Resumo básico sobre filtros supressores EMC-EMI -parte 4

 TECNOLOGIA 

SÍNTESE SONORA & ELETRÔNICA ARTESANAL 

Resumo básico sobre filtros supressores EMC-EMI -parte 4

SURTOS E TRANSIENTES DE SOBRETENSÃO  :

É causado basicamente por dois tipos de situações :

• Descargas atmosféricas.(causa natural)
• Energia reversa ou picos gerados por manipulação em curto espaço de tempo de contatos elétricos isto  é a abertura e fechamento de circuitos que possuem  cargas indutivas (motores ou bobinas ) rapidamente atrelados a rede  ,entre outras manifestações geradas pela ação direta ou indireta de equipamentos.(causa artificial) 

Estas situações observadas em relação ao equipamento ou circuito que recebe a sobretensão podem ser o resultado de eventos externos ou  internos :

• Sobretensão originada dentro do próprio sistema que necessita de proteção,estes problemas são mais fáceis de resolver pois é possível testar e calcular as prováveis ocorrências ;

1.     Comutação de cargas indutivas.

2.     Descargas eletrostáticas .

3.     Acoplamento  entre sistemas de potencial desequilibrado .

• As sobretensões vindas do meio externo que atingem o equipamento vitima são as mais terríveis e instáveis sendo muito difícil se obter uma analise exata de suas manifestações .Elas podem usar a rede elétrica ,de comunicação ou  acoplamentos (indutivos ou capacitivos) para atingir o alvo .

1.     Comutação na redes de alimentação ,um exemplo e a conexão ou desconexão de capacitores de fator de potência promovidas por um outro usuária da mesma malha elétrica .

2.     Descargas atmosféricas na rede , nota - se que um raio com  amplitude e o tempo muito rápidos tem seus efeitos sentidos numa área de alguns quilômetro do ponto de inserção . 

3.     Ainda em relação a  " queda de raio " também existe forte campo eletro - magnético (irradiação) gerado que pode afetar um sistema ou equipamento próximo .

4.     E um outro exemplo que comumente acontece ,se um dispositivo atrelado a rede elétrica  onde o neutro é aterrado que  normalmente e indutivo sofrer um curto ,induz uma sobretensão em ramais interligados que podem causar um grande estrago .

Os surtos são perigosos eventos indesejáveis que atingem tanto a rede elétrica como a telefônica e de tv à cabo .São muito freqüentes e atingem kilovolts (descargas atmosféricas) em um curto espaço de tempo que é suficiente para destruir equipamentos desprotegidos no seu caminho .Existe também a possibilidade de existir um problema na rede ou na instalação elétrica causado um aumento da tensão muito rápido e de curta duração que pode causar danos a circuitos analógicos ou digitais e sobre tudo podem causar risco de vida ou destruição de patrimônio  .

Os transientes estão presentes tanto entre fase / fase / neutro ou em relação ao terra .Para que o surto não cause danos aos equipamentos é necessário desviar ou absorver este excesso de energia ,utilizando comumente um componente essencial que é o VARISTOR .

VARISTOR :

O varistor  ou SIOV (Varistor de oxido metálico) é um componente que convencionalmente é ligado em paralelo ao equipamento ou rede  tem a capacidade de diminuir sua resistência interna conforme a tensão aumenta em um curto período de tempo e convertendo esta energia em calor (joules) .
Pode ser associado a circuitos de proteção como fusíveis ou disjuntores melhorando o sistema .

Devemos notar que as vezes o varistor não suporta o valor de tensão e da corrente que esta acima do seu limite ou o espaço de tempo excedeu o limite para qual ele foi dimensionado e simplesmente explode em pedaços ,mas neste ponto se associado a outros sistemas de proteção pode evitar danos maiores aos equipamentos que estiverem no caminho da sobretensão.

Na figura abaixo um exemplo básico ,o varistor  deve ser dimensionado levando em conta a máxima tensão de operação segura em RMS (onda senoidal) ou CC , sua tensão deve ser maior que a tensão normal de operação .Para este circuito poderíamos usar um varistor com tensão limite  aproximadamente 15 % maior que a tensão nominal da rede ,neste caso poderia ser com limite de 130 v. Não esquecendo que os projetistas na pratica levam em conta muitos parâmetros  como ; absorção de energia (joules) , corrente de surto (Amperes), tempo de pulso (milissegundos)e amplitude do pulso (volts).

OBS. Além dos varistores temos outros dispositivos similares como o moderno Transzorb , TAZ ou ainda Tranzil (Diodo Supressor de Avalanche) e o veterano centelhador a gás.

