modulate, impulsuri din circuitele digitale etc.

    Orice problem de CEM implic trei elemente: un emitor de perturbaii, care poate fi un echipament, un fenomen electric natural sau

    artificial capabil s emit energie EM n spaiu; un receptor de perturbaii un sistem a crui funcionare poate fi afectat de semnale

    nedorite, un sistem capabil s recepioneze energie EM din mediu nconjurtor; un mecanism de cuplaj, adic o cale de ptrundere a semnalelor perturbatoare, de

    transmitere a energiei EM, n receptor.

    Dac unul dintre elemente lipsete, nu exist o problem de CEM.

    Atunci cnd semnalul perturbator ptruns n sistemul perturbat, se produce o supra-punere i compunere a acestuia cu semnalele utile, adic o interferen (electromagnetic IEM), evident nedorit, perturbatoare. Interferenele pot fi intersistem sau intrasistem, dup cum emitorul i receptorul sunt:

    1 Intuitiv, prin semnal (fizic) se nelege o mrime/cantitate msurabil, care exist i evolueaz n timp i spaiu.

    Formal, un semnal este modelat printr-o funcie de una sau mai multe variabile independente. Semnalele electrice obinuite sunt: curentul, tensiunea, sarcina, intensitatea cmpului electric (E), intensitatea cmpului magnetic (H), inducia magnetic (B), inducia electric(D).

    Emitor (Echipament, fenomen

    perturbator) Cale de ptrundere

    (cuplaj)

    Receptor (Echipament, perturbat)

    Fig. 1.1. Cele trei elemente ale unei probleme de compatibilitate electromagnetic

  • 2

    complet separate spaial (de exemplu, un trsnet i un calculator) - interferen itersisteme sau

    pri componente ale aceluiai echipament, circuit de exemplu, preamplificatorul i amplificatorul de putere dintr-o staie Hi-Fi interferen intrasistem.

    Generatori de perturbaii EM care determin interferene intersistem, sunt: fenomene naturale, precum descrcrile electrice atmosferice (fulgere, trsnete, ...),

    vntul solar, triboelectricitatea datorat frecrii plcilor tectonice i altele; fenomene i echipamente artificiale, categorie n care intr:

    scnteile i arcurile electrice produse accidental, de aparatele de sudur, bujiile mainilor, la descrcrile din tuburile luminescente etc.;

    variaiile de tensiune din reelele de alimentare; mainile i aparatele electrice (motoare, ntreruptoare, comutatoare, ...); echipamente electronice i radioelectronice, cum sunt radioemitoarele de variate

    tipuri, convertoare i invertoare statice, sisteme de telecomand i teleghidaj etc.; Receptorii de perturbaii EM n care se produc interferene intersistem sunt:

    receptori radio de toate tipurile; aparate de msur i control, sisteme de automatizare; sistemele de prelucrare a datelor (calculatoare, sisteme embedded, modem-uri etc.); aparatura electronic medical (stimulatoare cardiace, proteze, aparate de meninere a

    vieii etc.).

    Interferenele intrasistem se produc prin cuplaje ntre pri ale aceluiai sistem: ntre subansambluri/blocuri/circuite care vehiculeaz semnale diferite ca form i nivel

    de putere (de exemplu, amplificatorul de semnal mic i amplificatorul de putere, circuitul analogic i circuitul digital etc.);

    prin cderi de tensiune pe liniile de alimentare i prin tensiuni electromotoare induse de variaii ale curenilor din circuit;

    prin radiaia electromagnetic a curenilor din sistem.

    Capacitatea unui echipament de a nu fi afectat de perturbaii EM se numete imunitate EM; antonimul imunitii EM adic gradul n care un sistem este afectat de perturbaii EM se este susceptibilitatea EM.

    Ca ramur a tiinelor electrice i ca disciplin, CEM studiaz generarea, propagarea i recepie neintenionate a energiei EM care determin efecte nedorite asupra echipamentelor. Pentru realizarea acestor obiective, adic pentru reducerea susceptibilitii i creterea imunitii EM, n cadrul CEM se studiaz:

    (1) emisiile de energie EM nedorite, perturbatoare i tehnicile de reducere a acestor emisii; (2) cile de propagare a energiei EM perturbatoare i metodele de blocare a propagrii; (3) creterea gradului de imunitate a receptorilor de perturbaii.

