IEM conduzida, filtros e não idealidades de elementos passivos

IEM conduzida, filtros e não idealidades de elementos passivos.

Alves, M. F.                Massola Jr., J.  mfabiano@pucminas.br        jairmassolajr@yahoo.com

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Resumo: este trabalho apresenta um breve histórico sobre interferência eletromagnética (IEM) e faz uma revisão dos conceitos relacionados à mesma, bem como termos e classificações. Com o foco voltado para a IEM conduzida, apresenta os modos de condução, processo de geração, processo de condução, elementos de medição e mitigação. Uma das formas de mitigação mais utilizada é o emprego de filtros IEM. Apresentam-se, então, algumas considerações, alguns tipos, uma análise mais criteriosa dos elementos passivos empregados nestes filtros e a influência da impedância de carga na resposta em frequência dos filtros. Será mostrado que a não utilização de modelos mais completos para estes elementos pode levar a resultados completamente diferentes do esperado. Finaliza-se o trabalho apresentando-se as conclusões finais.

Palavras chave: IEM conduzida, EMI conduzida, filtros IEM.

1. Histórico [1, 2, 3, 4]

A partir da utilização da radiodifusão em escala comercial na década de 20 do século passado, começou-se a perceber a influência de ondas eletromagnéticas nos equipamentos em geral. Esta interferência foi chamada de ruído eletromagnético e começaram então a surgir os primeiros artigos técnicos e pesquisas sobre o assunto.

Na sequência, nos anos 30, foi criada na Europa a Comissão Internacional Especial para Perturbações Radioelétricas (CISPR, do francês Comité International Special des Perturbations Radioelectriques) e foram definidos técnicas de medição e testes de performance para o chamado ruído de áudio.

Na década de 40, em função de interferências em radares e sistemas de navegação marítimos e aéreos definiu-se o termo interferência eletromagnética. Até então os problemas eram originados em sua maioria pela interferência irradiada, mas nos anos 50, 60 e 70 com a invenção dos transistores, circuitos integrados e microprocessadores, o problema tomou dimensões maiores devido à introdução destas novas fontes de interferência. Passou-se, então, ao conhecimento de interferências conduzidas.

Nos anos 70 foi criada nos Estados Unidos a Comissão Federal  de Comunicações (FCC, do inglês Federal Communications Commission). Com o grande aumento de problemas a CISPR se subdividiu em diversas subcomissões para um melhor estudo do problema. Nesta época, a IEM foi utilizada como instrumento de guerra pelos Estados Unidos no Vietnã, os quais se utilizaram de potentes transmissores gerando apenas ruído em território vietnamita impossibilitando a comunicação do inimigo.

Alguns anos depois, na década de 80, o ônibus espacial Columbia instalava um satélite de comunicação americano, o qual, além de sua função inerente, possuía também a capacidade de bombardeamento eletromagnético no território russo com a finalidade de  impedimento de comunicações e desvios de rotas de mísseis.

A partir dos anos 90, com a popularização dos semicondutores e suas aplicações houve uma disseminação de cargas geradoras de IEM, entre as quais se podem citar os eletroeletrônicos, as fontes chaveadas e inversores de frequência.

Atualmente o problema é bem conhecido e existem diversas normas e órgãos internacionais que padronizam e normatizam (ANSI, EUA; CEN, Europa), certificam (UL, EUA; CSA, Canadá; CE, Europa) e regulamentam (FCC, EUA; CISPR, Europa; VCCI, Japão) a IEM.

1. Definições

As definições são muito importantes para um entendimento de um determinado assunto. A seguir apresentam-se os termos mais comuns utilizados no estudo de IEM [5]:

Meio eletromagnético – é a totalidade dos fenômenos eletromagnéticos que ocorrem em um dado local.

Distúrbio eletromagnético – é qualquer fenômeno eletromagnético que pode degradar a performance de um dispositivo.

Interferência eletromagnética – é a degradação na performance de um dispositivo.

Compatibilidade eletromagnética – é a capacidade de um dispositivo de operar satisfatoriamente em um meio eletromagnético sem ser interferido e sem introduzir indesejáveis distúrbios eletromagnéticos.

Emissão eletromagnética – é fenômeno pelo qual a energia emana de uma fonte.

Degradação de performance – é uma falha indesejável na performance operacional de um dispositivo.

Rádio interferência – é a degradação na recepção de um sinal recebido causado por um distúrbio eletromagnético que possui componente dentro do espectro de rádiofrequência.

Imunidade a um distúrbio – é a característica de um dispositivo de operar sem degradação na presença de um distúrbio eletromagnético.

Susceptibilidade eletromagnética – é a falta de proteção de um dispositivo para operar sem degradação na presença de um distúrbio eletromagnético.

Nível de emissão – é o nível de um dado distúrbio eletromagnético emitido por um dispositivo medido por um determinado método.

Limite de emissão – é o nível máximo de emissão admissível por um dispositivo.

Nível de imunidade – é o nível de um dado distúrbio eletromagnético incidente por alguma forma em um dispositivo sem ocorrer nenhum grau de degradação no funcionamento.

Limite de imunidade – é o mínimo de imunidade requerido para um dispositivo.

Margem de emissão – é a razão entre o nível de compatibilidade eletromagnética e o limite de emissão.

Margem de imunidade – é a razão entre o limite de imunidade e o nível de compatibilidade eletromagnética.

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