Fieldbus facilități: cuplaje capacitive și inductive

iv id = „d3dfa8f264”

div ID = „C693C5F113″>

Introducere

iv id = „D884EF695E”

coexistența echipamentului cu Diverse tehnologii diferite, adăugate la lipsa de adecvare a instalațiilor, facilitează emisia de energie electromagnetică și cu aceasta, este comună pentru problemele de compatibilitate electromagnetică. Acest lucru este foarte comun în industriile și fabricile în care EMI (interferențe electromagnetice) este foarte frecvent bazat pe utilizarea mai mare a mașinilor (de exemplu, mașini de sudură), motoare (CCMS), rețele digitale și computere apropiate de aceste zone.

Topologie și distribuție prin cablu, tipuri de cabluri, tehnicile de protecție sunt factori care ar trebui luați în considerare pentru minimizarea efectelor EMI. Amintiți-vă că la frecvențe înalte, cablurile se comportă cu un sistem de transmisie cu linii încrucișate și confuze, reflectând energia și răspândirea acestuia de la un circuit la altul. Păstrați conexiunile în stare bună. Conectori inactivi pentru o lungă perioadă de timp, pot dezvolta rezistență sau pot deveni detectoare RF.

Vom vedea în acest articol, câteva detalii despre efectele cuplului capacitiv și inductiv, utilizarea ecranului la un punct și două puncte , Precum și utilizarea cablului pentru a le instrui și tehnicile de protecție EMI.

Inițial, vom vedea câteva detalii despre conexiunea la sol în instrumentație și automatizare.

DIV ID = „D0547A2A8C” >

Importanța conexiunii la sol în instrumentație și automatizare.

într-un mod simplu și direct, conexiunea la sol pe care o are Următoarele obiective:

• Alegeți sarcini statice acumulate în structuri, suporturi și carcase.;
• Facilitarea funcționării dispozitivelor de protecție (siguranțe, întrerupătoare de circuit etc.), prin curent Divertisment;
• Protejați oamenii și animalele împotriva contactelor indirecte.
• Creați Pun Tuse Referințe adecvate pentru semnale și măsurători;
• minimizați efectele EMI (interferențe electromagnetice).
• etc.

Când vorbim despre echipamentul electronic, Cum ar fi cele pe care le avem în instrumentație și automatizare, sistemul de conectare la sol trebuie văzut ca un circuit de inductanță redusă reciprocă care favorizează fluxul de curent la punctul de referință nul. În plus, acesta trebuie proiectat prin furnizarea celor mai bune beneficii pentru protecția EMI.

Sistemul de împământare trebuie să servească:

• control electromagnetic de interferență, atât internă la sistemul electronic ( Cuplarea capacitivă, inductivă și impedanță comună) ca externă a sistemului (mediu);
• siguranța fiind la locuarea echipamentelor conectate la solul de protecție și, în acest mod, orice semnal de conexiune la sol este menționat la Locuințele sau dulapul, direct sau indirect, rămâne automat la adresa de distribuție a energiei.

Diverse sunt inconvenientele de către un sistem inadecvat de împământare, unde putem cita, printre altele:

• defecțiuni de comunicare (interferențe, recuperare, cadre corupte, încuietori etc.);
• drifts (erori în măsurători de dislocare ale referințelor (offsets), provocând o creștere a variabilității proceselor, costurile I. NECESCERII cu materie primă etc.);
• Excesul EMI;

Încălzirea anormală a etapelor de alimentare (invertoare, convertoare etc …) și motoare;

• nejustificat Acțiuni în logica LLCS;
• Echipamente de încălzire, plăci electronice și fără motive aparente;
• etc.

Semnalele pot varia în mod esențial datorită: fluctuației de tensiune;

• armonicile curentului;
• RF condus și radiat;
• Temporar (conducere sau radiație);
• câmpuri electrostatice;
• câmpuri magnetice;
• Reflecții;
• crosstalk;
• zgomote de fază;
• etc.

principalul Sursele de interferență sunt:

Cuplaj capacitiv;

• Cuplaj inductiv;
• Conducerea prin impedanță comună (conexiune la sol): Când curenții de două diferite circuitele trec prin aceeași impedanță. De exemplu, calea comună de conectare la sol a două circuite.

