la cem: la compatibilidad...

Cuaderno Técnico nº 149

La CEM: la compatibilidadelectromagnética

Jacques DELABALLEFréderic VAILLANT

Cuaderno Técnico Schneider n° 149 / p. 2

La Biblioteca Técnica constituye una colección de títulos que recogen las novedadeselectrotécnicas y electrónicas. Están destinados a Ingenieros y Técnicos que precisen unainformación específica o más amplia, que complemente la de los catálogos, guías de producto onoticias técnicas.

Estos documentos ayudan a conocer mejor los fenómenos que se presentan en las instalaciones,los sistemas y equipos eléctricos. Cada uno trata en profundidad un tema concreto del campo delas redes eléctricas, protecciones, control y mando y de los automatismos industriales.

Puede accederse a estas publicaciones en Internet:

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Los autores declinan toda responsabilidad derivada de la incorrecta utilización de las informaciones y esquemasreproducidos en la presente obra y no serán responsables de eventuales errores u omisiones, ni de las consecuenciasde la aplicación de las informaciones o esquemas contenidos en la presente edición.

La reproducción total o parcial de este Cuaderno Técnico está autorizada haciendo la mención obligatoria:«Reproducción del Cuaderno Técnico nº 149 de Schneider Electric».

Frédéric VAILLANT

Diplomado en la Escuela Politécnica en 1 984(X81) y doctor en microelectrónica en 1 987(tesis preparada bajo un contrato CIFRE con laempresa Saint Gobain).

Su carrera en Merlin Gerin comienza en 1 987.

De 1 988 a 1 991 ha sido el responsable delárea de Compatibilidad Electromagnética en elCentro de Competencias en Electrónica de laDirección Técnica.

Jacques DELABALLE

Animador de la red de competencia CEM deSchneider Electric y responsable de loslaboratorios de ensayo CEM, ha participado enla actualización de este Cuaderno Técnico paralas reediciones de 1 996, 1 998 y 1 999.

Trad.: J.M. Giró

Original francés: marzo 1 999

Versión española: marzo 2 000

Cuaderno Técnico no 149

La CEM:la compatibilidad electromagnética


Compatibilidad ElectroMagnética, CEM(abreviatura) (VEI 161-01-07)

Capacidad de un aparato o de un sistema parafuncionar en su entorno electromagnético deforma satisfactoria y sin producir él mismoperturbaciones electromagnéticas intolerablespara todo aquello que se encuentra en esteentorno.

Perturbación (electromagnética)(VEI 161-01-05)

Fenómeno electromagnético susceptible decrear problemas en el funcionamiento de undispositivo, de un aparato o de un sistema, ode afectar desfavorablemente la materia viva oinerte.

Nota: una perturbación electromagnéticapuede ser un ruido, una señal no deseada ouna modificación de un medio de propagaciónen sí mismo.

Nivel de compatibilidad (electromagnética)(VEI 161-03-10)

Nivel máximo especificado de perturbacioneselectromagnéticas a que se puede someter undispositivo, aparato o sistema que funciona encondiciones particulares.

Nota: en la práctica el nivel de compatibilidadelectromagnética no es un nivel máximoabsoluto ya que, aunque debe de ser pocoprobable, puede ser superado.

Nivel de perturbación(no definido en el VEI 161)

Valor de una perturbación electromagnética deforma dada, medida en condicionesespecificadas.

Límite de perturbación (VEI 161-03-08)

Nivel máximo admisible de perturbacioneselectromagnéticas medido en condicionesespecificadas.

Nivel de inmunidad (VEI 161-03-14)

Nivel máximo de una perturbaciónelectromagnética de forma dada que actúasobre un dispositivo, aparato o sistemaparticular, sin que éste deje de funcionar con lacalidad deseada.

Susceptibilidad (electromagnética)(VEI 161-01-21)

Incapacidad de un dispositivo, aparato osistema de funcionar sin degradar la calidaden presencia de una perturbaciónelectromagnética.

Terminología

La figura 1 permite situar los diferentesconceptos citados anteriormente en términosde nivel.

