Directeur du marketing, de qualité, de service et d’installations – Equipement SMARIS INTRESHISTS LTDA . [email protected]
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Introduction
La coexistence d’équipement avec Diverses technologies différentes, ajoutées au manque d’adéquation des installations, il facilite l’émission d’énergie électromagnétique et, avec cela, il est courant pour les problèmes de compatibilité électromagnétique. Ceci est très courant dans les industries et les usines où l’EMI (interférences électromagnétiques) est très fréquente sur la base de la plus grande utilisation de machines (machines de soudage, par exemple), moteurs (CCMS), réseaux numériques et ordinateurs à proximité de ces zones.
Topologie et distribution de câbles, types de câbles, techniques de protection sont des facteurs qui doivent être pris en compte pour la minimisation des effets de l’EMI. N’oubliez pas qu’à hautes fréquences, les câbles se comportent avec un système de transmission avec des lignes croisées et déroutantes, reflétant l’énergie et l’étendent d’un circuit à un autre. Gardez les connexions en bon état. Des connecteurs inactifs pendant une longue période, peuvent développer une résistance ou devenir des détecteurs RF.
Nous verrons dans cet article, des détails sur les effets du couplage capacitif et inductif, l’utilisation de blindage à un point et deux points , Ainsi que l’utilisation du câble pour les former et les techniques de protection de l’EMI.
Initialement, nous verrons quelques détails sur la connexion au sol dans l’instrumentation et l’automatisation.
l’importance de la connexion au sol en instrumentation et automatisation.
de manière simple et directe, la connexion au sol qu’il a le Objectifs suivants:
Choisissez des charges statiques accumulées dans des structures, des supports et des logements.;
facilite le fonctionnement des dispositifs de protection (fusibles, disjoncteurs, etc.), par le biais de détourné;
protège les gens et les animaux contre les contacts indirects.;
Create Pun Références de la toux adaptées aux signaux et aux mesures;
Réduisez les effets EMI (interférences électromagnétiques).
etc.
Quand on parle d’équipement électronique, Tels que ceux que nous avons dans l’instrumentation et l’automatisation, le système de connexion au sol doit être considéré comme un circuit de faible inductance mutuelle qui favorise le flux de courant à la référence nulle. En outre, il doit être projeté en fournissant les meilleurs avantages à la protection de l’EMI.
Le système de mise à la terre doit servir:
contrôle des interférences électromagnétiques, à la fois interne au système électronique ( couplage capacitif, inductif et d’impédance commune) comme externe au système (environnement);
Sécurité étant au boîtier d’équipement connecté au sol de protection et, de cette manière tout signal de connexion au sol référencé à la Le logement ou l’armoire, directement ou indirectement, reste automatiquement référencé automatiquement à la Terre de la distribution d’énergie.
Divers sont les inconvénients d’un système de mise à la terre inadéquat où nous pouvons citer, entre autres:
Échecs de communication (interférences, retriers, cadres corrompus, serrures, etc.);
dérive (erreurs dans les mesures de dislocation des références (compensations), entraînant une augmentation de la variabilité des processus, des coûts je non-réalité avec des matières premières, etc.);
excès EMI;
Chauffage anormal des étapes de puissance (inverseurs, convertisseurs, etc …) et moteurs;
indue actions dans les logiques LLCS;
équipement de chauffage, plaques électroniques et sans raisons apparentes;
etc.
Les signaux peuvent varier essentiellement en raison de: fluctuation de la tension;
harmoniques du courant;
RF piloté et rayonné;
temporaire (conduite ou radiation);
champs électrostatiques;
champs magnétiques;
réflexions;
diaphonie;
atténuations;
bruits de phase;
etc.
Le principal Les sources d’interférences sont les suivantes:
couplage capacitif;
couplage inductif;
conduite à travers une impédance commune (connexion au sol): lorsque les courants de deux les circuits traversent la même impédance. Par exemple, le trajet de connexion au sol commun de deux circuits.
couplage capacitif
Le couplage capacitif est représenté par L’interaction des champs électriques entre pilotes. Un conducteur passe près d’une source de bruit (dérangeant), capture le bruit et le transporte pour une autre partie du circuit (victime). C’est l’effet de capacité entre deux corps avec des charges électriques, séparées par un diélectrique, ou que nous appelons l’effet de la capacité mutuelle.
L’effet de champ électrique est proportionnel à la fréquence et inversement proportionnelle à la distance.
Le niveau de perturbation dépend des variations de la tension (DV / DT) et de la valeur de capacité de couplage entre le «câble perturbant» et le «câble de victime».
Le couplage La capacité augmente avec:
l’inverse de la fréquence: la puissance de couplage capacitif augmente en fonction de l’augmentation de la fréquence (réactance capacitive, qui peut être considérée comme la résistance du couplage capacitif, diminue en fonction de à la fréquence et peut être vu dans la formule XC = 1 / 2PFC)
la distance entre les câbles perturbateurs et la victime et la longueur des câbles qui fonctionnent en parallèle.
le hauteur des câbles par rapport au plan de référence (par rapport à N au sol).
L’impédance d’entrée du circuit de la victime (circuit d’impédance d’entrée élevé est plus vulnérable).
Isolation de câble victime principalement pour les murs de câbles fortement couplés.
la figure 1 montre un exemple de l’effet par couplage capacitif.
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Figure 1 – Exemple de L’effet par couplage capacitif
sur la figure 2, nous pouvons voir le couplage et ses sources de tension et de courant en mode commun et différentiel.
Mesures visant à réduire l’effet de couplage capacitif
limite de l’extension de câble fonctionnant en parallèle.
augmente la distance entre les câbles En cours d’exécution en parallèle.
Connectez-vous à la terre une des pointes des boucliers sur les deux câbles.
Réduit le DV / DT du signal perturbateur, augmentant ainsi le temps de téléchargement du signal , chaque fois que possible (laissant tomber la fréquence du signal).
Toujours envelopper le conducteur ou le matériel avec métallique Le matériau (bouclier de Faraday) est possible. L’idéal est qu’il couvre cent pour cent de la part à protéger et que ce bouclier est mis à la terre de sorte que la capacité de couplage entre le pilote et le bouclier n’agit pas comme un élément de rétroaction ou de diaphonie. La figure 4 montre les interférences entre les câbles, où le couplage capacitif entre les inductions transitoires (micros électrostatiques). Dans cette situation, le courant d’interférence est drainé sur le « bouclier » sans affecter les niveaux des signaux.
Figure 3 – Mesures visant à réduire l’effet de couplage capacitif
Figure 4 – Interférence des câbles: Couplage capacitif entre les câbles (micros élèves) de TENSão
la figure 5 montre un exemple de protection transitoire.
Figure 5 – Exemple de protection contre la circulation (meilleur courant de Foucault Solution)
Les interférences électrostatiques peuvent être réduites:
La mise à la terre appropriée et le blindage.
Isolaçion Optica.
pour l’utilisation des gouttières métalliques et du plateau à la terre.
la figure 6 montre la capacité de couplage entre deux pilotes séparés par une distance D.
Figure 6 – Couplage capacitif entre pilotes à une distance d
Couplage inductif
Le « câble dérangeant » et le « câble victime » sont accompagnés d’un champ magnétique. Le niveau de perturbation dépend des variations actuelles (DI / DT) et de l’inductance de couplage mutuelle. Couplage inductif augmente avec:
la fréquence: la réactance inductive est directement proportionnelle à la fréquence ( Xl = 2pfl).
La distance entre les câbles dérangant et la victime et la longueur des câbles qui fonctionnent en parallèle.
la hauteur des câbles avec relation avec le plan de référence ( par rapport au sol).
L’impédance de la charge du câble ou du circuit perturbant.
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Figure 7 – Couplage inductif entre les pilotes
Mesures pour réduire l’effet de couplage inductif entre les câbles.
limite la longueur des câbles fonctionnant en parallèle.
augmente la distance entre le câble perturbateur et le câble victime.
Connectez un motif de Les pointes des « boucliers » des deux câbles.
Réduisez le DV / DT de la perturbation en augmentant le temps de montée du signal, dans la mesure du possible (des résistances connectées à la série ou des résistances PTC dans le câble perturbant, Les anneaux de ferrite sur des perturbateurs et / ou un câble de victime).
Figure 8 – Couplage inductif entre câble et champ
mesures visant à réduire l’effet du couplage inductif entre câble et champ
Limitez la hauteur H du câble au plan du sol.
Dans la mesure du possible, Placez le câble à côté de la surface métallique.
Utilisez des câbles tressés.
Utilisez des ferrites et des filtres EMI
Figure 9 – Couplage inductif entre le câble et la boucle de la terre
Mesures visant à réduire l’effet d’accouplement inductif entre le câble et la terre Lopp.
réduire la hauteur (h) et la fin de la fin.
à condition que possible Pour mettre le câble à côté de la surface métallique
Utilisez des câbles tressés
en hautes fréquences, connectez le « bouclier » en deux points (soin!) Et à la basse fréquence en un point unique. seulement.
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câble de communication
Câbles avec et sans bouclier: 60VDC ou 5vac et < 400vac
câbles avec et sans bouclier: > 400VAC
Tout câble sous exposition à rayons
Câble de communication de bus de terrain
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10 cm
20 cm
50 cm
câbles avec et sans bouclier: 60VDC ou 25VAC et < 400vac
10 cm
10 cm
50 cm
câbles avec et sans bouclier: > 400VAC
20 cm
10 cm
50 cm
n’importe quel câble soumis à une exposition à rayons
50 cm
50 cm
50 cm
tabla 1 – distances entre les câbles de bus de terrain et d’autres types de câbles pour assurer la protection EMI lal
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Figure 10 – Interférence entre câbles: champs magnétiques à travers le couplage inductif entre les câbles induisent le courant transitoire (ramassages électromagnétiques)
Interférences électromagnétiques peut être réduite:
câble tressé
isticaçon optique
pour l’utilisation de gouttières et des plateaux métalliques de connexion au sol.
Figure 11 – Inductance mutuelle entre deux pilotes
Pour minimiser l’effet d’induction, le câble paire torsadé qui minimise la ou les zones (s) et diminue l’effet de la tension induite VB en fonction du champ B, des effets de risque (mesure des effets selon les distances) :
Le câble paire torsadé est composé de paires de fil. Les filets d’une paire sont tordus en spirale afin de, à travers l’effet de l’annulation, réduisent le bruit et maintiennent les propriétés électriques constantes du milieu tout au long de son extension. L’effet d’annulation réduit la crosonie (diaphonie) entre les paires des fils et diminue le niveau d’interférence électromagnétique / radiofréquence. Le nombre de tresses de fil peut être modifié afin de réduire le couplage électrique. Avec sa construction, il fournit un couplage capacitif entre les pilotes de la paire. Il a un comportement plus efficace aux basses fréquences (< 1mHz). Lorsqu’il n’est pas blindé, il présente un inconvénient dans le bruit en mode commun.Pour les basses fréquences, c’est-à-dire lorsque la longueur du câble est inférieure à une extension d’onde de fréquence de bruit de 1/20, le blindage (maillage ou bouclier) présentera la même puissance dans toute son extension, dans ce cas, il est recommandé de connecter Le blindage à un seul point au sol. Dans les hautes fréquences, c’est-à-dire lorsque l’extension du câble est supérieure à une onde supérieure à une onde de la fréquence de bruit, le bouclier présentera une forte susceptibilité au bruit, dans ce cas, il est recommandé de mettre à la terre dans les deux extrémités. .
dans le boîtier inductif vruid = 2pbacosa où B est le champ est déjà l’angle dans lequel le flux coupe la zone du vecteur (A) ou même en fonction de l’inductance mutuelle M: vruid = 2pfmi où i / le Courant dans le câble d’alimentation.
Figure 12 – Exemple de bruit INDUCTION
La figure 13 montre le comportement du signal par rapport à la forme de conditionnement solide et de bouclier. Percevoir que la meilleure condition doit être connectée au sol ou au « bouclier » et crée toujours une zone de contact métallique connectée à la terre dans un canal métallique.
Figure 13 – Effet sur le signal en fonction du traitement par rapport au sol et au bouclier.
Une figure 14 détaille la situation de PROFIBUS-DP et des boucles de la Terre.
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Figure 14 – Profibus-DP et boucles de masse
à l’aide de câbles blindés dans la minimisation du bruit
dans le sujet de la meilleure efficacité du bruit la protection, la double protection (tresse et folio) ont été appliquées avec des améliorations significatives du rapport signal / bruit et nous pouvons commenter que:
avec une double protection avec certitude et efficacement, il y a des câbles avec plus de 3 protections. Le maillage fermé, meilleure est la protection ..
Vous pouvez utiliser le « bouclier » (tresse) et le folio de différentes manières, postuler pour des victimes et des hautes fréquences.
Dans le cas des basses fréquences, le câble peut être mis à la terre en une seule extrémité et on s’attend à ce que le bouclier présente le même potentiel de ces fréquences. Avec cela, nous aurions une plus grande protection dans les bruits basse fréquence.
Dans le cas de fréquences élevées, le bouclier présentera un bruit élevé suffisant et dans ce cas, il est recommandé de connecter à la terre aux deux membres. (Voici quelques soins doivent être pris en pratique par des problèmes d’alimentation et de sécurité de l’équipement).
avec cette double protection, il protégerait la communication de fréquences faibles et élevées, étant mieux en matière de protection de l’EMI.
L’efficacité du maillage (tresse) est généralement plus efficace à basses fréquences, dès que le folio est plus efficace à des fréquences plus élevées.
Les câbles avec « bouclier » dans l’expert exigent à évaluer car ils peuvent présenter des effets inductifs et être inefficaces à hautes fréquences.
dès que la connexion au sol du maillage est disponible à un point unique (voir la figure 15), le courant qu’il ne circule pas à travers le maillage et n’annulera pas les champs magnétiques. Lorsque vous vous connectez à cravate RRA à deux points, a deux chemins actuels, un pour les victimes et une autre pour les hautes fréquences. Il convient de rappeler que:
minimise l’extension du conducteur qui s’étend du bouclier.
garantit une bonne connexion du « bouclier » à la Terre.
Une distribution de courants se produit, en fonction des fréquences, car le courant a tendance à suivre le chemin mineur. Jusqu’à certains KHX: la réactance inductive est négligeable et le courant va circuler le long de la même résistance.
à propos de KHz: il y a une prédominance de réactance inductive et avec ce courant circulera le long du trajet de l’inductance plus faible.
L’impédance de chemin mineure est celle dont la voie de retour est proche À la ronde, en présentant une plus grande capacité distribuée et une inductance répartie plus basse distribuée.
Lorsque le « bouclier » est mis à la terre au sol:
aucune protection contre les boucles de terre.
dommages causés à un équipement actif éventuellement significatif lorsque la différence de potentiel au sol entre les deux extrêmes Ultrapase 1 V (RMS) (plus de 1 V (RMS) n’est pas recommandé de se connecter au sol à deux points. Soins!)
La résistance à la terre électrique doit être la plus faible possible aux deux extrémités du segment afin de minimiser les « boucles » de la Terre, principalement à des basses fréquences.
minimise l’extension de la connexion de référence-blindage, Comme cette extension excédentaire fonctionne comme une bobine et peut faciliter la susceptibilité au bruit.
La meilleure solution pour le bouclier magnétique consiste à réduire la zone « boucle ». Une paire torsadée ou un retour de courant est utilisée par blindage.
L’efficacité de l’augmentation de la blindage de câble augmente avec le nombre de Voltas PR CM.
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Figure 15 – Bouclier en basse et haute fréquence & Connexion au sol à un et deux points.
par rapport à Les investisseurs, qui seront normalement des générateurs de bruit, un point important est que la plupart des investisseurs possèdent une fréquence de commutation pouvant aller de 1,0 kHz à 30 kHz à 30 kHz. En plus de cela, certains fabricants d’investisseurs ont déclaré qu’ils assisteront aux normes de la CE, plutôt que dans les installations en enveloppant Les onduleurs doivent être:
se connectant correctement au sol et selon les manuels (« blindage » connecté au sol à deux extrémités et les boîtiers moteurs connectés à la terre sont recommandés L. comme des usines).
la puissance de sortie, la fixation de contrôle (E / S) et le signal doivent être blindés avec une couverture égale ou supérieure à 75%, Potência de Sarada, Fiação de Controlle (E / S) Evem Sinal Etre La Cape blindée, la couverture COM du Trançado, égale ou supérieure à 75%, les fils de conducteur métallique ou l’atténuation équivalente.
Tous les câbles filaires doivent avoir sa terminaison dans un connecteur blindé approprié.
Les câbles de commande et les joints doivent être séparés d’au moins 0,3 m de résistance / filetage de puissance.
conclusion
Le blindage contre les champs magnétiques n’est pas Aussi efficace que celles-ci contre les champs électriques. Le bouclier n’est efficace que lorsqu’il établit un chemin d’une faible impédance pour la terre et, en plus de cela, un bouclier fluctuant ne protège pas contre les interférences. Le maillage de blindage doit être connecté au potentiel de référence (Terre) du circuit qui est blindé. En marquant le bouclier dans plus d’un point, cela peut être problématique.
à basse fréquences, les paires tressées absorbent la plupart des effets des interférences électromagnétiques. Déjà à haute fréquence, ces effets sont absorbés par le blindage du câble.
Il convient de rappeler même si un matériau non magnétique enveloppe un conducteur avec le courant de ce pilote retourné d’une autre manière de ce mode. que la zone définie pour le chemin de ce courant est inférieure à celle du pilote n’est pas enveloppé, cette protection sera plus efficace.
Dans la mesure du possible, connectez les plateaux câbles au système de lignes équipotentielles.
Cet article ne remplace pas les modèles IEC 61158 et IEC 61784 et ni les profils et les guides techniques de PROFIBUS. En cas de divergence ou de DUA, CEI 61158 et CEI 61784 modèles, profils, guides techniques et manuels des fabricants prévalent. Dans la mesure du possible, voir le EN50170 pour les réglementations physiques, ainsi que les pratiques de sécurité de chaque zone.
Figure 13 – Effet sur le signal en fonction du traitement par rapport au sol et au bouclier.