ELEMENTE PENTRU ANTIPARAZITARE

1. Filtre de protectie impotriva perturbatiilor, montate in imediata vecinatate a receptorului ELEMENTE PENTRU ANTIPARAZITARE Filtre de antiparazitare, montate in imediata vecinatate a sursei Ecrane electromagnetice CEM - Curs 6

2. Filtre de protectie impotriva perturbatiilor, montate in imediata vecinatate a receptorului ELEMENTE DE ANTIPARAZITARE Filtre de antiparazitare, montate in imediata vecinatate a sursei CEM - Curs 6

3. Atenueaza transmiterea perturbatiilor prin conductie; • Utilizarea lor presupune ca, pe cat posibil, componentele spectrale ale semnalului util sunt separate de componentelor spectrale ale perturbatiilor; • Printr-o alegere corespunzatoare a frecventelor de taiere si a pantei flancurilor functiilor de transfer ale filtrelor se obtine o atenuare selectiva a perturbatiilor fara o influenta importanta asupra semnalului util; CEM - Curs 6

4. Parametru caracteristic: atenuarea reala a filtrului • dependenta de frecventa • definita ca raportul de divizare al unui divizor de tensiune format din componentele pasive ale filtrelor impreuna cu impedantele surselor si ale receptoarelor; • Componentele de baza: • pentru curentul de lucru : impedantele longitudinale • pentru tensiunea de lucru : impedantele transversale ambele cu comportare preponderent reactiva. CEM - Curs 6

5. Zi ZR UP UPR+ Uutil Uutil Zt=1/jC Filtru elementar cu impedanta transversala CEM - Curs 6

6. Zi ZR Zl=jL UP UPR+ Uutil Uutil Filtru elementar cu impedanta longitudinala CEM - Curs 6

7. Zi Zl=jL UP ZR UPR+ Uutil Uutil Zt=1/jC Filtru elementar cu circuit LC CEM - Curs 6

8. OBSERVATII. • factorul de atenuare al filtrului este dependent de frecventa • variatia sa se reprezinta grafic sub forma caracteristicii de frecventa aF=g(f) • atenuarea unuia si aceluiasi filtru poate prezenta caracteristici de frecventa foarte diferite in functie de marimea impedantelor sursei si sarcinii • in cataloage se da atenuarea de insertie determinata pentru valori identice ale ZS si ZR, de exemplu pentru sistemele adaptate, valori standard de 50  CEM - Curs 6

9. ZS=50 US() UPR() UP() ZR=50 ZS=50 Z0=50 US() U0PR() UP() ZR=50 FILTRU SCHEMA PENTRU MASURAREA ATENUARII DE INSERTIE (MASURATOARE CU SI FARA FILTRU) INTR-UN SISTEM DE 50  CEM - Curs 6

10. ATENUAREA DE INSERTIE • este o marime adecvata pentru aprecierea efectului de filtrare in sisteme adaptate • permite o comparare a filtrelor de acelasi tip ale diversilor producatori • nu poate fi utilizata pentru aprecierea efectului de filtrare in sistemele cu impedante oarecare ale receptorului si emitatorului ( filtrele de retea). In astfel de sisteme utilizatorul trebuie sa determine atenuarea reala a filtrului in fiecare caz concret CEM - Curs 6

11. PERTURBATII CONDUCTIVE TENSIUNI PERTURBATOARE SIMETRICE Apar intre conductorii de ducere si de intoarcere ai traseelor de alimentare sau de semnal. NESIMETRICE Apar intre conductorii de ducere si intoarcere si un conductor de referinta CEM - Curs 6

12. U(2)0nesim L1 Usim U(2)nesim U(1)0sim + N U(1)nesim U(1)0nesim PE SCHEMA ECHIVALENTA A UNEI SURSE DE PERTURBATII CU SURSE DE TENSIUNE ECHIVALENTE PENTRU TENSIUNILE PERTURBATOARE SIMETRICA SI NESIMETRICA CEM - Curs 6

13. U(2)0nesim L L1 CX CY U(1)0sim L N CY U(1)0nesim PE ANTIPARAZITAREA UNEI SURSE DE PERTURBATII CARE PRODUCE PERTURBATII DE MOD NORMAL SI DE MOD COMUN PRIN CONDENSATOARE DE ANTIPARAZITARE SI BOBINE MONTATE IN AMONTE CEM - Curs 6