Decibelio

Unidad de potencia sonora, también utilizadapara expresar razones de amplitud según larelación:

X/Xo (dB@) = 20.log10 X/Xo, con

X = amplitud medida,

Xo = amplitud de referencia,

@ = unidad de medida de X y Xo.

Se pueden ver algunos ejemplos en la tabla dela figura 2.

Susceptibilidad de los materiales(distribución estadística)

Nivel de inmunidad(valor de ensayo especificado)

Nivel de compatibilidad(valor convencional)

Nivel de emisión(distribución estadística)

Nivel

Distribución estadística

Fig. 1: Situación de los niveles de CEM.

Fig. 2: Razones de amplitud expresadas en dB.

Razón de dBamplitudes

1 01,12 11,25 21,41 32 63,2 104 125 1410 20100 401000 60


La CEM: la compatibilidad electromagnética

La CEM se ha de tener en cuenta en el estudio para la fabricación de materialeselectromagnéticos. Y también debe de tenerse en cuenta a la hora de instalarlos.Así, desde el arquitecto que diseña los edificios hasta los cableadores, sinolvidar a los ingenieros de diseño de redes y los instaladores, todos tienen algoque ver con esta disciplina de «paz»; disciplina que tiene por objeto hacer conviviren buena armonía materiales susceptibles de ser perturbados y/o deperturbaciones.

Este Cuaderno Técnico, editado y escrito por Schneider Electric es fruto de unalarga experiencia. En él se explican las perturbaciones y se aportan algunassoluciones prácticas.

Índice

1 introducción 1.1 La compatibilidad electromagnética -CEM- es un hecho, p. 6pero también una disciplina

1.2 Actualmente la CEM es indispensable p. 6

1.3 Su teoría es compleja p. 7

2 El generador de perturbaciones 2.1 Es muy importante conocer bien la fuente de las p. 8o fuente perturbaciones

2.2 Un ejemplo de fuentes permanentes de p. 9perturbaciones por conducción en electrónica de potencia

2.3 Un ejemplo de fuentes de perturbación por radiación: p. 11el cierre de aparamenta en las centrales MT y MAT

3 El acoplamiento 3.1 Diferentes tipos de acoplamiento que existen p. 12

3.2 El acoplamiento campo a cable, en modo común o diferencial p. 15

3.3 El acoplamiento por impedancia común p. 14

3.4 El acoplamiento cable a cable en tipo diferencial o diafonía p. 15

4 La víctima 4.1 Los fallos de funcionamiento p. 16

4.2 Algunas soluciones p. 16

5 La instalación 5.1 La instalación es una variable importante en la CEM p. 19global de un sistema

5.2 El diseño de la instalación p. 19

5.3 El montaje de la instalación p. 20

5.4 Ejemplos prácticos p. 20

6 Normas, medios de ensayo 6.1 Las normas p. 22y ensayos 6.2 Los medios de ensayos p. 23

6.3 Los ensayos p. 23

7 Conclusión p. 29

Anexo 1: Impedancia de un conductor en AF p. 30

Anexo 2: Las partes de un cable p. 32

Anexo 3: Ensayos hechos en los laboratorios CEM de Schneider Electric p. 32

Ensayos normativos p. 32

Ensayos fuera de las normas p. 33

Anexo 4: Bibliografía p. 34


1 Introducción

1.1 La compatibilidad electromagnética -CEM- es un hecho,pero también una disciplina

La CEM es un hecho debido a que equipos ysistemas soportan mutuamente sus efectoselectromagnéticos.

Según el vocabulario electrotécnicointernacional VEI 161-01-07, la CEM es lacapacidad de un dispositivo, equipo o sistema,de funcionar de manera satisfactoria en suentorno electromagnético sin introducir

perturbaciones en cuanto se halle en dichoentorno.

Esta definición es la misma que adopta lanorma NF C 15-100, apartado 33.

Actualmente, la CEM es una disciplina que tratade mejorar la convivencia entre elementos quepueden de emitir perturbacioneselectromagnéticas y/o de ser susceptibles depadecerlas.