12/02/2006 revisão 2014

Resumo básico sobre filtros supressores EMC-EMI -parte 3

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Resumo básico sobre filtros supressores EMC-EMI -parte 3

Ø      FILTROS SUPRESSORES: (atenuador de RFI/EMI na rede elétrica)

Um exemplo comum de ruído emitido por condução é a  fonte de alimentação chaveada, que gera normalmente um ruído de alta freqüência excessivo. Estes sinais elétricos não desejados podem passar da fonte de alimentação através das conexões da rede elétrica.Equipamentos eletrônicos como: computadores, instrumentos de medição e controles de motor conectados a estas mesmas linhas  podem absorver este ruído, e apresentar erros ,travamentos e ate  mesmo a avarias . Um filtro de ruído contra IEM é introduzido entre a  rede elétrica(linha) e o equipamento (carga), como mostrado na (figura 1) para eliminar este tipo de interferência. Estes diagramas mostram  modelos básicos  de filtros  de ruído modo comum e um de ruído de modo diferencial . Em muitos casos o filtro de modo comum é usado sozinho, porque pode freqüentemente eliminar aproximadamente 90% do ruído emitido.

fig-1(modelos simplificados)

 Como mencionado anteriormente, basicamente são dois os  tipos de ruído gerados: modo comum e modo diferencial. O ruído diferencial (figura 2a) segue o mesmo trajeto que a linha utiliza para fechar o circuito ou seja usa as linhas de alimentação (fase para neutro por exemplo ). O ruído comum (figura 2b) atravessa o circuito através do terra oriundo  da linha de alimentação,ou seja esta presente tanto na fase como no neutro,e o ruído mais comum e que causa mais problemas.

Para suprimir com maior eficiência a IEM, um filtro típico incluirá além de indutores  também  capacitores de X e de Y.

Fig.2 ( IEM na rede elétrica ,modo conduzido)

à       MODO COMUM :

Os capacitores de “Y” e os indutores para modo comum contribuem para atenuação do ruído. Os indutores criam impedâncias elevadas ao ruído de alta freqüência que o reflete ou absorve, os capacitores apresentam baixa impedância ao ruído , se transformando em trajetos ou desvios para dirigir o que sobra do ruído para a terra, sem que possa chegar ao  equipamento protegido ou vazar para a rede elétrica interferindo em outros aparelhos  (figura 3).

FIG.3

OS INDUTORES :

O ruído em modo comum é definido como a corrente de alta freqüência não desejada que aparece na linha de entrada e retorna à fonte de origem através do terra . Esta corrente vê a impedância alta de um ou ambos os enrolamentos do indutor. Assim as  tensões  são atenuadas  em seus enrolamentos , mantendo as linhas da rede elétrica livres do  ruído.

 Para ser eficaz, o indutor deve fornecer a impedância apropriada sobre a escala de freqüência do chaveamento ou ruído. O indutor possui dois enrolamentos de números iguais de voltas.

·      MODO DIFERENCIAL :

O capacitor de “x” e os indutores para modo diferencial contribuem para atenuação deste ruído . No modo diferencial, o ruído usa a linha de fase. O capacitor “X” apresenta baixa impedância a esse ruído criando um desvio ou retorno  . O indutor cria  alta impedância ao ruído diferencial que está na linha de fase bloqueando sua passagem  . O indutor diferencial tem somente um enrolamento para cada fase ou linha. (figura 5)

fig.5

• FILTRO HIBRIDO : (MODO COMUM / DIFERENCIAL)

Mesmo sendo o ruído de modo comum mais contundente que o diferencial,tanto um como outro estão presentes nas linhas de energia e são geradores impotências de ruído .Os filtros de linha geralmente são projetados para eliminar os dois tipos de ruído (FIGURA 6).

Estes filtros são utilizados para conter ou minimizar tanto o ruído que entra como o que sai de um equipamento ,assim podemos dizer que o filtro de linha atua de fora para dentro(evita o ruído que vem da rede elétrica) e de dentro para fora(não deixa vazar o ruído gerado no equipamento para as linhas de distribuição elétricas) .

Os supressores geralmente estão configurados para filtros passa baixa e dimensionados para atuar na faixa de freqüência do ruído a ser eliminado.O ideal é que respondam á faixa entre 10kHz e 100MHz.

fig.6

Ø     OUTROS PROBLEMAS QUE ATINGEM A REDE ELÉTRICA  

 *um filtro de emi/RFI ,seja modo comum ou diferencial não é projetado para resolver 

Surtos
São transientes de alta energia, que muitas vezes atingem a magnitude de milhares de volts e aparecem na rede elétrica com muita freqüência, principalmente no verão pela ação de descargas atmosféricas (raios).
 

 Harmônicos
Este fenômeno é uma deformação da freqüência  (formato da onda)  é provocado por cargas pesadas conectadas à rede, solenoides,motores, etc.

Sobre e sub tensão
Estes eventos ocorrem quando o nível da energia fornecido pela concessionária se localizam fora  dos limites superiores e inferiores  aceitáveis e suportáveis pelos equipamentos.

Pequenas Interrupções (efeito Flicker)
Interrupções muito curtas no fornecimento da energia elétrica, com duração da ordem de milésimos de segundos e que quase sempre são imperceptíveis ao usuário. Provocam freqüentemente perda de informação em sistemas de dados.

Grandes Interrupções (black-out)
Grandes interrupções de energia ou o que popularmente chamamos de "black-out". Podem durar minutos ou se prolongar por horas.

