O que é Interferência Eletromagnética?

O que é Interferência Eletromagnética?

Definição de Interferência Eletromagnética

A interferência eletromagnética (EMI) é definida como uma perturbação afetando um circuito elétrico devido à indução ou radiação eletromagnética.

A interferência eletromagnética (EMI) é definida como uma interrupção em um circuito elétrico devido à indução eletromagnética ou radiação eletromagnética externa. Ocorre quando os campos eletromagnéticos de um dispositivo interferem com outro dispositivo.

As ondas eletromagnéticas (EM) são criadas quando um campo elétrico interage com um campo magnético. Elas viajam a uma velocidade de 3,0 × 10^8 m/s no vácuo. As ondas EM podem se mover através do ar, água, sólidos ou até mesmo no vácuo.

A figura abaixo mostra o espectro EM usado para representar diversos tipos de energia EM de acordo com suas frequências (ou comprimentos de onda). A EMI é enfrentada por todos nós em nosso dia a dia e espera-se que enfrente uma inflação exponencial no futuro devido ao crescente número de dispositivos sem fio e padrões, incluindo celulares, GPS, Bluetooth, Wi-Fi e comunicação de campo próximo (NFC).

A EMI pode ocorrer em uma ampla faixa do espectro eletromagnético, incluindo frequências de rádio e micro-ondas. Ela perturba outros dispositivos elétricos. Qualquer dispositivo com correntes elétricas em rápida mudança pode produzir emissões eletromagnéticas.

Portanto, a emissão de um objeto "interfere" com a emissão de outro objeto. Quando uma EMI interfere com outra, resulta na distorção dos Campos Eletromagnéticos. A radiação eletromagnética pode interferir e perturbar um ao outro, mesmo que não estejam na mesma frequência. Essa interferência pode ser ouvida em rádios quando as frequências são trocadas e na TV quando o sinal fica distorcido, a imagem se torna perturbada. Portanto, no espectro de frequência de rádio, a EMI também é conhecida como Interferência de Frequência de Rádio.

A EMI pode facilmente afetar o funcionamento de um dispositivo eletrônico. Em geral, já que há um fluxo de eletricidade pelos circuitos nos dispositivos eletrônicos, tende a criar alguma quantidade de radiação eletromagnética. A energia criada pelo dispositivo 1 é propagada pelo ar como radiação ou acoplada aos cabos do dispositivo 2. Isso resulta no mau funcionamento do dispositivo 2. A energia do dispositivo 1 que interfere com a operação do dispositivo 2 é conhecida como Interferência Eletromagnética.

Causas da EMI

A EMI pode vir de várias fontes, incluindo eventos naturais como raios e fontes feitas pelo homem, como equipamentos industriais.

• Transmissão de TV

• Rádio AM, FM e Satélite

• Tempestade magnética solar

• Relâmpago que dispara com alta voltagem e alta corrente

• Radar de aeroporto, Descarga Eletrostática e Ruído Branco

• Fontes de alimentação em modo de comutação

• Soldadores a arco, Escovas de motor e Contatos Elétricos

Tipos de EMI

EMI Feita pelo Homem

A EMI feita pelo homem ocorre de outro dispositivo eletrônico fabricado. Este tipo de interferência ocorre quando dois sinais ficam próximos um do outro ou quando múltiplos sinais passam por um dispositivo na mesma frequência. Um bom exemplo é quando o rádio no carro pega duas estações simultaneamente.

EMI Natural

Este tipo de EMI também afeta os dispositivos, mas não é feito pelo homem, mas sim a EMI ocorre devido a fenômenos naturais na Terra e no espaço, como Raios, Tempestades Elétricas, ruído cósmico, etc.

O segundo método de classificação é baseado na duração da EMI. Duração da interferência significa o período de tempo durante o qual o dispositivo experimenta a interferência.

EMI Contínua

Quando uma fonte emite EMI continuamente, é conhecida como EMI contínua. A fonte pode ser feita pelo homem ou natural. A EMI ocorre devido a um mecanismo de acoplamento longo existente entre a fonte de EMI e o receptor. Este tipo de EMI surge de fontes como um circuito que emite um sinal contínuo.

EMI Impulsiva

Estes tipos de EMI ocorrem por uma duração muito curta, como pulsos. Portanto, é conhecida como EMI impulsiva. A fonte pode ser natural ou feita pelo homem, como o tipo contínuo de EMI. Boas exemplos para entender são os ruídos ouvidos de interruptores, iluminação, etc., que emitem sinais que podem causar perturbações na tensão e na corrente.

O terceiro método de classificação é baseado na largura de banda da EMI. A largura de banda da EMI refere-se à faixa de frequência experimentada pela EMI. Com base nisso, a EMI é dividida em dois tipos: estreita e larga.

