MECANISME DE CUPLAJ SI MASURI ANTIPERTURBATIVE

1. MECANISME DE CUPLAJ SI MASURI ANTIPERTURBATIVE CEM - Curs 3

2. prin conductie prin inductie electromagnetica in camp apropiat prin inductie electrostatica • prin radiatie prin radiatie electromagnetica in camp indepartat CEM - Curs 3

3. CUPLAJUL GALVANIC (PRIN CONDUCTIE) • apare atunci cand o impedanta este comuna pentru doua sau mai multe circuite • impedanta comuna este sinonima cu impedanta de cuplaj sau impedanta de transfer, care exprima dependenta dintre un curent imprimat si caderea de tensiune provocata de el intr-o impedanta. CEM - Curs 3

4. LEGEA LUI OHM Conductivitatea Densitatea de curent Sectiunea conductorului Tensiunea la borne Rezistenta electrica a circuitului Rezistivitatea Distanta intre placi CEM - Curs 3

5. CUPLAJUL GALVANIC INTRE • CIRCUITE DE ALIMENTARE SI CIRCUITELE DE PUNERE LA PAMANT • cuplajul prin buclele de pamantare • CUPLAJUL GALVANIC INTRE • CIRCUITE DE ALIMENTARE • reactia asupra retelei de alimentare creata de sursele in comutatie si de convertoarele statice ; • variatiile de curent la comutarea circuitelor integrate numerice ; • variatiile de curent la actionarea bobinelor releelor ; • curentii in circuitele de alimentare ale motoarelor cu colector CEM - Curs 3

6. Sursa de alimentare Consumator 1 Zcond Zcond Consumator 2 • CUPLAJUL GALVANIC INTRE CIRCUITE DE ALIMENTARE prezenta unei impedante comune intre doua circuite determina aparitia unei tensiuni perturbatoare provocata de curentul fiecarui circuit pe impedanta comuna. - modificarile curentului de sarcina in consumatorul 1 provoaca caderi de tensiune pe impedantele conductoarelor de alimentare si pe rezistenta interna a sursei de alimentare, care se traduc prin fluctuatii ale tensiunii de alimentare pentru consumatorul 2 si pot conduce la o functionare necorespunzatoare a acestora. CEM - Curs 3

7. Sursa de alimentare Consumator 1 Zcond Zcond Consumator 2 Zcond Zcond Sursa de alimentare 1 Consumator 1 Zcond Zcond Sursa de alimentare 2 Consumator 2 Zcond Zcond Metode de reducere a perturbatiilor conductive intre circuite de alimentare CEM - Curs 3

8. MASURI ANTIPERTURBATIVE : • reducerea impedantei conductoarelor liniilor de alimentare prin micsorarea lungimii sau prin torsadare; • folosirea unei surse de alimentare cu tensiune mai mare si introducerea unui regulator de tensiune separat pentru fiecare consumator ; • echiparea consumatorilor cu condensatoare de decuplare pe intrarea de alimentare, dimensionate corespunzator pentru ca, in timpul fenomenelor de comutatie rapida sa poata furniza, pentru scurta durata, curenti mari la variatii mici de tensiune ; • linii de alimentare separate pana la sursa de alimentare, pentru fiecare consumator ; • folosirea de surse de alimentare separate pentru consumatori ce consuma puteri foarte diferite. CEM - Curs 3

9. ~ • CUPLAJUL GALVANIC INTRE CIRCUITE DE ALIMENTARE SI CIRCUITELE DE PUNERE LA PAMANT (BUCLE DE PAMANTARE) Sursa de semnal legata la pamant Osciloscop a carui carcasa e legata la pamant Cablu coaxial ZS ZR UP() ~ UMC() Tensiunea de mod comun produsa in bucla de pamantare CEM - Curs 3

10. IP() l IP() UP() Factorul de conversie mod comun/mod normal Pentru ZR >> ZS perturbatia de mod comun se regaseste in intregime ca perturbatie de mod normal la receptor OBSERVATIE.La frecvente mai mari trebuie luata in considerare impedanta de transfer a cablurilor ecranate definita ca  raportul dintre caderea de tensiune pe suprafata interioara a cablului si curentul perturbator. CEM - Curs 3

