INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS La Compatibilidad Electromagnética (EMC) se ocupa del estudio de las condiciones que permiten que sistemas eléctricos y electrónicos funcionen en coexistencia armoniosa. Perturbación Electromagnética es cualquier fenómeno Electromagnético que pueda degradar el funcionamiento de un dispositivo o equipo o pueda afectar adversamente a la materia viva o inerte. Interferecia Electromagnética (EMI) es la degradación en el funcionamiento de un dispositivo, equipo o sistema debida a una perturbación Electromagnética. Si está en el rango de radiofrecuencias y es capaz de causar degradación en la recepción de una señal se denomina Interferencia de radio frecuencia (RFI) Aplicaciones • • • • • Sistemas militares Protección de microchips contra descargas electrostáticas Problemas causados por la continua expansión de la utilización legal o ilegal del espectro de RF Problemas debidos a emisiones de radio que puedan alterar los potenciales en regiones con sustancias inflamables Seguridad en sistemas informáticos COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 1 DEFINICIONES BÁSICAS El IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ha definido formalmente Compatibilidad Electromagnética: habilidad de un dispositivo, equipo o sistema de funcionar en su entorno Electromagnético sin introducir perturbaciones Electromagnéticas intolerables a nada que esté en el mismo. Susceptibilidad Electromagnética: Falta de habilidad de de un dispositivo, equipo o sistema de funcionar sin degradación en presencia de una perturbación Electromagnética. Inmunidad a una perturbación: Habilidad de un dispositivo, equipo o sistema de funcionar sin degradación en presencia de una perturbación Electromagnética. Nivel de compatibilidad Electromagnética: Máximo nivel de una perturbación Electromagnética dada a que se prevé que puede ser sometido un dispositivo, equipo o sistema. Nivel de inmunidad: Máximo nivel de una perturbación Electromagnética dada que soporta un dispositivo, equipo o sistema manteniendo su operatividad. Límite de inmunidad: Nivel de inmunidad especificado. Margen de inmunidad: Diferencia entre el límite de inmunidad y el nivel de compatibilidad. Margen de compatibilidad Electromagnética: Razón entre el nivel de inmunidad y un nivel de perturbación dado. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 2 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 3 FUENTES DE PERTURBACIÓN EM NATURALES: Tormentas eléctricas • • • • Al incidir un rayo sobre un conductor se provocan sobretensiones del orden de 100--200 KV con relación a tierra. Las corrientes en la superficie de la tierra pueden inducir corrientes en cables próximos. Las nubes cargadas de las tormentas generan gradientes de potencial cerca de la superficie del orden de 1--10 . Al caer el rayo se producen transitorios. Los cambios rápidos de corriente a lo largo del canal de descarga emite radio--frecuencia en un rango de 10--100 MHz. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 4 FUENTES DE PERTURBACIÓN EM ARTIFICIALES • Descargas electrostáticas: Mediante rozamiento (10--25 KV). Daños: a microchips, explosiones en entornos de vapores inflamables, etc. • Pulsos nucleares Electromagnéticos: Al explotar una bomba atómica se genera radiación X y que al chocar con capas ionizables de la atmósfera generan corrientes eléctricas a dos altitudes distintas. Daños: redes de alimentación eléctrica y de comunicaciones. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 5 • Sistemas eléctricos y electrónicos: Son los medios de contaminación Electromagnética más usuales. Por orden de importancia: 1. Sistemas automotores: Alternadores, motores eléctricos, sistemas de ignición. 2. Sistemas de distribución de corriente: líneas de tensión, subestaciones de AC y DC, centrales eléctricas. 3. Equipos industriales: soldadores, calentadores, hornos de microondas, gruas, osciladores, equipos digitales (informáticos), etc. Dentro de estos equipos las fuentes de ruido principales son: 1. Trenes de pulso de alta frecuencia en sistemas digitales. 2. Osciladores de alta frecuencia. 3. Transitorios causados por simples conexiones y desconexiones. Radio transmisores: Crean un ambiente de radio--frecuencia difícil de controlar por su rápidaexpansión, tanto legal como ilegal 4. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 6 • Variaciones de voltaje en los cables de suministro: Variaciones de baja frecuencia debidas a las cargas conectadas a la red de suministro y a los fallos en el suministro. Variaciones en la forma senoidal del suministro. Variaciones de alta frecuencia (transitorios de apagado/encendido) COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 7 IDENTIFICACION DE PROBLEMAS 1. Frecuencia de aparición del problema y coincidencia de la frecuencia de aparición con la de la fuente de ruido 2. Frecuencias de emisión relevantes 3. Si está caracterizado el ruido por una relación de ancho de banda estrecho o ancho cuando actúa como receptor. 4. Si son los niveles de perturbación suficientes para causar daños a los sistemas expuestos en la primera exposición o tras sucesivas exposiciones. 5. Técnicas simples para evitar interferencias: 6. Alejar el circuito de la fuente (interacción entre ambos radiativa; si es conductiva no funciona tan bién). 7. Si el acoplamiento está polarizado, un cambio en la orientación minimiza el mismo. 8. Uso de barreras entre los sistemas: filtros, pantallas, etc. 9. Diseñar el sistema afectado para que tenga menos sensibilidad a la perturbación. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 8 REGULACIONES DE EMC Organismos internacionales: • CISPR (Comité International Special des Perturbations Radioelectriques): surgió en 1933 a partir de la IEC (International Electrotechnical Comission) auspiciada por la ONU. Aceptan sus normas 44 paises • USA: FCC (Federal Communications Commission) • Unión Europea: CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique). Acepta los standares de la CISPR. Reune a los comités técnicos de 17 paises (trabaja coodinadamente con el ETSI (European Telecommunications Standard Institute) en materias de telecomunicación. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 9 REGULACIONES DE EMC COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 10 El CENELEC emite normativas que deben cumplir los equipos que se pueden comercializar libremente en la Unión Europea. La más famosa es la 89/336/EEC de 3 de Mayo de 1989 que cubre casi todos los aparatos eléctricos y electrónicos y que entró en vigor en la Comunidad Europea en 1992. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 11 Estándares aceptados en la normativa 89/336/EEC Empresas españolas capacitadas para hacer acreditaciones TECNOS AENOR LGAI CETECOM LCOI INTA ALCATEL etc. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 12 EQUIVALENCIAS COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 13 MÉTODOS DE TESTEO Para verificar el cumplimiento de las normativas se realizan cuatro tipos de tests 1. Tests CE (Conducted Emission): Testean las corrientes que se propagan por los cables conectados al equipo bajo test. 2. Tests CS (Conducted Susceptibility): Testean el efecto de corrientes inyectadas en los cables conectados al equipo sobre el funcionamiento del mismo. 3. Tests RE (Radiated Emission): Testean los campos radiados por el equipo. 4. Tests RS (Susceptibility Emission): Testean el efecto de campos incidentes sobre el equipo. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES BÁSICAS 14