    Primele probleme de CEM, cu consecine nc neglijabile au aprut odat cu primele echipamente electrice. Dup apariia telefoniei (dup 1880) i mai ales a radiocomunicaiilor (dup 1905), au aprut probleme de interferen EM i s-au elaborat msuri de protecie i reglementri; nc nu se vorbea despre CEM. Pn dup 1955, electronica nu era prea dezvoltat i se foloseau tuburi, pentru a cror perturbare erau necesare energii de ordinul miliJoule (mJ) destul de mult. Totui, n radiotehnic i msurri

    Sistem

    Sistem 1

    Sistem 2

    Emitor

    Fig. 1.2. Interferene intersistem (stnga) i intrasistem (dreapta)

    Receptor

    Emitor

    Receptor

  • 3

    electrice, domenii n care se utilizau semnale utile slabe, problemele de interferen EM deveniser importante i s-au elaborat bazele teoretice ale interferenei EM i ale unor metode de protecie (de exemplu tratarea masei, ecranarea electric, magnetic i electromagnetic). Situaia s-a schimbat radical dup 1955, dup apariia semiconductoarelor i mai ales dup 1965 apariia microelectronicii. Astfel, energia necesar perturbrii sau chiar distrugerii unui tranzistor a sczut sub 1J iar pentru o component de circuit integrat sub 10nJ. Pe de alt parte, electrotehnica i electronica au ptruns n toate aspectele vieii omeneti suntem o civilizaie "electric" al crei mediu este intens poluat electromagnetic. Din ce n ce mai multe depind de buna funcionare a echipamentelor electronice i acestea sunt din ce n ce mai performante dar i mai susceptibile la perturbaii EM. De aceea, teoria i tehnicile de CEM au cptat o importan din ce n ce mai mare. Mai mult, s-au introdus reglementri la nivel mondial i de ar: n principiu, nici un aparat electric (electronic inclus) nu poate fi comercializat fr a satisface standardele de CEM i acestea devin din ce n ce mai stricte i mai cuprinztoare. Omologarea la CEM se realizeaz pentru orice produs nainte de punere n fabricaia de serie sau nainte de comercializare ntr-o ar sau n Comunitatea European. Omologarea se face prin testarea a cteva exemplare de produs, cu echipamente specializate i de obicei dureaz i cost mult. Dar i mai mult l cost pe productor dac produsul nu trece testele de regul este necesar reproiectarea produsului - crpelile" nu prea dau rezultate. De aceea, este important proiectarea produselor astfel nct s satisfac cerinele de CEM, iar aceasta nu este posibil fr cunoaterea principiilor i tehnicilor de CEM.

    Intre interferenele intersistem i cele intrasistem exist o deosebire esenial d.p.d.v. al reglementrilor: Compatibilitatea EM ntre sisteme, echipamente, este n mare msur reglementat.

    Exist numeroase organisme, naionale i internaionale, care elaboreaz standarde asupra nivelelor de perturbaii admise la emisie, asupra imunitii receptorilor, a echipamentelor i metodelor de msur a CEM.

    Realizarea compatibilitii EM intrasistem este lsat n cea mai mare msur la latitudinea productorilor, deoarece dac aceasta nu este efectiv, echipamentul nu poate funciona corect i nu se vinde.

    Reglementrile n domeniul CEM fac obiectul unui capitol separat.

    1.2. Surse, ci de ptrundere i receptori de perturbaii

    Sursele de perturbaii pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere. Dup origine, sursele pot fi naturale sau artificiale. Sursele naturale pot fi: terestre (electricitate atmosferic, acumulri de electricitate

    static) sau extraterestre (radiaii cosmice i vntul solar fluxuri de raze Gamma i de particule cu sarcin). Efectele acestor perturbaii sunt, de la neglijabile la foarte grave atunci cnd sunt implicate energii mari cazul trsnetelor, al vntului solar foarte intens capabil s compromit funcionarea semiconductoarelor.

    Sursele artificiale sunt echipamente produse de om practic, orice echipamente electric produce perturbaii; principalele categorii sunt: Circuitele de alimentare n c.a., determin perturbaii datorit unor procese produse

    n reea (variaii de tensiune, de curent, ...) dar mai ales faptului c reprezint ci bune de ptrundere a perturbaiilor produse de echipamente alimentate de la reeaua de distribuie (motoare, convertoare, aparate de sudur, ...).

    Circuitele de a

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended