Compatibilidade Eletromagnética: Cablagem, Malhas de Aterramento e Campos Eletromagnéticos

Cablagem

O uso da blindagem na cablagem, para fins de compatibilidade eletromagnética, é crucial, pois sem ela, a área interceptada pelas linhas de campo magnético é muito maior (portanto, por si só ela já produz uma atenuação da interferência).
O uso do cabo coaxial é apropriado em altas frequências, pois devido ao efeito pelicular, o ruído é transmitido pela superfície e o sinal tende a ser transmitido na parte interna do condutor.
O uso do par trançado é ideal para baixas frequências, pois a disposição dos fios dispostos entrelaçados entre si já gera um cancelamento da indutância mútua entre eles, minimizando a interferência.
Para baixas frequências, se o condutor é aterrado em um só ponto, a blindagem deve ser aterrada também na fonte do modo comum; o aterramento da blindagem é feito através de uma Barra de Equipotencialização no próprio painel.
Quanto mais próximo o cabo de alimentação estiver do plano de terra, menor a tensão de modo comum.

Malha de aterramento

Para fins da resistência de terra da malha, apenas as calotas mais próximas ao eletrodo irão influenciar significativamente na resistência total da malha.
Para evitar o acoplamento elétrico (capacitivo) basta aterrar o cabo e a blindagem nas extremidades; entretanto, para o acoplamento magnético (indutivo), essa condição não é suficiente. Neste caso, é necessário ainda diminuir a área a qual as linhas de campo magnético irão interceptar e aproximar o cabo ao caminho elétrico do shield, a fim de que a corrente de loop passe pela blindagem e não pelo plano de referência.
Quanto maior a frequência de operação, maior a necessidade de aterramento em vários pontos no decorrer do percurso do condutor.
O ideal é ter um sistema de aterramento com impedância nula; como esta condição não existe, é necessário manter as malhas interligadas e controlar a interferência eletromagnética.
O uso do transformador isolador (ou Trafo de isolamento) é usado para criar uma nova referência a partir do ponto em que é instalado no sistema elétrico, para evitar o modo comum. Mas para frequências altas, existe um acoplamento capacitivo entre o primário e secundário (neste caso, pode-se usar uma blindagem entre os enrolamentos). Assim, o melhor resultado é obtido instalando-se um transformador isolador mais próximo à carga.
Note que:
X_C=1/jωC

Logo, se ω é alto, a frequência também é alta e a impedância é baixa; implica, portanto, em não oferecer um bom isolamento para o modo comum.
O espaço entre os cabos condutores e o plano de referência deve ser pequeno (eles devem estar dispostos fisicamente bem próximos), para evitar o acoplamento magnético.
Como forma de evitar interferências eletromagnéticas próximas ao elemento não aterrado, deve-se executar o aterramento centralizado do sistema, isto é, a configuração na qual o painel central concentra todos os terras dos instrumentos “flutuantes”. Quando se tem a fonte aterrada e a carga flutuante, para frequências baixas, a blindagem deve ser aterrada no lado da fonte. Se a fonte estiver flutuante e a carga estiver aterrada, para frequências baixas, a blindagem deve ser aterrada na carga.
Na prática a blindagem pode ter diversas configurações; uma bem comum é uma placa metálica colocada no espaço para controlar a radiação eletromagnética de um ambiente para outro, ou no sentido de interferência entre equipamentos.

Campos eletromagnéticos

O conceito de campos próximos e campos distantes está relacionado da seguinte forma:
Campos distantes – campos elétricos e magnéticos equalizados, também chamada de região de ondas planas (fronteira geralmente ocorre em λ/2π.
Campos próximos – campos elétricos e magnéticos desiguais em amplitude, ou seja, há a predominância do campo elétrico ou do campo magnético.
A impedância característica de um material é expressa por:
Z_c=jωμ/σjωε
Em que:
μ – Permeabilidade magnética do meio
ε – Permissividade do material do meio
σ – Condutividade do meio

Quando uma onda eletromagnética passa pela blindagem (chapa metálica), uma corrente é induzida neste meio, e parte dessa energia é perdida sob a forma de calor, fazendo com que a onda incidente seja atenuada.
A onda incidente tem um determinado nível de energia, que é atenuado pela perda por absorção do material, perda por reflexão e o fator de reflexões múltiplas, restando apenas uma parcela resultante para transmissão.
Os campos elétricos e magnéticos são refletidos de forma diferente em cada superfície, mas o efeito total é o mesmo.

Deixe uma resposta

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s