1.2 Actualmente la CEM es indispensable

De hecho y desde siempre, todo aparato estásometido a diversas perturbacioneselectromagnéticas y en mayor o menor medidatodo aparato eléctrico las genera.

Estas perturbaciones se generan de diversasmaneras. En principio, las principales causasgeneradoras son variaciones bruscas demagnitudes eléctricas, tensión o corriente.

En el Cuaderno Técnico nº 141 aparece unapresentación de las perturbaciones eléctricasmás frecuentes (figura 3) en el campo de laelectrotecnia de BT. El Cuaderno Técnico nº143 trata, por otra parte, de las perturbacionesdebidas a las maniobras de la aparamenta MT(Media Tensión).

Estas perturbaciones se pueden propagar porconducción, a lo largo de los hilos de loscables, o por radiación, en forma de ondas

electromagnéticas. Las perturbacionesproducen fenómenos indeseables; dosejemplos de ello pueden ser los ruidos ychasquidos que oímos en la radio, y lasinterferencias de estas emisionesradioeléctricas en los sistemas control ymando.

En estos últimos años se han presentado unaserie de factores que dan más importancia a laCEM:

n las perturbaciones son cada vez másimportantes ya que tensiones e intensidadesvan en aumento,

n los circuitos electrónicos son cada vez mássensibles,

n las distancias entre los circuitos sensibles (amenudo electrónicos) y los circuitosperturbadores (de potencia) se reducen.

Clases Tipos Orígenes

Energéticas Picos de tensión n Conmutación de fuentesn Cortocircuiton Arranque de motores de gran potencia

Frecuencias medias Armónicos n Sistemas con semiconductores de potencian Hornos de arco

Altas frecuencias Subidas de tensión n Caídas de rayo directas o indirectasn Maniobras de aparatos de mandon Corte de corrientes de cortocircuito con aparatosde protección

Descargas electrostáticas n Descargas de la electricidad estáticaacumulada por una persona

Fig. 3: Las perturbaciones eléctricas más corrientes.


Para desarrollar sus nuevos productos,Schneider Electric ha tenido que profundizar enel estudio de la CEM para después poderaplicarla. En efecto, en la aparamenta eléctricamoderna conviven estrechamente las bajascorrientes señal y las grandes corrientes deltransporte de energía, electrónica de control ymando y electrónica de potencia.

La CEM es, pues, un criterio fundamental quese ha de respetar en todas las fases dedesarrollo y fabricación de productos (figura 4),pero también en las fases de instalación y decableado.

Actualmente además, las normas tienen encuenta la CEM y esta compatibilidad se estáconvirtiendo en un requisito legal imprescindible.

La experiencia de Schneider Electric y susproductos no se limitan a conseguir un buenfuncionamiento de cualquier sistema eléctricoy/o electrónico en un entorno electromagnéticohabitual. Sus equipos y montajes, por ejemplo,son capaces también de resistir al entornoelectromagnético más adverso, como es el deimpulsos electromagnéticos originados porexplosiones nucleares de gran altura.

Por eso, el endurecimiento a las radiaciones ola mejora de la resistencia de sistemassometidos a impulsos electromagnéticos deorigen nuclear, requiere la aplicación de lasmejores técnicas de instalación de la CEM.

1.3 Su teoría es compleja

Cualquier aproximación a la CEM implica elestudio de un sistema compuesto de treselementos:

n el generador de perturbaciones o fuente,

n la propagación o acoplamiento,

n y el elemento perturbado o víctima.

Aunque estos tres elementos no sonestrictamente independientes, en la práctica setratan como si lo fueran.

Hay que resaltar que la instalación, que setratará en el capítulo 5, tiene un papelpreponderante en la propagación deperturbaciones.

Fig. 4: Un ejemplo de aplicación de la CEM: unacelda MT «SM6» integra un interruptor automático quecorta cientos de amperios a decenas de kilovoltios, yuna unidad programable SEPAM de protección y decontrol y mando. El conjunto debe de estar siempreoperativo bajo cualquier circunstancia.