11. Tensiune continua si frecvente joase Tesatura metalica 1 0.5 Tub gofrat f 0 • Caracteristici ale impedantei de transfer • Descrie cazul cel mai defavorabil al unei bucle de pamantare cu o linie de semnal coaxiala. • La frecvente inalte, datorita refularii curentului prin efect pelicular, curentul perturbator circula practic numai pe partea exterioara a ecranului. • Cu cat impedanta de transfer a unui cablu coaxial este mai mica, cu atat mai mica este tensiunea perturbatoare produsa si cu atat mai buna este calitatea ecranarii. CEM - Curs 3

12. ZS ZR UP() ZL=jL ~ Pentru micsorarea conversiei mod comun/mod normal : CEM - Curs 3

13. ZS ZR UP() ZL=jL ~ ZP=1/jCP UMC() ~ OBSERVATII. • In curent continuu nu are loc conversie mod comun /mod normal. • La frecvente mari, intre echipamentul care nu mai este legat la pamant si pamantare apare o impedanta datorata capacitatii parazite. • La frecvente inalte ZP→0, ceea ce corespunde unei puneri la pamant directe. CEM - Curs 3

14. OBSERVATII • la frecvente inalte, datorita capacitatii parazite fata de pamant, exista o bucla de pamantare ; • pentru linii de semnal lungi si frecvente inalte trebuie sa se tina cont de impedantele liniei de ducere si de intoarcere ; • pentru frecvente la care lungimea de unda este de acelasi ordin de marime cu lungimea cablului de semnal sau mai mica, nu mai poate fi aplicat calculul cu marimi complexe in curent alternativ, ci trebuie aplicata teoria liniilor electrice lungi ; • pentru liniile de semnal coaxiale si la frecvente mari, datorita efectului pelicular, curentul perturbator circula numai la suprafata exterioara a ecranului cablului ; conversia mod comun/mod normal are loc atunci prin impedanta de transfer a liniei. CEM - Curs 3

15. MASURI ANTIPERTURBATIVE PRACTICE: CEM - Curs 3

16. ZS ZR ~ ICM UCM() ~ • Transformatoare de separare Ecran de ocolire Legatura de Inductivitate mica • Trebuie ca raportul de transformare sa fie constant pentru toata latimea de banda a semnalului. CEM - Curs 3

17. ~ • Legatura prin cablu optic • Nivelele de izolatie obisnuite ale optocuploarelor sunt situate in gama 500V pana la 10 kV. • Cu cabluri din fibre optice pot fi asigurate orice diferente de potential pana in domeniul MV. CEM - Curs 3

18. ~ • Simetrizare cu transformator de simetrizare • Permite o transmisie simetrica de semnal intre emitatoare si receptoare nesimetrice. • Din punct de vedere constructiv, transformatoarele de simetrizare trebuie: • Sa prezinte o reactanta inductive mare • Sa prezinte o capacitate parazita minima • Miez feromagnetic de dimensiuni mai mari decat la transformatoarele obisnuite pentru a evita saturatia CEM - Curs 3

19. CUPLAJUL CAPACITIV • apare intre conductoare care se gasesc la potentiale diferite  • campul electric care apare intre conductoare este modelat in schema echivalenta printr-o capacitate parazita. ECUAŢIILE DE CAPACITATE ALE LUI MAXWELL reprezintă relaţiile de legătură între sarcinile electrice şi potenţialele unui sistem de n conductoare situate într-un mediu dielectric izotrop şi liniar şi de asemenea, neîncărcat electric şi fără polarizaţie permanentă CEM - Curs 3

20. k U 1 i n Conductoare izolate fata de pamant V0=0 Sistem de n conductoare situate într-un mediu dielectric izotrop şi liniar şi de asemenea, neîncărcat electric şi fără polarizaţie permanentă CEM - Curs 3

21. Potentialul conductorului k Sarcinile conductoarelor de la 1 la n coeficienţi mutuali de potenţial FORMA I DE SCRIERE CEM - Curs 3

22. Sarcina la care se incarca conductorul k Potentialele conductoarelor de la 1 la n coeficienţi de capacitate FORMA A II-A DE SCRIERE CEM - Curs 3

