Compatibilitate Electromagnetică

1.1. Noþiunea de compatibilitate electromagneticã

Prin compatibilitate electromagneticã (CEM, electromagnetic compatibility – EMC)

se înþelege capacitatea unui circuit, aparat sau sistem electric de a funcþiona corect în mediul

electromagnetic pentru care a fost proiectat, fãrã a perturba alte sisteme ºi fãrã a fi perturbat

de acestea.

Termenul de compatibilitate electromagneticã desemneazã ºi ansamblul de studii

teoretice ºi al tehnicilor care se ocupã de aceastã problemã.

Mediul ambiant este poluat electromagnetic, în sensul cã existã energie EM care poate

influenþa nedorit funcþionarea sistemelor electrice. Aceastã energie existã sub forma

câmpurilor EM, a curenþilor ºi tensiunilor electrice, cu un spectru extrem de larg, practic de la

zero (c.c) la zeci sute de GHz.

Pentru un sistem electric, orice semnal diferit de cele utile reprezintã o perturbaþie, un

semnal perturbator.

Domeniul CEM include numeroase aspecte: analiza mecanismelor de producere a

perturbaþiilor ºi a propagãrii acestora, a mecanismelor de pãtrundere în sisteme, a efectelor

asupra funcþionãrii sistemelor ºi a tehnicilor de protecþie.

In orice problemã de CEM intervin 3 elemente:

- emiþãtorul sau sursa de perturbaþii;

- calea de pãtrundere a perturbaþiilor;

- receptorul.

Sursele de perturbaþii, dupã natura lor, pot fi:

- naturale, terestre (electricitate atmosfericã, descãrcãri precum fulgerele si trãsnetele, ) sau

extraterestre (radiaþiile cosmice, radiaþiile emise de Soare);

- artificiale, rezultat al activitãþii oamenilor, de o mare varietate, dat fiind cã orice echipament,

aparat electric este o sursã de energie EM care se propagã în spaþiu; câteva surse

frecvent întâlnite sunt:

- circuitele de transport ºi distribuþie a energiei electrice în c.a. sau c.c.;

- sistemele de comutare din circuitele de alimentare;

- maºini ºi aparate electrice ºi electronice, de la motoare ºi generatore la calculatoare ºi

aparate de mãsurã ºi control;

- emiþãtoare radio, de cele mai variate tipuri;

- sistemele de iluminat fluorescent;

- sistemele electrice ale vehicolelor.

Trebuie subliniat cã într-un echipament electric, unele subansamble, circuite, pot fi

surse de perturbaþii pentru alte subansamble, în final afectând funcþionarea întregului sistem.

Pentru ca o perturbaþie generatã de o sursã sã pãtrundã într-un sistem trebuie sã existe

o cale de pãtrundere, adicã cele douã sisteme (sursa ºi receptorul) trebuie sã fie cuplate.

Când între douã sisteme este posibile schimb de energie EM se spune cã existã un

cuplaj EM. Dacã energia trensferatã este perturbatoare, este vorba de un cuplaj parazit.

Cuplajele parazite pot fi:

- prin cãi prin care circulã curenþi electrici ºi în acest caz se vorbeºte despre perturbaþii

conduse, despre cuplaj galvanic sau prin conducþie;

- prin câmp electric ºi acest caz se vorbeºte despre despre cuplaj capacitiv sau electric;

- prin câmp magnetic ºi acest caz se vorbeºte despre despre cuplaj inductiv sau magnetic;

- prin câmp electromagnetic ºi în acest caz se vorbeºte despre cuplaj prin radiaþie.

Strict vorbind, câmp electric sau magnetic “pur” existã numai în regim static ( E sau H sunt

invariabili în timp). Deoarece la frecvenþe joase ºi la distanþe mici între surse ºi receptori numai

una dintre componente conteazã, se poate vorbi despre cuplaje capacitive – dacã sursa de câmp

este un potenþial variabil sau despre cuplaje inductive – dacã sursa este o bobinã, o buclã de

curent etc.

In realitate, rareori existã numai un singur tip de cuplaj – de regulã, perturbaþiile

pãtrund prin toate cãile. Frecvent, perturbaþiile pãtrunse printr-un anumit tip de cuplaj sunt

predominante. Deoarece mãsurile antiperturbative diferã în funcþie de tipul cuplajului, este

important sã se cunoascã tipul de cuplaj parazit predominant.

Funcþionarea receptorului cuplat parazit cu o sursã poate fi perturbatã în variate

moduri, de la scãderea performanþelor la avariere, distrugere. Astfel, se poate discuta despre

susceptibilitatea EM, adicã incapacitatea unui dispozitic, circuit, sistem, de a funcþiona fãrã

degradarea performanþelor în prezenþa perturbaþiilor EM; nivelul de susceptibilitate este determinat

de nivelul maxim al perturbaþiilor în prezenþa cãrora sistemul încã funcþioneazã corect.

Se poate vorbi ºi despre imunitate EM, adicã despre capacitatea unui sistem de a funcþiona

corec în prezenþa perturbaþiilor EM.

Asupra acestor aspecte se va reveni pe larg, ulterior.

1.2. Perturbaþii de mod comun ºi de mod diferenþial

1.2.1. Masa în electronicã. Conexiuni de simetrice ºi asimetrice

In electronicã, prin masã se înþelege un conductor, considerat în mod ideal echipotenþial

faþã de care se raporteazã, se mãsoarã, tensiunile din circuit, aparat, sistem.

Masa este materializatã sub forma unui conductor filar sau imprimat, a unui plan conductor,

eventual a unui punct de sudurã sau lipire. Masã poate fi ºasiul aparatului, carcasa,

ecranul cablelor coaxiale, o faþã a unui cablaj imprimat etc.

Masa nu se confundã cu Pãmântul, chiar dacã uneori este conectatã la Pãmânt.

Marea majoritate a circuitelor electronice includ numeroase componente, active ºi

pasive, iar tot ansamblul este alimentat de la una, douã, rareori mai multe surse de alimentare

de c.c. Foarte multe dintre aceste componente sunt conectate direct la polii sursei (surselor),

practic la un conductor cu impedanþã cât mai micã posibil, ideal nulã (motivaþia este

evidentã). Din acest motiv, de regulã conductorul de masã este unul dintre conductoarele

conectate la una din bornele sursei (surselor) – unul dintre conductoarele de alimentare sau alt

conductor (ºasiu, carcasã, ) cu impedanþã meglijabilã legat la un pol al sursei (surselor).

Alegerea polului sursei considerat – ºi tratat ca “masã” este oarecum arbitrarã: adesea

pe considerente ce comoditate a conectãrii componentelor, uneori din necesitatea de asigurare

a unui refenþial comun pentru toate subansamblele sistemului, frecvent din necesitatea

reducerii cuplajului parazit prin circuitul masei.

In practicã, dat fiind cã prin conductorul de masã circulã curenþi ºi nu existã conductor

cu impedanþã nulã, masa nu este echipotenþialã; aceasta determinã apariþia unor cuplaje

parazite specifice – cuplaje parazite prin conductorul de masã.

Intr-un sistem pot exista mai multe tipuri de semnale: de

c.c., variabile - analogice sau digitale, semnale mari sau mici etc.

ºi se poate vorbi despre masã analogicã, masã digitalã, masã de

semnal mare ºi de semnal mic etc. Toate aceste “mase” sunt însã

conecate la acelaºi conductor de referinþã – masa ansamblului, de

regulã un pol al sursei de alimentare.

Universitatea Ovidius Constanta