Variação da Freqüência
A freqüência da energia fornecida pelas concessionárias é 60 Hz para todo o território nacional. A uma variação aceitável de um limite de  +/- 0,5Hz . Ocorrendo uma variação superior a este limite poderá provocar superaquecimento e até queima da carga* que estiver conectada à rede.
 

Obs:

§ Entenda por carga qualquer tipo de equipamento ligado à rede como: motores, eletrodomésticos, luminárias, equipamentos de informática, etc.

10/11/06

Resumo básico sobre filtros supressores EMC - EMI -parte 2

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Resumo básico sobre filtros supressores EMC-EMI -parte 2

v    ORIGENS DE UM RUÍDO (RFI)

Muitas vezes, as origens mais problemáticas das RFI são localizadas dentro do próprio ambiente e a interferência é conduzida (através do meio) pela fiação elétrica. Em altas frequências, os cabos elétricos de um prédio se comportam como um sistema de transmissão com linhas cruzadas e confusas, refletindo a energia de rádio-freqüência e espalhando-a de um circuito a outro.
Faíscas produzidas eletricamente são geradores potentes de RF que poluem a energia por um largo espectro de freqüência.Qualquer fiação conectada à origem das faíscas não somente conduz como transmite RF. Os produtores mais comuns de faíscas são soldadores elétricos, motores, relês, luzes néon ou fluorescentes em mau estado e qualquer tipo de interruptor . De origem natural, relâmpagos são faíscas causadoras de interferência em aparelhos radio ,tv e telefonia.
Outros dispositivos, mesmo não produzindo faíscas, geram RFI por causar mudanças bruscas na corrente elétrica. O mais conhecido é o dimmer de luz, que utiliza uma técnica chamada "controle de fase" para desligar e ligar rapidamente a corrente elétrica (em microssegundos).

v    MÉTODOS DE CORREÇÃO

Nem sempre só um aterramento perfeito (se isto for possível) haverá de eliminar IEM em equipamentos ou sistemas. Estas falhas poderão ser devido a diversos fatores somados.Como regra geral usamos três modos de prevenção.Estes três modos de atuação podem ser utilizados em conjunto. 

1.     reduzir a emissão da fonte interferente,

2.     fazer um acoplamento ineficiente com os equipamentos suscetíveis  , 

3.     tornar o receptor menos influenciável ao sinal externo. 

 A primeira ação é impedir que a fonte geradora as emita. Isso geralmente se resolve com filtros na própria fonte de sinal, alem disso podemos desligar ou mudar de lugar  aparelhos problemáticos; substituir dispositivos defeituosas; reparar conexões malfeitas, etc. Finalmente procurar prevenir os sistemas de receber interferências utilizando os mesmos processos usados para o emissor de ruído. Isso geralmente envolve encurtamento ou mudança de lugar de cabos, o uso de isolantes e blindagens , ou ainda filtros nas saídas e entradas dos equipamentos.

Orientação básicas para solucionar problemas com RFI:

# Localize e repare a fonte emissora. Isso se aplica a equipamentos  ligados à rede de força. Assim, o emissor pode ser substituído, reparado, ou um filtro pode ser instalado.

# Mantenha os cabos tão curtos quanto possível e preste atenção em sua colocação. Um cabo longo não só aumenta a impedância (resistência à passagem do sinal), como também faz do cabo uma antena. Dispor os cabos perto de "planos", como estruturas de metal ou pisos de concreto, reduzirá os efeitos de antena. Nunca enrole os cabos. Utilizar blindagem sempre que possível: por exemplo, instalar o equipamento sensível num gabinete ou móvel metálico, tendo o cuidado de aterrar a estrutura .

# Mantenha em boas condições as  conexões. Conectores inativos por muito tempo podem desenvolver resistência ou se tornar detectores de RF. Tentar "sumir" com as RFI com cabos mais grossos não surtirá efeito. Em RF, a impedância de um cabo é proporcional a seu comprimento, mas praticamente não é afetada por sua espessura.Nunca  desconecte um dispositivo de segurança ou pára-raio para resolver seu problema - isso é ilegal e perigoso. A RF não desaparece simplesmente ligando um fio “terra “ no chão  ou pior enrolado num prego na parede!

# Não se deve ligar aparelhos sensíveis na mesma linha de alimentação onde se liga aparelho de maior potência, tais como ar-condicionado, geladeiras, fornos elétricos, fontes chaveadas, máquinas e outros. O ideal é separar uma linha específica, com seu próprio disjuntor para ligar os aparelhos sensíveis.

# Manter o aterramento em bom estado de funcionamento, de preferência um aterramento separado para os aparelhos sensíveis.É importante manter o aterramento em boas condições para que  os distúrbios da rede elétrica  tenham os seus efeitos minimizados.

ATENÇÃO: Não ligue o aterramento do sistema com o neutro (você estará transformando seu sistema elétrico em um grande fio terra de toda malha adjacente, isto é sua instalação será afetada se por exemplo  um raio atingir um poste de energia ,estando seu neutro aterrado com certeza a corrente sempre vai procurar os pontos mais simples para chegar ao solo,e no meio deste trajeto está sua instalação e por tabela seus equipamentos !!!)  

31/12/05