23. Sarcina la care se incarca conductorul k diferenţele de potenţial capacităţi parţiale FORMA A III-A DE SCRIERE CEM - Curs 3

24. CP12 U1 UP R2 CP2 ~ Sistemul I - perturbator Sistemul II - perturbat Tensiunea perturbatoare : CEM - Curs 3

25. MASURI ANTIPERTURBATIVE : • micsorarea capacitatii parazite C12 prin : • reducerea distantei de cvasi paralelism intre cele doua circuite ; • marirea distantei intre conductoare ; • ecranarea sistemului II. • micsorarea rezistentei R2 prin utilizarea unor circuite cu rezistenta mica de intrare. CEM - Curs 3

26. LEGEA INDUCTIEI ELECTROMAGNETICE CUPLAJUL INDUCTIV • apare intre doua sau mai multe bucle conductoare parcurse de curenti ; • fluxurile magnetice produse de curenti intersecteaza si alte bucle conductoare in care induc tensiuni perturbatoare. Variatia fluxului magnetic in timp Tensiunea electromotoare indusa CEM - Curs 3

27. I1 M12 Z1 ZR Z2 U1 U2 ~ ~ • MODELAREA FENOMENULUI INDUCTIV PRIN INDUCTIVITATE MUTUALA Tensiunea perturbatoare : CEM - Curs 3

28. I1 Z1 UP ZR Z2 U1 ~ U2 ~ ~ • MODELAREA FENOMENULUI INDUCTIV PRIN SURSA DE TENSIUNE PERTURBATOARE Tensiunea perturbatoare : CEM - Curs 3

29. MASURI ANTIPERTURBATIVE : • micsorarea lui M12 prin portiuni paralele ale conductoarelor cat mai scurte posibil ; • marirea distantei intre bucle ; • dispunerea perpendiculara a buclelor ; Unghiul dintre B1 si A2 Fluxul indus in circuitul 2 de catre circuitul 1 Inductia magnetica creata de circuitul 1 Aria suprafetei circuitului2 parcursa de fluxul circuitului 1 Observatie. La dispunerea perpendiculara a celor doua bucle α=90°, deci, cosα=0 CEM - Curs 3

30. torsadarea conductoatelor sistemului II; Observatie. Este cea mai putin costisitoare si mai eficace metoda pentru reducerea tensiunilor induse. • ecranarea sistemului II; Observatie. Ecranul unui cablu trebuie sa fie pus la pamant la unul sau la ambele capete in functie de aplicatie. In cazul in care ecranul este o parte a circuitului de alimentare, se interzice pamantarea la ambele capete din cauza problemei buclei de pamantare, respectiv a curentului prin ecranul cablului. In cazul in care ecranul indeplineste o functie de ecranare pura, se impune pamantarea la ambele capete, astfel incat ecranul sa isi poata indeplini functia de mijloc de reducere (spira in scurtcircuit) a campului magnetic perturbator. CEM - Curs 3

31. I1 Z1 UP ZR Z2 U1 ~ U2 ~ ~ • utilizarea unui conductor de reducere a cuplajului. Observatie. Conductorul de reducere formeaza o bucla in scurtcircuit al carei camp magnetic poate compensa partial campul magnetic perturbator. CEM - Curs 3

32. CUPLAJUL PRIN RADIATIE • reprezinta interferenta provocata de campurile electromagnetice variabile in timp ; • La mare distanta, campurile E si H apar intotdeauna impreuna si sunt legate prin legea inductiei electromagnetice: • Se vorbeste de o unda electromagnetica si, desi intensitatile celor doua campuri pot fi indicate individual, ele nu mai sunt independente una de alta ca in cazul campuriloe electrice si magnetice cuasistationare. CEM - Curs 3

33. Sistem de conductoare (sistem perturbat) Apar curenti si tensiuni perturbatoare Unda electromagnetica incidenta EI si HI EI si HI Unda electromagnetica reflectata + ER si HR Ecuatiile lui Maxwell pentru determinarea intensitatilor campului rezultant Camp rezultant CEM - Curs 3

34. CEM - Curs 3