Cuplaj capacitiv

Cuplajul capacitiv este reprezentat de Interacțiunea câmpurilor electrice între șoferi. Un șofer trece aproape de o sursă de zgomot (deranjant), captează zgomotul și îl transportă pentru o altă parte a circuitului (victimă). Efectul de capacitate dintre două corpuri cu încărcături electrice, separate de o dielectrică sau că numim efectul capacității reciproce.

efectul de câmp electric este proporțional cu frecvența și proporțional invers cu distanța.

Nivelul de perturbare depinde de variațiile tensiunii (DV / DT) și de valoarea capacității de cuplare între „cablul deranjant” și „cablul victimelor”.

cuplajul Capacitatea crește cu:

• inversul frecvenței: puterea pentru cuplajul capacitiv crește în funcție de creșterea frecvenței (reactanță capacitivă, care poate fi considerată ca rezistență a cuplajului capacitiv, scade conform la frecvență și poate fi văzut în Formula XC = 1 / 2PFC)
• distanța dintre cablurile perturbante și victima și lungimea cablurilor care rulează în paralel.
• Înălțimea cablurilor în raport cu planul de referință (în legătură cu N la sol).
• Impedanța de intrare a circuitului victimă (circuitul de impedanță de intrare ridicată este mai vulnerabil).
• Victima de izolare a cablului În principal pentru pereții cablurilor cuplate puternic.

Figura 1 prezintă un exemplu de efect prin cuplaj capacitiv.

Figura 1 – Exemplu de Efectul pe cuplaj capacitiv

în figura 2 putem vedea cuplajul și sursele de tensiune și de curent în modul comun și diferențial.

Figura 2 – Mod diferențial și mod comun – Cuplaj capacitiv

DIV ID = „D0547A2A8C”>

Măsuri de reducere a efectului de cuplare capacitiv

• • limită a extensiei cablului care funcționează în paralel.
  • crește distanța de la cabluri alergând în paralel.
  • Conectați-vă la sol la vârfurile scuturilor de pe cele două cabluri.
  • Reduceți DV / DT a semnalului deranjant, creșterea timpului de încărcare din semnal , ori de câte ori este posibil (scăderea frecvenței semnalului).

Înfășurați întotdeauna că driverul sau echipamentul cu metal Materialul (scutul Faraday) este posibil. Idealul este că acesta acoperă o sută la sută din partea care urmează să fie protejată și că acest scut este împământat astfel încât capacitatea de împerechere dintre șofer și scut nu acționează ca un feedback sau un element de crosstalk. Figura 4 prezintă interferența dintre cabluri, în cazul în care cuplajul capacitiv între cablurile tranzitorie (pickups electrostatic). În această situație, curentul de interferență este drenat la „scut” fără a afecta nivelurile semnalelor.

Figura 3 – Măsuri de reducere a efectului de cuplare capacitivă

Figura 4 – Interferența cablurilor: Cuplaj capacitiv între cablurile induce tranzitorii (pickup-urile electorale) de Tensão

Figura 5 prezintă un exemplu de protecție tranzitorie.

Figura 5 – Exemplu de protecție împotriva traficului (cel mai bun curent Foucault Soluție)

Interferențe electrostatice pot fi reduse:

• Potrivit de împământare și ecranare.
• izolaçion optica.
• pentru utilizare de jgheaburi metalice și de tăiere cu împământare.

Figura 6 prezintă capacitatea de cuplare între două drivere separate de o distanță D.

Figura 6 – Cuplaj capacitiv între șoferi la o distanță D

Cuplaj inductiv

„cablul deranjant” și „cablul victimelor” sunt însoțite de un câmp magnetic. Nivelul de perturbare depinde de variațiile curente (DI / DT) și de inductanța de cuplare reciprocă.
Cuplajul inductiv crește cu:

• Frecvența: Reacțiunea inductivă este direct proporțională cu frecvența ( Xl = 2pfl).
• Distanța dintre cablurile deranjante și victimă și lungimea cablurilor care rulează în paralel.
• Înălțimea cablurilor cu relație cu planul de referință ( în raport cu solul).
• impedanța încărcării cablului sau a circuitului perturbat.

iv id = ”

A3EDB6920c”>

Figura 7 – Cuplaj inductiv între drivere

Măsuri de reducere a efectului de cuplare inductiv între cabluri.

