Compatibilidad electromagnética Interferencias en redes y circuitos eléctricos.

¿Qué es la CEM? Aptitud de un aparato o sistema para funcionar en un entorno electromagnético, de forma satisfactoria y sin producir  perturbaciones electromagnéticas intolerables para todo lo que se encuentre en este entorno.

Origen de las perturbaciones

Principales características de las perturbaciones El espectro La forma de onda La amplitud La energía El espectro o banda de frecuencia

Tipos de perturbaciones electromagnéticas

Los armónicos Producidos por cargas no lineales (variadores de velocidad, rectificadores, convertidores...) Producidos pro reactancias (equipos de soldadura, hornos de arco...)

Los transitorios Sobretensiones por impulsos acopladas en los circuitos eléctricos. Fuentes: Rayos. Fallos de conexión a tierra Fallos en la conmutación

Los transitorios

Descargas electrostáticas Impulsos de corriente que recorren un objeto cuando estando conectado a masa entra en contacto con otro cuyo potencial respecto a masa es elevado.

Descargas

Fuentes de perturbaciones

Alumbrado fluorescente Fuentes de alumbrado que funcionan según el principio de arco eléctrico que se apagan y encienden alternativamente Las perturbaciones que producen son de baja frecuencia, por lo que se acoplan a la instalación por conducción.

Conmutación de cargas inductivas Aparatos de conmutación por contactos secos. Tipo de carga: Resistiva: casi no generan perturbación. Inductiva: en régimen estable no generan perturbación. Al abrir el circuito genera una sobretensión y una oscilación de la tensión

Conmutación de cargas inductivas por semiconductores Producen elevados gradientes de tensión en las bornas del circuito. Emiten: Armónicos de baja frecuencia. Transitorios de baja y alta frecuencia. Parasitan aparatos sensibles: sistemas de medida, receptores de radio, teléfonos...

Motores eléctricos Constituyen una fuente importante de perturbaciones conducidas y/o radiadas. En funcionamiento normal, las perturbaciones dependen del tipo de motor: Inducción (asíncronos) poco perturbadores, producen caída de V en el arranque Los que tienen colector de delgas generan muchos transitorios.

Soldadura por puntos Debido a la alta corriente utilizada se generan fuertes campos magnéticos que pueden provocar el mal funcionamiento de aparatos que contengan inductores.

Otros tipos de perturbaciones

Perturbaciones prolongadas de BF en radiación Campos de fuga de los transformadores Radiación de las líneas de energía aéreas Calefacción eléctrica por el suelo Corrientes de fuga a tierra Bobinas deflectoras de los tubos catódicos Hornos de inducción.

Perturbaciones transitorias de BF en radiación Cortocircuitos. Reenganche de líneas aéreas Flashes electrónicos. Rayos.

Modos de transmisión Los modos de actuación de las perturbaciones electromagnéticas sobre los elementos se llaman acoplamientos

Acoplamiento por impedancia común Es el efecto de una corriente sobre un conductor Atenuación: Disminuyendo la impedancia común Reduciendo las corrientes parásitas que por él circulen

Acoplamiento por efecto del cuerpo Es el efecto de una ddp variable entre un conductor y la masa más próxima. Atenuación: Disminuir la capacidad parásita del circuito Reducir las variaciones bruscas de ddp entre tarjeta y masa.

Acoplamiento por diafonía capacitiva Efecto de una corriente variable de un conductor sobre otro paralelo a él. Atenuación: Disminuir la inductancia mutua. Limitar las rápidas variaciones de la corriente en el circuito culpable.

Acoplamiento campo a cable Efecto de un campo eléctrico variable sobre un conductor Atenuación: Reducir el efecto antena del cable víctima. Blindar el campo culpable.

Acoplamiento campo a bucle Efecto de un campo magnético variable en un bucle. Atenuación: Disminuir la superficie del bucle víctima. Disminuir el campo magnético culpable.

Efecto de las perturbaciones sobre los circuitos digitales

Margen de inmunidad en tensión La diferencia entre la tensión de salida y la tensión de basculamiento de entrada define el margen estático de la lógica. Inmunidad en corriente de salida Fenómeno de bloqueo

Cómo evitar las perturbaciones Ciertos defectos pueden ser temporalmente aceptados, pero otros son inaceptables pudiendo causar daños en los equipos o personas.

