TME – Curs8

Proiectare pentru compatibilitate electromagnetică

2

Conţinutul cursului

Atenuarea perturbaţiilor cuplate inductiv Atenuarea perturbatiilor cuplate prin câmp radiat

3

Principiul cuplajului inductiv

2132108,5 ArsiArpentru

r

AAM

dt

idMv p

s

)( (8-1)

(8-2)

4

PACI 1, PACI 2

PACI 1. Acţiune la perturbator pentru micşorarea vitezei de variaţie a curenţilor.

PACI 2. Acţiune în trei locuri (perturbator, susceptor şi pe calea de transmisie) pentru reducerea inductivităţii mutuale dintre cele două circuite. îndepărtarea geometrica a circuitelor care se

influenţează; reducerea suprafeţelor buclelor receptoare dispunerea buclei susceptoare paralel cu direcţia

fluxului perturbator

5

Două bucle dreptunghiulare dispuse paralel

H/m2

1lnr0

d

a+

2=

lM

(8-3)

6

Două bucle dreptunghiulare dispuse într-o poziţie oarecare

μH/in

2413

2314ln005,0

μH/m

2413

2314ln2,0

:rezultă1r

Pentru

H/m

2413

2314lnπ

r0

DD

DD

DD

DD

lM

DD

DD

2=

lM

l

pi

2 4D24

pi

1

3

D13

D14

D23

bucla 1

bucla 2

(8-4)

7

Exemplu 1

1

2

3

4

0,5 in

60 m il

in5036,006,05,0

in5,0

222314

2413

DD

DD

nH0,2nH0,50,5

0,50360,5036ln53

nH

2413

2314ln51

DD

DDlM

Pe o plachetă cu secţiunea prezentată în figurăse găsesc realizate două bucle de circuit: bucla perturbatoare formată din traseele 1 şi 2, respectiv bucla susceptoare formată din traseele 3 şi 4. Cele două bucle sunt paralele pe lungimea l=3 in.

1. Ne propunem să evaluăm inductanţa mutuală dintre cele două bucle.

2. Vom determina valoarea inductanţei mutuale şi pentru situaţia în care bucla perturbatoare este formată din traseele 1 şi 3 , iar bucla susceptoare din traseele 2 şi 4?

nH46nH0,060,06

0,50360,5036ln53nH

2413

2314ln52

DD

DDlM

8

Orientarea corespunzătoare a buclelor

A)

1 23

4

1 23

4B)

9

Două trasee circulare situate deasupra unui plan de masă

μH/in2

1ln00254,0

μH/m2

1ln1,0

:rezultă1Pentru

H/m2

1lnπ4

2

2

r

2

r0

d

h

d

hl

M

d

hl

M

h

plan de masã

l

d

pi

pi

bucla 1 bucla 2

(8-5)

10

Două trasee cu secţiune dreptunghiulară, situate deasupra unui plan de masă

μH/in01,0μH/m4,0

:rezultă1Pentru

H/mπ

H/m2

1lnπ4

22

r

2

r0

2

r0

d

h

d

hl

M

d

h

d

hl

M

l

d

w

substratizolator

plan demasă

pi

pih

bucla 1 bucla 2

(8-6)

xx

x

xxxxx

)1ln(

:1Dacă432

)1ln(432

(8-7)

11

PACI 3 - Acţiune la perturbator şi/sau perturbator

PACI 3. Torsadarea (răsucirea) firelor.

efectul torsadării la perturbator

)1( iev )( iev )1( iev )2( iev

efectul torsadării la susceptor

12

PACI 4 - Acţiune pe calea de transmisie

PACI 4. Ecranarea Sub 50 KHz au eficienţă ecranele realizate din

materiale feromagnetice. Peste 50 KHz se pot utiliza şi ecrane electrice.

a ) ecra nin e fic ien t

fe ţe izo la te

b ) ecra nefic ien t e lec tr ic

fe ţeech ip o ten ţia liza te

b ) ecra n e fic ien tm a g n etic

m u ch ii cuco n tin u ita te e lec tr ică

13

Comparaţie între diferite moduri de conectare a ecranelor magnetice

14

Exemplu 2

15

PACR 1, PACR 2

PACR 1. Acţiune la perturbator – micşorarea puterii emiţătoarelor PACR 2. Acţiune pe calea de transmisie - majorarea distanţei dintre emiţător şi susceptor.

TPd

,

d

TP

=E5530

Pd

,E T

017

8-8

8-9

16

PACR 3 Acţiune pe calea de transmisie

][][][][ dBa+dBa+dBa=dBa RMRAE y1

E y2

E y3

E y

E y

H x

H x

H x3

H x2

H x1

2ZZ 1 Z 3

t

u n de in c iden te

u n de re flec ta te

u n dere flec ta te

in tern

u n de pen etra te

E C R A NM E T A L IC

exter ioru lecra n u lu i

in ter ioru lecra n u lu i

[dB]log103

1

P

PaP

[dB]log20

[dB]log20

3

1

3

1

H

Ha

E

Ea

H

E

8-10

8-11

8-12

17

PACR 4 – Atenuarea prin absorbţie

PACR 4. Absorbţia unui ecran este influenţată de: Grosimea ecranului, t ; Frecvenţa perturbaţiei, f ; Natura materialului, r şi r atenuaredecoeficientπ

