UTN FRBA Medidas Electrónicas II COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA Rev 2 10OCT12.

UTN FRBAMedidas Electrónicas II

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA

Rev 2 10OCT12

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIIntroducción

DEFINICIÓN (según la normativa internacional recogida en el Informe Técnico de la Comisión Electrotécnica Internacional 61000-1-1) : "la capacidad de cualquier aparato, equipo o sistema para funcionar de forma satisfactoria en su entorno electromagnético sin provocar perturbaciones electromagnéticas sobre cualquier cosa de ese entorno".

EMI (Electromagnetic Interference): Emisiones generadas por el equipo que pueden afectar el funcionamiento de otros equipos.

EMS (Electromagnetic Suceptibility): Es la capacidad del equipo de funcionar en un ambiente que presenta interferencia generada por otros equipos

EMC

EMS EMI

El equipo que cumple con los aspectos de compatibilidad electromagnética es capaz de funcionar bajo interferencias sin producirlas.

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIEMC - Mecanismo

• Se habla de interferencia cuando una señal (o ruido) produce un mal funcionamiento del equipo.• El diseño para EMC se basa en minimizar las emisiones, minimizar los medios de acoplamiento y maximizar la inmunidad a las perturbaciones.• El analisis de EMC se realiza en el dominio frecuencial

Fuente deinterferencia

Víctima

Medio de acoplamiento

Conducido Radiado - Lineas de señal - Magnetico - Lineas de alimentacion - Electrico - Onda plana

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIEMC - Mecanismo

Fuentes de interferenciaInternas (generadas en el mismo equipo)Externas

Naturales (Fenomenos ambientales, ESD)Artificiales

Según el tipo de acoplamiento existen 2 grandes grupos:

Conducido Radiado

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIEMC

La problemática de la EMC puede abordarse desde los siguientes puntos:

DiseñoComprende todos los puntos a tener en cuenta durante el diseño del equipo de forma de garantizar que el mismo no presentará problemas de compatibilidad.

NormativaComprende las normas, ensayos y legislaciones que garantizan que el equipo presenta determinado nivel de compatibilidad.

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIEMC

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIEMC – Etapas de diseño

UTN FRBAMedidas Electrónicas IINormativa EMC

Estructura de las principales organizaciones generadoras de standards

IEC: International Electrotechnical Comission.

TC77: Technical comission 77

CISPR: Special Comitee of radio interference

ETSI: European Telecom Standard Institute

CENELEC: European comitee for electrotechnical standarization

CEN: Europan standard non-electrical

ACEC: Advisory comitee in EMC

EN: European Norm

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIMarco Regulatorio

En cada país o región existen organismos encargados de regular la compatibilidad electromagnética.

FCC: Federal communication commision (USA) CNC: Comision Nacional de comunicaciones ( ARG) EC: European Commission ( EC ó ECC ó EU ; European community, European Comercial community, European Union respectivamente son

equivalentes.) Estos organismos generan normas generales o específicas obligatorias, y recurren a los organismos técnicos para definir los aspectos tecnicos de las mismas. Los organismos técnicos generan las normas sin carácter obligatorio


Para el caso de la UE, se creó la directiva EMC Todos los productos que cumplen con la directiva pueden comercializarse dentro de la UE. La directiva es general y solo pide cumnplir con Ciertos requerimientos esenciales. Los aspectos tecnicos particulares se detallan en las normas armonizadas. Es responsabilidad del fabricante realizar las pruebas de compatibilidad y declarar que el equipo cumple con los requerimientos de las normas armonizadas. Esto le permite usar el logo CE en el quipo. Algunos casos ( como el automotivo) requieren que las pruebas las realice un laboratorio certificado.

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIClasificación de ensayos


Las mediciones se realizan usando:Receptores EMI con detectores de cuasi-pico y promedio de acuerdo con CISPR 16-1.

Line Impedance Stabilization Network (LISN).- debe definir la impedancia vista desde el EUT y del puerto de telecomunicaciones durante la medición de las perturbaciones. Debe permitir el normal funcionamiento del EUT y para este fin se interpondrá en el cable de señal entre el EUT y cualquier equipo auxiliar/asociado (AE) o carga requerida para ejercitar al EUT.

Emisión Conducida


ISN para usar con un par balanceado sin apantallar (CISPR 22©) ISN para usar con2 pares balanceados sin apantallar (CISPR 22©)

El LISN es también llamado AMN (artificial mains network). El tipo más usado de LISN es el definido en CISPR 16-1 y presenta una impedancia equivalente a 50 Ω en paralelo con 50 μH entre cada línea y tierra (red V) en el rango de 9 KHz a 30 MHz.

Las funciones del LISN son:• Proporcionar una impedancia definida en RF en el punto de medición.• Acoplar el punto de medición con la instrumentación a emplear (50 Ω).• Aislar el circuito bajo ensayo de las señales interferentes provenientes de la alimentación de energía.

UTN FRBAMedidas Electrónicas IICE- Setup


R&S : EMI Tester Receiver ESS

Artificial Mains Network ESH2 Z5


Deben realizarse con un receptor de cuasi-pico en el rango de frecuencia de 30 MHz a 1.000 MHz.

El receptor de interferencia debe tener detector de cuasi pico y el ancho de banda de 6 dB de acuerdo a CISPR 16-1.

La antena se ajustará entre 1 m y 4 m de altura sobre el plano de tierra y se variará la polarización (horizontal y vertical) de forma de encontrar la máxima intensidad de campo.

Se podrá variar el azimut de la antena-EUT y se rotará el EUT. Si esto no fuera posible se medirá alrededor del mismo.