14. Condensatoare de tip X (CX) – se monteaza intre conductoarele active (de ducere si de intoarcere) ale circuitelor de alimentare si pot sa aiba capacitati oricat de mari Condensatoare pentru filtre utilizate in curenti tari De tip X2 (valori de varf <1.2 kV) De tip X1 (valori de varf >1.2 kV) Condensatoarele de tip Y (CY) sunt conectate intre conductoarele de alimentare si conductorul de protectie PE Deoarece ele sunteaza izolatia electrica a unui aparat, valoarea capacitatii este limitata si necesita o siguranta ridicata in exploatare CEM - Curs 6

15. FRECVENTE DE REZONANTA ALE FILTRELOR  • Utilizarea simultana a componentelor reactive (bobine si condensatoare) intr-un filtru • da nastere la un sistem oscilant care in apropierea frecventei proprii de rezonanta duce la atenuare negativa, adica la o amplificare de insertie • produce fenomene de rezonanta datorita combinarii dintre reactantele proprii ale emitatoarelor si receptoarelor si componentele reactive ale filtrelor CEM - Curs 6

16. Aceste probleme pot fi solutionate prin: • Deplasarea rezonantelor proprii intr-un domeniu de frecventa fara probleme (filtre in cascada) • Amortizarea rezonantelor cu ajutorul unor rezistoare • Utilizarea unor bobine si condensatoare cu pierderi marite CEM - Curs 6

17. Capacitate parazita |Zt| 20dB/decada Bobina ideala CP fr lgf Frecvente proprii de rezonanta ale inductivitatilor din filtre • Pana la valoarea frecventei proprii de rezonanta, fl, bobina actioneaza ca o inductivitate , peste aceasta valoare se face simtita prezenta capacitatilor parazite intre spire Cp • Printr-o constructie care sa asigure capacitati parazite cat mai mici, se poate contracara acest efect. CEM - Curs 6

18. Inductivitate parazita Condensator ideal |Zt| 20dB/decada LP fr lgf Frecvente proprii de rezonanta ale condensatoarelor din filtre • Pana la valoarea frecventei proprii de rezonanta, fC condensatoarele actioneaza ca niste capacitati pure, peste aceasta valoare curentul va fi limitat de inductivitatile parazite ale conductoarelor de legatura si ale armaturilor. • Inductivitatea parazita la condensatoarele bobinate cu contact frontal se datoreaza conexiunilor, ceea ce obliga consumatorul la utilizarea unor conductoare de legatura cat mai scurte. CEM - Curs 6

19. OBSERVATIE. Rezonantele filtrelor si rezonantele proprii ale elementelor componente ale acestora se pot atenua prin utilizarea unor materiale magnetice si dielectrice cu pierderi. Aceasta se poate obtine: • macroscopic • prin miezuri combinate • prin miezuri din ferita cu spire in scurtcircuit din material rezistiv • prin proprietatile intrinseci ale materialului (linii de transmisie cu pierderi) Permeabilitatea complexa (pentru fero si ferimagnetici) Permitivitatea complexa (pentru dielectrici) CEM - Curs 6

20. DIELECTRICI CU PIERDERI • In dielectrici, la alimentarea in c.a. apar pierderi de polarizare (datorate oscilatiilor periodice ale ionilor si dipolilor- macroscopic pot fi considerate pierderi prin frecare ) care pot depasi de cateva ori pierderile datorate conductivitatii reziduale. • Permitivitatea complexa relativa Permitivitatea relativa obisnuita (masura a cresterii efective a capacitatii in prezenta unui dielectric) Rezistenta de pierderi in c.a. (conductanta de pierderi) CEM - Curs 6

21. U() I() SCHEMA ECHIVALENTA A UNUI CONDENSATOR CU PIERDERI In domeniul frecventa: Factor de pierderi: Pierderi active in dielectric: CEM - Curs 6

22. MATERIALE FERO SI FERIMAGNETICE(FERITE) CU PIERDERI • Materialele feromagnetice prezinta pierderi active in camp magnetic alternativ produse de curentii turbionari, de fenomenele de remagnetizare si de vascozitatea magnetica. • Aceste pierderi in miez pot sa depaseasca cu mult pierderile in infasurarile bobinelor filtrelor. Permeabilitatea complexa relativa: Permeabilitatearelativa obisnuita (masura a cresterii efective de inductivitate in prezenta materialului feromagnetic) Rezistenta corespunzatoare pierderilor in fier CEM - Curs 6