:unde1

2

f

eE

E t

Cur

rrA ftE

Ea

:unde

1314,02

1log20dB][

8-13

8-14

)()t

(=aA eloglog20]dB[

8-15

18

Reflexia

E y1

E y2

E y3

E y

E y

H x

H x

H x3

H x2

H x1

2ZZ 1 Z 3

t

u n de in c iden te

u n de re flec ta te

u n dere flec ta te

in tern

u n de pen etra te

E C R A NM E T A L IC

exter ioru lecra n u lu i

in ter ioru lecra n u lu i

23

2

21

1

1

3

23

2

2

3

23

3

21

2

1

3

23

3

2

3

22;

2

22;

2

Z+Z

Z

Z+Z

Z=

H

H

Z+Z

Z=

H

H

Z+Z

Z

Z+Z

Z=

E

E

Z+Z

Z=

E

E

;Z+Z

Z=

H

H

Z+Z

Z=

E

E

21

12

1

2;

21

22

1

2

1

22

21

21

23

2

21

1

1

3

1

22

21

21

21

1

21

2

1

3

4422

4422

Z

Z

ZZ

ZZ

Z+Z

Z

Z+Z

Z=

H

H

Z

Z

ZZ

ZZ

Z+Z

Z

Z+Z

Z=

E

E

8-16

8-17

8-18

[dB]log20log20

[dB]log20log20

3

1

3

1

Z4

ZH

H=a

Z4

ZE

E=a

2

1RH

2

1RE

8-19

19

PACR 5 - Atenuarea prin reflexie în zona de câmp îndepărtat

PACR 5. Reflexia în câmp îndepărtat este influenţată de:

Frecvenţa perturbaţiei, f

Natura materialului, r şi r

ecranpentru;1068,3

libersaptiulpentru;377π120

72

1

r

rfZ

Z

r

r

r

r

7-R

f

f103,684

377=a

]MHz[log10108

]log[20]dB[

8-20

8-21

20

PACR 6 - Atenuarea prin reflexie în zona de câmp apropiat

;π2

;π2

00

00

rjZZ

rj

ZZ

H

E

]MHz[log30log20202

MHz][log10202]dB[

AlsauCu

32

fr

fra

r

rRE

]MHz[log10log2075

]MHz[log1075]dB[

AlsauCu

2

fr

fra

r

rRH

8-22

8-23

8-24

PACR 6. Reflexia în câmp apropiat este influenţată de:

Natura materialului, r şi r

Frecvenţa perturbaţiei, f în câmp electric şi f în câmp magnetic.

Distanţa faţă de perturbator, r în câmp electric şi r în câmp magnetic.

21

PACR 7 - Atenuarea prin reflexii multiple

jfdRM ea 121log20]dB[

8-25

22

Materiale utilizate pentru ecranare

Material r r Domenii de utilizare - metal 0.03 80,000 Pereţii incintelor de ecranareFier 0.17 1,000 Pereţii incintelor de ecranareOţel 0.10 1 Pereţii incintelor de ecranareArgint 2.05 1 Acoperiri de contactCupru 1.00 1 Incinte de ecranare, acoperiri pe suprafeţeAur 0.70 1 Acoperiri de contactAluminiu 0.61 1 Pereţii incintelor de ecranareZinc 0.29 1 Acoperiri de suprafeţeAlamă 0.26 1 Contacte elasticeBronz 0.18 1 Material de etanşareMetal Monel 0.04 1 Garnituri de etanşare

23

Atenuarea prin reflexie - situaţia A

u n d e p la n e (E ,H )

c â m p d e în a ltăim p e d a n ţă (E )

c â m p d e jo a săim p e d a n ţă (H )

r=1mr=0,1m

f[M Hz]

a [dB]R

0

10

50

100

150

200

250

107

106

105

104

103

102

cupru

r=1m

r=0,1m

1

1

r

r

24

Atenuarea prin reflexie - situaţia B

f[M Hz]

a [dB]R

0

10

50

100

150

200

250

107

106

105

104

103

102

fier

r=1m

r=0,1m

r=1mr=0,1m

c â m p d e jo a săim p e d a n ţă (H )

u n d e p la n e (E ,H )

c â m p d e în a ltăim p e d a n ţă (E ) 17,0

1000

r

r

25

Atenuarea globală - situaţia A

g

a

b

c

d

ef

f[M Hz]

a [dB]

0

10

50

100

150

200

250

107

106

105

104

103

102

cuprur=1m

300

1

1

r

r

26

Atenuarea globală - situaţia B

a

b

c

d

e

f

g

f[M Hz]

a [dB]

0

10

50

100

150

200

250

107

106

105

104

103

102

fierr=1m

300

17,0

1000

r

r

27

Ecrane cu orificii

d

s

s

t

con d u ctor

d ecu p aj în

m eta l

Circuiteradiante

echivalente

28

Influenţa diametrului orificiilor

E C R A N C U O R IF IC II M A R I

F ro n tu l u n d e lo r

in c id e n te

F ro n tu l u n d e lo r

re fle c ta te

F ro n tu l u n d e lo r

p e n e tra te

câm

p el

ectr

ic i

ncid

ent

câm

p el

ectr

ic p

enet

rat

E C R A N C U O R IF IC II M IC I

conductor

câm

p m

agne

tic

inci

dent

E C R A N C U O R IF IC II M IC I

câm

p m

agne

tic

pene

trat

29

PACR 8 – Eficienţa ecranelor cu orificii

naad

t

da

n log10]dB[]dB[

3,272

log20dB][

1

1

naad

a

n log10dB][[dB]2

log20[dB]

1

1

8-26

8-27

E C R A N

t

tech

d