El sitio de medición debe ser validado de acuerdo a los requerimientos de CISPR 16-1. Además de OATS (Open Area Test Site) se pueden emplear lugares alternativos ( camaras anecoicas)

RE - Emisión Radiada


El lugar de medición debe ser plano, libre de estructuras reflectantes y cables aereos así como tener las dimensiones adecuadas a fin de proveer la separación entre la antena y EUT. Debe contar con un plano de tierra.El EUT se montará en una mesa no metálica de 0,8 m de altura sobre el plano de tierra. Los equipos dispuestos para el piso, se colocarán sobre el plano de tierra con hasta 12 mm de aislación

Site mínimo de medición (CISPR 22©) Tamaño mínimo del plano de tierra (CISPR 22©).

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIComponentes de incertidumbre

en la medición de emisión radiada

Incertidumbre en la medición de emisión radiada (CISPR 16©)


Ensayos de inmunidadIEC 1000-4 – Electrical fast transient/Burst immunity test

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIPara aplicar en los puertos de alimentación

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIClamps


Ensayos de inmunidadIEC 1000-4 – Electrical fast transient/Burst immunity test


3.1 Switching transientsSystem switching transients can be separated into transients associated with:a) major power system switching disturbances, such as capacitor bank switching;b) minor switching activity near the instrumentation or load changes in the power distributionsystem;c) resonating circuits associated with switching devices, such as thyristors;d) various system faults, such as short circuits and arcing faults to the earthing system of theinstallation.

3.2 Lightning transientsThe major mechanisms by which lightning produces surge voltages are the following:a) a direct lightning stroke to an external circuit (outdoor) injecting high currents producingvoltages by either flowing through earth resistance or flowing through the impedance ofthe external circuit;b) an indirect lightning stroke (i.e. a stroke between or within clouds or to nearby objectswhich produces electromagnetic fields) that induces voltages/currents on the conductorsoutside and/or inside a building;c) lightning earth current flow resulting from nearby direct-to-earth discharges coupling intothe common earth paths of the earthing system of the installation.The rapid change of voltage and flow of current which may occur when a protector is excitedmay couple into internal circuits.

Ensayos de inmunidadEN 61000-4-5 Impulse voltage


Esquema del generador 1,2/50 us y 8/20 us



Esquema del generador 10/700



IEC 61000-4-2: Testing and measurement techniques – Electrostatic discharge inmunity test.

Su origen data de la norma IEC 801-2. Especifica requerimientos de inmunidad y métodos de ensayos para descargas electroestáticas (ESD). El objetivo de la misma es establecer un ensayo común y reproducible para evaluar la performance del equipamiento bajo ensayo (EUT) sujeto a ESD.

Los ensayos requeridos por esta norma pueden ser destructivo para el dispositivo bajo ensayo.

Los niveles están basados en valores experimentales, de acuerdo con los valores típicos que los seres humanos provocan sobre el equipamiento. La forma de onda adoptada y los niveles de ensayo especificados. El caso marcado con X es un nivel que puede ser especificado de común acuerdo entre ambas partes (ej. fabricante y comprador).

Ensayos de inmunidadDescargas Electrostáticas



Descarga de contacto Descarga en aire

Nivel

Tensión de ensayo (kV) Nivel Tensión de ensayo (kV)

1 2 1 2

2 4 2 4

3 6 3 8

4 8 4 15

X Especial X Especial

Para realizar el ensayo se utiliza un generador de ESD

DC

Llave dedescargaRdRc

Cs

Parámetro Rango

Cs+Cd 150 pF ± 10 %

Rd 330 Ω ± 10 %

Rc 50 M Ω – 100 M Ω

Tensión de salidaDescarga de contacto: más de 8 kV (nominal)Descarga atmosférica: más de 15 kV (nominal)

Tolerancia en la tensión de salida ± 5 %

Polaridad de la tensión de salida Configurable, positiva o negativa.

Holding time Al menos de 5 s

Modo de operación de descarga Descarga simple, tiempo entre descargas de al menos 1 s.



Su origen se remonta a la norma IEC 801-3. Esta norma establece niveles y procedimientos de ensayo requeridos para evaluar la performance de equipos eléctricos/electrónicos cuando están sometidos a campos electromagnéticos de RF.

Niveles para ensayo de propósito general(80 MHz – 1000 MHz)

Niveles para ensayo de protección frente a emisiones de RF de Telefonía digital.(800 MHz - 960 MHz y 1,4 GHz - 2,0 GHz)

Nivel Intensidad de campo (V/m)

Nivel Intensidad de campo (V/m)

1 1 1 1

2 3 2 3

3 10 3 10

X Especial 4 30

X Especial

La norma establece que estos campos radiados deberán ser modulados en AM (80%) por medio de un tono de 1KHz

IEC 61000-4-3: Testing and measurement techniques Radiated, radio-frecuency, electromanetic field inmunity test.

Ensayos de inmunidadInmunidad Radiada


Calibración del campo

Ensayos de inmunidadInmunidad Radiada


Ejemplo de instalación típica (IEC 61000-4-3©)

La norma IEC 61000-4-3 usa el concepto de “área uniforme”, que consiste en un plano vertical hipotético (1,5 m x 1,5 m: grilla de 16 puntos – mínimo 0,5 m x 0,5 m: grilla de 4 puntos) en el cual las variaciones de campo son aceptablemente pequeñas

(-0dB a +6dB del valor nominal sobre el 75 % de la superficie).

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIInstrumentos de medición

Tipos de Instrumentos:

Banda Ancha

Banda Angosta

UTN FRBAMedidas Electrónicas IIReferencias:

http://www.compliance-club.com/http://www.inti.gov.ar/electronicaeinformatica/emc/pdf/EMCMAYO07.pdfhttp://www.richtec.com.tw/driver/drivers/AFJ%20LISN%20.pdf

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