Soluciones Diseño del circuito impreso Interconexión de masas Elección de componentes electrónicos Realización de blindajes

Cable coaxial Se compone de dos conductores concéntricos, la finalidad del externo es hacer de pantalla para hacer al cable poco sensible a interferencias

Calidad del servicio eléctrico El flicker o parpadeo: es un disturbio de la amplitud de la tensión que se percibe entre otras cosas por fluctuaciones de la luz en las lámparas.

El flicker Flicker de breve término (Pst): el lapso debe ser suficientemente largo para que un observador perciba el flicker. Flicker de largo término (Plt): hay aparatos para los que el flicker de breve término no es suficiente.

Deformaciones de la tensión En general se considera una onda perfectamente sinusoidal

La amplitud El comportamiento de la carga depende de la amplitud de la tensión. Interesan cargas alimentadas a tensión constante. Es conveniente separar distintos equipos por su sensibilidad a los disturbios de la red.

Subarmónicos e interarmónicos La relación entre la amplitud de los armónicos y la deformación global, depende de la magnitud de cada armónico y de la fase relativa entre ellos. Los sistemas de control en ciertas circunstancias presentan realimentación positiva pueden ser responsables de fenómenos interarmónicos.

Las tormentas electromagnéticas y la bomba E

Las tormentas electromagnéticas Debido a las explosiones solares, y a la casi total ionización del material solar, se producen nubes de gas magnetizado que tardan entre 1 y 4 días en llegar a la tierra y cuando llegan pueden producir alteraciones muy intensas en nuestro entorno magnético.

La bomba E Artilugio militar de bajo coste que en el momento de su explosión produce una tormenta magnética extremadamente intensa pero de muy corta duración, por lo que en cuestión de segundos todos los aparatos electrónicos quedan inutilizados.

Normas medios y pruebas

Compatibilidad Electromagnética conducida y radiada: Test CEM de desarrollo o precalificación equipos: Inmunidad y perturbaciones radiadas y conducidas: Normas Europeas. EN 300-330 Normas GAM EG 13 y MIL STD 461/462 Medidas normativas siguiendo las normas europeas Inmunidad a descargas electrostáticas (CEI 1000.4.2) Inmunidad a perturbaciones radiadas (CEI 1000.4.3) Inmunidad a transitorios rápidos en salve (CEI 1000.4.4) Inmunidad a ondas de choque (CEI 1000.4.5), Inmunidad a perturbaciones conducidas (CEI 1000.4.6) Inmunidad a campos magnéticos, frecuencia red (CEI 1000.4.8) Inmunidad al campo magnético de impulsos (CEI 1000.4.9) Inmunidad al campo magnético oscilatorioamortiguado (CEI 1000.4.10) Inmunidad a las perturbaciones de la red (CEI 1000.4.11) Inmunidad a las radiaciones de los teléfonos portátiles (900 MHz) Medida de las perturbaciones radiadas y conducidas producidas por: Aparatos industriales, científicos y médicos a RF (EN 55011) Aparatos electrodomésticos, útiles y aparatos eléctricos (EN 55014) Aparatos de tratamiento de la información (EN 55022) Medidas de las perturbaciones producidas en  las redes de alimentación por los aparatos electrodomésticos y  análogos (EN 60555) Medidas de perturbaciones et inmunidad para los aparatos electromedicales (EN 60601-1-2) Estas medidas  son efectuadas en cámara semianecoica faradizada  para la CEM (9,3x5,0x6,2m3).

Pruebas Descargas electrostáticas. Inmunidad conducida CEI 61000-4-4 CEI 61000-4-5 CEI 61000-4-6 CEI 61000-4-11 CEI 61000-4-12 Inmunidad radiada

Conclusión La introducción de la electrónica en un gran número de aplicaciones obliga a tener en cuenta una nueva dificultad la CEM. Asegurar un buen funcionamiento en un medio y no producir el aparato perturbaciones son dos imperativos de la calidad del servicio.

Bibliografia y direcciones de interés www.Schneiderelectric.es www.paca.drive.gouv.fr www.tecnicsuport.com www.aenor.es www.carreteros.org/entorno/une.htm www.ite.upv.es/ece.htm "La técnica: desarrollo, posibilidades y peligros" circulo de lectores, 1974. “Parasitos y perturbaciones en electrónica” Alain Charoy Cahier tecnique nº 149 “La compatibilité électromagnétique” Scheider “Practicas de accionamientos” Moises San Martín