Protectia la perturbatii electromagnetice

Protectia la perturbatii electromagnetice

Perturbatiile mecanice si cele produse de zgomot pe masura aglomerarii surselor de perturbatii, datorita functionarii lor implicite, in multiple studii normale, este necesar ca fiecare sistem, aparat sau dispozitiv sa functioneze corect in comuniune cu alte sisteme sau aparaturi, fara sa perturbe electromagnetic sau fara sa fie perturbat electromagnetic.

Compatibilitatea electromagnetica consta in abilitatea sistemelor sau subsistemelor de a opera in mediul stabilit, fara sa sufere sau fara sa cauzeze degradari inacceptabile ale functionarii din cauza influentelor electromagnetice.

Compatibilitatea electromagnetica proiectata se refera la performantele privitoare la imunitatea la perturbatii estimata, rezultat al aplicarii din etapa de proiectare a unor metode de rejectie ale semnalelor indezirabile proprii sau externe.

Componentele esentiale ale compatibilitatii electromagnetice sunt:

caracteristicile perturbatiilor si ale generatorului de perturbatii;

caracteristicile traseului intermediar de transmitere a perturbatiei intre perturbat si perturbator.

susceptibilitatea dispozitivului perturbat la tipul energiei perturbante a generatorului;

timpul sau momentul in care emite perturbatorul in raport cu nivelul de susceptibilitate la perturbatii ale dispozitivului perturbat in acel moment.

Perturbatorii sunt constituiti in doua grupe:

surse de perturbatii cu spectru discret;

surse de perturbatii cu spectru larg;

Compatibilitatea electromagnetica este starea sistemului in care nivelul de imunitate la perturbatii al oricarui dispozitiv din sistem este mai ridicat decat nivelul de perturbatii la care este supus dispozitivul in sistem.

Nivelul de compatibilitate electromagnetica reprezinta nivelul de perturbatii electromagnetica mai mic sau egal cu nivelul de imunitate al oricarui dispozitiv neperturbabil din sistem, dar mai mare sau egal decat nivelul de perturbatii generat de catre perturbatorii din sistem.

Nivelul de imunitate electrica al unui dispozitiv se defineste drept valoarea maxima a perturbatiei ce poate fi aplicata dispozitivului fara ca acesta sa-si piarda performantele.

Marginea de compatibilitate electromagnetica se defineste ca diferenta de decibeli dintre nivelul de imunitate la perturbatii si nivelul de perturbatii la care este supus dispozitivul.

Interferenta rezida in efecte incompatibile cu realizarea performantelor impuse.

Susceptibilitatea consta in capacitatea si nivelul cu care dispozitivul raspunde la energia nedorita a perturbatiei.

Orice semnal nesinusoidal este rezultatul compunerii energiei unor componente sinusoidale. Daca semnalul este periodic, constituientii sinusoidali sunt dispusi intr-un spectru de frecventa discret spre deosebire cand semnalul este aperiodic.

Masurile de compatibilizare electrica impun aplicarea lor din faza de mai inainte a elaborarii, implicand cei patru constituienti: perturbatorul, perturbatul, calea de perturbare si momentul de perturbare, cu coeficienti de siguranta mult mai ridicati decat cei indicati.

Cuplajele parazite inductive, capacitive, galvanice si mixte precum si radiatia electromagnetica sunt principalii constituienti ai transmisiei si penetrarii perturbatiilor electrice.

Perturbatiile pot patrunde prin toate legaturile electrice, trasee, elemente constructive de structura, supuse cuplajelor parazite sau transportand perturbatii de la alte surse.

Cuplajele parazite capacitive constituie principalele cai de penetrare a perturbatiilor, inclusiv daca traseele perturbate nu sunt invecinate cu traseele parcurse de curenti, ea fiind total indiferenta de marimea curentilor invecinati.

Metodele pentru reducerea cuplajelor parazite capacitive sunt: aplicarea ecranarii, torsadarii si gardarii in vederea atenuarii cuplajelor parazite capacitive.

In conductorul aflat in apropierea celui parcurs de curent perturbator apare tensiunea perturbatoare datorita cuplajului inductiv. Spre deosebire de tensiunea de cuplare capacitiva, care depinde de impedanta de intrare a perturbatorului, tensiunea de cuplare inductiva depinde de inductivitatea mutuala si curentul perturbator, manifestandu-se in circuitul perturbat ca o sursa echivalenta de curent suplimentar.

Metodele pentru reducerea cuplajelor parazite inductive sunt:

simetrizarea traseelor circuitului perturbator;

folosirea legaturilor torsadate s-au a cablurilor plate;

ducerea traseului direct cat mai aproape de returul sau;

ecranarea traseului perturbator de natura inductiva;

ecranarea antiperturbativa a receptorilor.

Cuplarea prin radiatii electromagnetice este mai putin frecventa, si este in multe situatii atenuata prin limitarea la minimum in cazul cel mai defavorabil a benzii de trecere a dispozitivului receptor.

Atenuarile perturbatiilor prin cuplaje galvanice sau mixte se fac prin eliminarea curentului unui circuit prin impedanta celuilalt, transmiterea tuturor tensiunilor de alimentare si de semnal cu retur propriu, fara a se utiliza pentru un semnal, returul altui semnal iar borna de masa trebuie sa fie realizata conform regulii, paralelogramului cu un singur punct.

Impotriva cuplajelor galvanice se recomanda separarea galvanica, reducerea valorii impedantei de cuplare, separarea surselor, separarea geometrico-spatiala, impamantarea si desfiintarea contactelor accidentale parazite si prin curenti de fuga.

Imunitatea la perturbatii statice, caracterizarea circuitului la perturbatii lente, cu duratele frontului mult mai mari decat timpii de comutare ai circuitului integrat. Valoarea ei indica insa si comportarea la perturbatii dinamice deoarece gradul de imunitate fata de aceasta este dependent direct de marginile de siguranta la perturbatii statice. Faptul este evident deoarece doua caracteristici esentiale confera perturbatiilor dinamice posibilitatea de a deveni deranjante:

depasirea marginii de imunitate la perturbatii statice;

durata perturbatiei dinamice.

Perturbatiile dinamice cuprind impulsuri perturbabile comparabile cu timpii de comutare ai circuitului digital. Siguranta la perturbatii dinamice caracterizeaza circuitele prin relatia dintre valoarea energiei emise de circuitul perturbator si raspunsul circuitului receptor.

In mediile cu solicitari mecanice ridicate, aparatele electrice si electronice necesita o constructie rezistenta si stabila. Pentru asigurarea acestei cerinte inainte de proiectare se efectueaza un studiu al factorilor mecanici. In aparatele electrice si electronice fenomenele de rezonanta mecanica au actiune specifica, in sensul ca partea electrica nu contine mase importante aflate in miscare.

Factorii mecanici care produc perturbatii sunt:

vibratiile;

socurile;

suprasarcinile.

Marimile caracteristice aparatelor referitor la actiunea factorilor mecanici sunt:

rezistenta la factori mecanici;

stabilitatea: - proprietatea aparatului de a-si pastra functionarea corecta in conditiile solicitarii prin factori mecanici.

Principala masura antiperturbativa luata in cazul perturbatiilor introduse prin vibratii este plasarea aparatului pe acea dimensiune a locului de amplasare, pentru care se evita intrarea in rezonanta.