Equipements de terrain de terrain: couplages capacitifs et inductifs

César Cassiolato

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.

Figure 2 – Mode différentiel et mode commun – Couplage capacitif

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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