Interferențe electromagnetice în ciuda ecranării: posibile cauze

Problemele de compatibilitate electromagnetică (EMC) apărute la nivelul utilajelor și sistemelor sunt, de regulă, dificil de diagnosticat. Acestea se pot manifesta prin erori sporadice ale senzorilor, erori inexplicabile ale magistralelor de câmp sau funcționări neregulate ale servosistemelor de acționare. Cauza este adesea reprezentată de nivelul perturbațiilor electromagnetice din sistemele moderne. Convertizoarele de frecvență și motoarele funcționează cu fronturi de comutație rapide, în timp ce sistemele de viziune, componentele IO-Link și comunicațiile Industrial Ethernet funcționează simultan. În aceste condiții, este esențial ca ecranarea, împământarea și pozarea cablurilor să fie realizate corect și consecvent.

Compatibilitatea electromagnetică depinde de suprafețele de contact, de punctele de tranziție și, mai ales, de impedanță. Prin impedanță se înțelege rezistența totală pe care un conductor sau o componentă electrică o opune curentului alternativ, aceasta fiind determinată de rezistența ohmică, inductanță și capacitate.

O întrebare frecventă în rândul utilizatorilor este dacă ecranul cablului trebuie conectat la ambele capete sau numai la unul dintre acestea. Răspunsul depinde de tipul perturbațiilor care trebuie limitate. În aplicațiile industriale predomină curenții de perturbație de înaltă frecvență. De regulă, aceștia pot fi reduși cel mai eficient atunci când ecranul este conectat la ambele capete. Un ecran conectat la un singur capăt nu poate asigura în mod fiabil disiparea acestor curenți, ceea ce crește riscul ca respectivele cabluri să genereze perturbații electromagnetice sau ca acestea să se cupleze cu cablurile învecinate.

În cazul semnalelor analogice de joasă frecvență și cu sensibilitate ridicată, conectarea ecranului la un singur capăt poate fi adecvată în anumite situații, pentru a evita formarea buclelor de masă. În sistemele moderne este însă preferată o altă abordare: realizarea corespunzătoare a unui sistem de echipotențializare și a unei conexiuni bine definite a ecranului. Această abordare reprezintă un element esențial pentru asigurarea unei compatibilități electromagnetice stabile, în special în cazul utilajelor modulare.

Eficiența unui ecran depinde însă în mod direct de modul în care este realizată conexiunea acestuia. O eroare frecventă de instalare este așa-numita conexiune de tip „pigtail”. În acest caz, ecranul este separat, răsucit sub forma unui conductor și apoi conectat la împământare. Această soluție este problematică la frecvențe înalte, deoarece conductorul introduce o inductanță suplimentară în circuit, diminuând astfel eficiența ecranării. O alternativă mai eficientă constă în realizarea unei conexiuni la 360°, cu contact pe întreaga circumferință a ecranului, prin intermediul presetupei EMC, al clemelor de ecranare sau al suporturilor de ecranare montate pe o bară de conectare a ecranelor, de preferință direct pe o suprafață de montaj conductoare. Ca regulă generală, conexiunea trebuie să fie cât mai lată și cât mai scurtă. În plus, suprafețele de contact trebuie să asigure o conexiune electrică fiabilă. Straturile de vopsea, oxidarea sau impuritățile pot reduce semnificativ eficiența ecranării.

În construcția tablourilor electrice, cablurile pentru motoare reprezintă unele dintre cele mai importante surse de perturbații electromagnetice. Prin urmare, se recomandă utilizarea unei ecranări corespunzătoare, cu o conexiune bine definită la ambele capete, realizată cât mai aproape posibil de ieșirea convertizorului de frecvență și de motor sau, după caz, de conector. De asemenea, este necesară realizarea corespunzătoare a conexiunii conductorului de protecție (PE) și a legăturii de echipotențializare. În cazul în care ușa tabloului electric, suprafața de montaj, bara PE și corpul utilajului nu sunt conectate corespunzător, eficiența ecranării este limitată, chiar dacă ecranul cablului este conectat corect.

Modul de instalare are, de asemenea, un rol esențial: cablurile de alimentare, de semnal și de date trebuie pozate separat. Pozarea acestora în paralel, în același canal de cabluri, crește semnificativ riscul de cuplare a perturbațiilor electromagnetice. Atunci când intersectarea cablurilor nu poate fi evitată, experiența practică arată că realizarea intersecțiilor la un unghi de 90° contribuie, de regulă, la reducerea riscului de interferențe. Respectarea acestor principii în timpul instalării poate preveni numeroase probleme de compatibilitate electromagnetică și poate îmbunătăți în mod semnificativ disponibilitatea sistemului.