EMI Estreita

Este tipo de EMI ocorre em uma única frequência gerada por um oscilador. Também pode ocorrer devido a diferentes tipos de distorção em um transmissor. Geralmente, no sistema de comunicação, a EMI estreita desempenha um papel muito menor e pode ser corrigida facilmente. No entanto, o limite de interferência deve ser controlado dentro dos limites.

EMI Larga

A principal diferença em relação à EMI estreita é que este tipo de EMI não ocorre em uma única frequência. Ao olhar para o espectro magnético, este tipo de EMI cobre um amplo espectro e existe em diferentes formas. A fonte pode ser natural ou feita pelo homem. Um exemplo de fonte feita pelo homem é a soldagem a arco, na qual a faísca é emitida continuamente. Da mesma forma, um exemplo de fonte natural é a saída do sol para um sistema de TV por satélite.

Mecanismos de Acoplamento de EMI

O mecanismo de acoplamento de EMI ajuda a entender como a EMI é gerada pela fonte e chega ao receptor. Para corrigir os problemas que ocorrem devido à EMI, a natureza da EMI e como ela é acoplada da fonte ao receptor devem ser claramente compreendidas. Alguns tipos de acoplamento são Condução, Radiação, Capacitivo e Indutivo. Compreendendo os mecanismos de acoplamento, a EMI pode ser reduzida tomando medidas para reduzir o acoplamento e o nível de interferência.

Acoplamento por Condução

O acoplamento por condução ocorre quando as emissões de EMI viajam ao longo do condutor, fios e cabos que conectam a fonte e o receptor. Quando há condução ao longo do caminho pelo qual os sinais viajam, ocorrem emissões conduzidas, e isso é entendido como EMI conduzida. Pode aparecer ao longo das linhas de alimentação ou qualquer cabo de interconexão. A condução pode ocorrer em um dos dois modos,

Modo Comum

A EMI ocorre quando o ruído se desenvolve na mesma fase quando dois condutores são usados. Ex: +ve e -ve de um cabo de alimentação

Modo Diferencial

Quando dois condutores são usados, quando o ruído está fora de fase nos condutores, diz-se que opera no modo diferencial.

Acoplamento por Radiação

O tipo mais comum de acoplamento que ocorre quando a fonte e o receptor estão separados por uma grande distância, que é maior que um comprimento de onda. Não há contato físico entre a fonte e o receptor, pois a EMI é irradiada pelo espaço até o receptor. Portanto, quando o sinal indesejado é transferido da fonte ao receptor por meio da técnica de radiação pelo espaço, é conhecido como EMI Radiada.

Acoplamento Capacitivo

Este tipo de acoplamento é alcançado entre dois dispositivos conectados. Ocorre quando uma tensão que muda de uma fonte, transfere capacitivamente a carga para a vítima.

Acoplamento Indutivo

Quando um condutor induz interferências em outro condutor colocado próximo, com base no princípio de indução eletromagnética, produz EMI conhecida como EMI acoplada magneticamente. Em termos simples, quando um campo magnético variável está presente entre a fonte e a vítima, uma corrente suficiente será induzida no circuito da vítima. Isso resulta na transferência de sinal da fonte para a vítima.

Mecanismos de Acoplamento de EMI

A EMI pode transferir de uma fonte para um receptor através de condução, radiação, capacitivo e acoplamento indutivo.

Reduzindo a EMI

Terra

Na indústria, os sinais e as correntes de retorno são transportados usando sistemas de terra. Eles também formam referências para circuitos analógicos e digitais, protegendo humanos e equipamentos de falhas e raios. Quando a corrente flui no sistema de aterramento, causa diferenças de potencial.

Quando o raio atinge, causa uma diferença de potencial em unidades de milhares de volts. Desde o início do projeto do circuito, o sistema de terra deve ser considerado para que o sistema funcione com os requisitos de segurança necessários. Ao esboçar uma terra ou solucionar um problema de terra, é primeiro necessário determinar onde a corrente está passando.

Quando vários tipos de terras coincidem, a corrente pode não retornar pelo caminho assumido. O aterramento adequado depende de vários fatores, como as frequências e impedâncias, o comprimento do cabo necessário e questões de segurança.

O tipo mais benéfico de terra para aplicações de baixa frequência é o terra de ponto único, conforme mostrado na figura abaixo. Quando circuitos sensíveis ou cabos são usados, a conexão em série ou em cadeia deve ser evitada, pois as correntes de retorno dos três circuitos fluem pelas impedâncias comuns ligando os circuitos.

A partir da figura, vê-se que o potencial de terra do circuito 1 não é definido apenas pela sua corrente de retorno através da impedância Z1, mas também pelas correntes de retorno dos circuitos 2 e 3 através da mesma impedância. Esta influência é chamada de acoplamento de impedância comum e é um meio fundamental de acoplamento de ruído.

Para evitar esse problema, prefere-se uma conexão paralela para aterramento. É geralmente mais complicado e mais caro de implementar devido à quantidade de fiação necessária. A maioria dos sistemas utiliza uma mistura de ambas as topologias.