23. I() U() SCHEMA ECHIVALENTA A UNEI BOBINE CU PIERDERI In domeniul frecventa: Factor de pierderi: Pierderi active in dielectric: CEM - Curs 6

24. PRINCIPII CONSTRUCTIVE ALE CONDENSATOARELOR • cele mai des utilizate mijloace de antiparazitare • eficacitatea lor de antiparazitare e cu atat mai mare cu cat • inductivitatea lor proprie e mai mica • rezistenta interna de IF a sursei de perturbatii este mai mare • Inductivitatea proprie depinde de • Lungimea conexiunilor; • Modul de montaj; • Constructia interna. CEM - Curs 6

25. TIPURI CONSTRUCTIVE • Condensator bipolar • Condensator tripolar • Condensator cu patru borne (condensator de trecere necoaxial) se utilizeaza atat pentru perturbatii de mod comun cat si pentru cele de mod comun CEM - Curs 6

26. Condensator de trecere coaxial( de tip bobinat) : se utilizeaza numai in cazul perturbatiilor de mod comun • Condensator de trecere de tip disc CEM - Curs 6

27. L1 L1 PE PE N N L1 PE N Condensatoare de antiparazitare multiple Condensator triplu (XYY) Condensator dublu (XY) L1 PE N CEM - Curs 6

28. PRINCIPII CONSTRUCTIVE ALE BOBINELOR DE FILTRARE • isi gasesc utilizarea in cazul in care impedanta interna IF a unei surse este prea mica (in special pentru perturbatii nesimetrice la care capacitatile condensatoarelor Y nu trebuie sa depaseasca o anumita valoare) • eficacitatea lor de antiparazitare e cu atat mai mare cu cat capacitatea proprie este mai mica • La curenti mici capacitatea poate fi redusa prin bobinaj in galeti multistrat • La curenti mari, prin bobinarea pe muchie a unei platbenzi de cupru CEM - Curs 6

29. W1 I  I W2 • in cazul atenuarii perturbatiilor de mod comun, se dovedeste foarte avantajoasa constructia cu compensare de curent • La acelasi sens de infasurare, fluxurile magnetice datorate curentului de lucru ale celor doua infasurari identice se compenseaza aproape complet, astfel incat premagnetizarea datorita curentului de lucru este neglijabila. • Cresterea de inductivitate obtinuta prin utilizarea unui miez din material feromagnetic are un efect pozitiv asupra actiunii de antiparazitare numai in situatia in care miezul nu este premagnetizat pana la saturatie datorita curentului de lucru. CEM - Curs 6

30. LP I() RFe U() • la frecvente peste 1MHz se utilizeaza inele de ferite introduse pe conductoare sau miezuri magnetice toroidale prin care se infasoara conductoarele de masura CEM - Curs 6

31. FILTRE LC • se utilizeaza pentru antiparazitarea si protectia la perturbatii a aparatelor mono si trifazate • reprezinta filtre trece-jos pentru retele de joasa tensiune 220V/380V care lasa sa treaca nestanjenit numai semnalul de 50Hz • atenuarea se mentine sau scade in functie de impedantele de intrare si de iesire ale sistemului in care sunt introduse • prin montarea in cascada a mai multor dispozitive de antiparazitare dimensionate pentru domenii de frecventa diferita, se pot realiza lanturi de filtre pentru cabine ecranate, care functioneaza pana la 35GHz CEM - Curs 6

32. Dr2 Dr1 L CY CX RD PE CY N EXEMPLU DE FILTRU DE RETEA MONOFAZAT PENTRU PERTURBATII DE MOD NORMAL SI DE MOD COMUN RD rezistor de descarcare pentru condensatorul CX Dr1 bobina cu compensare de curent pentru perturbatii de mod comun Dr2 bobina cu compensare de curent pentru perturbatii de mod normal CEM - Curs 6

33. FILTRE CU PIERDERI • Se construiesc pentru situatii in care apare o amplificare de insertie datorata unor combinatii nepotrivite ale functiilor de transfer ale filtrelor; • In aceasta categorie intra: • Inelele de ferita; • Filtrele cu componente disipative; • Ecranele tubulare de rejectie a interferentei electromagnetice; • Liniile de pierderi CEM - Curs 6