• Limitați lungimea cablurilor care rulează în paralel.
• Creșteți distanța dintre cablul deranjant și cablul victimelor.
• Conectați un teren de Sfaturile „scuturilor” celor două cabluri.
• Reduceți DV / DT de perturbare prin creșterea timpului de creștere a semnalului, ori de câte ori este posibil (rezistențe conectate la seria sau rezistențele PTC în cablul deranjant, Inele de ferită pe perturboare și / sau cablu de victimă).

div id = „F68C49A5CF”>

Figura 8 – Cuplaj inductiv între cablu și câmp

Măsuri de reducere a efectului cuplajului inductiv între cablu și câmp

limită înălțimea h a cablului la planul de sol.
• ori de câte ori este posibil, Așezați cablul de lângă suprafața metalică.
• Utilizați cabluri împletite.
• Utilizați ferite și filtre EMI

Figura 9 – Cuplajul inductiv între cablu și loopul de împământare

Măsuri de reducere a efectului de cuplare inductiv între cablu și pământ LOPP.

• Reduceți înălțimea (H) și sfârșitul sfârșitului.
• cu condiția ca este posibilă Pentru a pune cablul de lângă suprafața metalică
• Utilizați cabluri împletite
• în frecvențe înalte, conectați „scutul” în două puncte (îngrijire!) Și la frecvență joasă într-un singur punct Numai.

iv id = „731dd0b5f1” César Cassiolato Director de marketing, calitate, service și instalații – echipamente SMAR Industryis Ltda . [email protected]

<0AC090C793">

cabluri cu și fără scut: > 400VAC

Orice cablu supus expunerii razei

20 cm

<0AC090C793 ">

cabluri cu și fără scut: 60VDC sau 25VAC și < 400VAC

iv id = „

50 CM

iv id = „

50 cm

<3177DABD ">

50 cm

div id = „C693C5F113″>

cablu de comunicare	cabluri cu și fără scut: 60VDC sau 5Vac și < 400VAC
Fieldbus cablu de comunicare		10 cm	50 cm
Cabluri cu și fără scut: > 400VAC	10 cm
orice cablu supus expunerii razei	50 cm

TABLA 1 – Distanțe între cablurile Fieldbus și alte tipuri de cabluri pentru a asigura protecția EMI

Figura 10 – Interferența între cabluri: câmpurile magnetice prin cuplajul inductiv între cabluri induce curent tranzitoriu (pickup-uri electromagnetice)

Interferențe electromagnetice pot fi reduse:

• cablu împletit
• pentru utilizarea jgheaburilor și a tăvilor metalice a conexiunii la masă.

Figura 11 – Inductanță reciprocă între două drivere

Pentru a minimiza efectul de inducție, cablul perechii răsucite care minimizează zona (zonele) și scade efectul tensiunii induse VB în funcție de câmpul B, efectele riscante (măsurarea efectelor în funcție de distanțe) :

Cablul cu perechi răsucite este compus din perechi de sârmă. Firele unei perechi sunt răsucite spiral pentru a, prin efectul anulării, reduce zgomotul și păstrează proprietățile electrice constante ale mediului pe tot parcursul extensiei sale. Efectul de anulare reduce crosonia (crosstalk) între perechile firelor și scade nivelul de interferență electromagnetică / radiofrecvență. Numărul de branduri de sârmă poate fi variat pentru a reduce cuplajul electric. Cu construcția sa, acesta oferă o cuplare capacitivă între șoferii perechii. Are un comportament mai eficient la frecvențe joase (< 1MHz). Când nu este protejat, are un dezavantaj în zgomotul în modul comun.Pentru frecvențele joase, atunci când lungimea cablului este mai mică de 1/20 extensia valurilor de zgomot, ecranarea (mesh-ul sau scutul) va prezenta aceeași putere în toată extensia sa, în acest caz, se recomandă conectarea Ecranarea la un singur punct de sol. În frecvențele înalte, acest lucru este, atunci când extensia cablului este mai mare de 1/20 undă lungă de frecvență a zgomotului, scutul va prezenta susceptibilitate ridicată la zgomot, în acest caz, se recomandă ca acesta să fie fundamentat în ambele extremități .

În cazul inductivului vruid = 2pacosa unde B este câmpul este deja unghiul în care curgerea taie zona vectorului (a) sau chiar în funcție de inductivitatea reciprocă M: VRUID = 2PFMI unde i / curent în cablul de alimentare.

Figura 12 – Exemplu de zgomot prin Inducția

Figura 13 ne arată comportamentul semnalului în raport cu forma de condiționare a solului și scut. Performă că cea mai bună condiție trebuie să fie conectată la sol sau „scut” și creează încă o zonă de contact metalică conectată la masă într-un canal metalic.

Figura 13 – Efectul asupra semnalului în funcție de tratament în raport cu solul și scutul.

DIV ID = „D884EF695E”>