34. Linii cu pierderi cu conductor interior axial Linii cu pierderi cu conductor interior spiralat CEM - Curs 6

35. DESCARCATOARE DE SUPRATENSIUNI • Servesc pentru limitarea supratensiunilor tranzitorii provocate de actiunea traznetului, de deconectarea consumatorilor inductivi, de descarcarile electrostatice, de impulsurile electromagnetice nucleare. • Reprezinta rezistoare puternic neliniare care in domeniul tensiunilor de lucru au valori foarte mari si se poate considera ca, practic nu exista, iar in timpul supratensiunilor capata valori foarte mici. • Impreuna cu impedanta sursei de perturbatii se formeaza un divizor de tensiune cu raport de divizare neliniar, care reduce supratensiunile la valori sub rigiditatea dielectrica a componentei ce trebuie protejata. CEM - Curs 6

36. RS iP(t) u’P(t) ZR RV uP(t) RV=f(u’P(t)) • Tipurile de descarcatoare depind de  • tensiunea de amorsare • amplitudinea impulsului de curent • rezistenta de izolatie la tensiunea maxima de functionare • rezistenta reziduala la trecerea curentului de impuls • comportarea dinamica la amorsare CEM - Curs 6

37. VARISTOARE • sunt rezistoare neliniare dependente de tensiune realizate din oxid metalic (in special ZnO) • Timpi de comutatie de ordinul nanosecundelor • caracteristica curent –tensiune : I=KU • K este un factor care tine cont de geometria discurilor •  >25 este un exponent dependent de material CEM - Curs 6

38. Caracteristica exponentiala Caracteristica dublu logaritmica I Log I Zona de lucru U Log U CEM - Curs 6

39. LP CP RV Schema echivalenta • Inductivitatea parazita se datoreaza inductivitatii conexiunilor si a fenomenului de refulare a curentului • Capacitatea parazita este cuprinsa intre 100 si cateva zeci de mii de pF, valorile mai mari corespunzand la tensiuni de lucru mai mici si capacitate mare de disipare a curentului de impuls • Capacitatea proprie ridicata impiedica introducerea varistoarelor in sistemele de inalta frecventa • In ceea ce priveste protectia la supratensiuni, capacitatea mare a varistoarelor se dovedeste avantajoasa atat timp cat nu este anihilata de inductivitatea conexiunilor. CEM - Curs 6

40. u [V] 1200 Tensiune de amorsare dinamica 600 Tensiune de amorsare statica Cadere de tensiune in arc 1 2 3 4 t [s] • ECLATOARE • Acopera un domeniu foarte larg de tensiuni de amorsare, fiind utilizate atat in sistemele electroenergetice la protectia impotriva loviturii directe de traznet, cat si in retelele de telecomunicatii. CEM - Curs 6

41. AVANTAJE • capacitate mare de trecere a curentului • influenta neglijabila, rezistiva si capacitiva, in regim normal de functionare a circuitului • DEZAVANTAJE • la pante mari ale tensiunii aplicate, imediat inaintea amorsarii, tensiunea poate ajunge la valori foarte mari si s-ar putea sa nu fie suportata de obiectul de protejat  alegerea unui descarcator cu caracteristica de impuls • tensiunea necesara pentru mentinerea arcului este atat de redusa incat la circuitele de curent continuu, dupa stingerea fenomenului tranzitoriu, arcul nu se mai stinge  inserierea unui descarcator ’soft’ CEM - Curs 6

42. + Receptor Emitator (sursa) • OPTOCUPLOARE SI CABLURI DIN FIBRA OPTICA Folosirea unui optocuplor pentru rejectia semnalelor de mod comun – pentru tensiuni pana la 10kV Circuit de comanda LED Trigger Schimtt Cablurile optice permit acoperirea unor diferente de potential pana in domeniul megavoltilor CEM - Curs 6

43. La frecvente inalte determina scaderea rejectiei modului comun capacitate parazita Emitator (sursa) Receptor Receptor Emitator (sursa) UCM ZP • TRANSFORMATOARE DE SEPARARE • permit separarea galvanica a circuitelor de curent alternativ • sunt folosite si pentru intreruperea buclelor de pamantare, rejectia tensiunilor de mod comun CEM - Curs 6