El estudio teórico es difícil, ya que está muyrelacionado con el de la propagación de ondaselectromagnéticas descrito por un conjunto deecuaciones diferenciales complejas: lasecuaciones de Maxwell. Estas ecuacionesgeneralmente no se pueden resolver de formaexacta en las estructuras físicas reales; inclusocon los sistemas informáticos más potentes esmuy difícil conseguir un resultado numéricosuficientemente aproximado.

En la práctica, hay que tratar los problemas decompatibilidad electromagnética utilizando uncierto número de hipótesis simplificadoras,usando modelos y, sobre todo, recurriendoconstantemente a la experimentación y a lamedida.


El conocimiento de las fuentes, mejor aún, suidentificación y medida, es indispensableporque permite determinar qué solución se hade aplicar para:

n limitar la perturbación (por ejemplo, poneren paralelo con la bobina de un contactor unbloque antiparásito RC, si es en ca, o undiodo, si es en cc),

n evitar los acoplamientos (por ejemplo,separar dos elementos difícilmentecompatibles),

n insensibilizar a las víctimas potenciales(usando, por ejemplo, blindajes).

Sus causas principales

Se considera una fuente cualquier aparato ofenómeno físico-eléctrico que emita unaperturbación electromagnética, por conduccióno radiación. Entre las principales causas delas perturbaciones hay que destacar: ladistribución de energía eléctrica, las ondashercianas, las descargas electrostáticas y elrayo.

n En la distribución de la energía eléctricagran parte de las perturbaciones provienen demaniobras de cierre y apertura de circuitos:

o en BT, las aperturas de circuitos inductivos,como las bobinas de contactores, motores,electroválvulas, producen en los bornes deestos arrollamientos subidas de tensión muyimportantes y de alta frecuencia (algunos kV ydecenas y hasta centenares de MHz),

o en MT y AT la apertura y el cierre de loselementos de corte provoca la aparición deondas de frente muy abrupto (de algunosnanosegundos). Estas ondas perturban, enespecial, a los sistemas con microprocesa-dores.

n Para algunos equipos electrónicos, lasondas hercianas que provienen de lossistemas de televigilancia y telemando, decomunicaciones por radio, televisión, walkie-talkie son fuentes de perturbación quepueden llegar a ser del orden de algunosvoltios por metro. El uso de todos estoselementos emisores va en aumento, lo quelleva a la necesidad de endurecer (proteger)estos equipos.

n Por último, hay que tener presente que laspersonas se pueden cargar

electrostáticamente, por ejemplo caminandosobre una moqueta.

Con un tiempo frío y seco, ¡el cuerpo humanopuede llegar a un potencial superior a 25 kV!Cualquier contacto con un equipo electrónicoprovoca entonces una descarga eléctrica quepuede afectar al aparato por conducción o porradiación, y cuya rampa de subida (muy corta,de algunos nanosegundos) produce una grancantidad de perturbaciones.

Principales características de estasperturbaciones

Las fuentes de perturbaciones pueden ser«necesarias» (emisora de radio) o «nonecesarias» (equipo de soldadura por arco).Pero se distinguen de forma general por lascaracterísticas de las perturbaciones queinducen:

o espectro,o forma de onda, o el tiempo de subida, o laenvolvente del espectro,o amplitud,o energía.

n El espectro, o banda de frecuencias cubiertapor las perturbaciones, puede ser muyestrecho, como es el caso de losradioteléfonos, o por el contrario, muy ancho,como por ejemplo el horno de arco.

Las perturbaciones impulsionales tienen departicular que su espectro es muy ancho,pudiendo llegar hasta un centenar de MHz(figura 5). En esta categoría podemosencontrar, esencialmente, las perturbacionesque tienen como fuente:

o las descargas electrostáticas,

o el funcionamiento de la aparamenta, comopor ejemplo, relés, seccionadores, contactores,interruptores e interruptores automáticos, en BTy en MT/AT,

o y, finalmente, en un campo más«específico», los impulsos electromagnéticosnucleares.

Teniendo en cuenta que la frecuenciadetermina el tipo de acoplamiento, en la CEMse utiliza muy a menudo la representación enfrecuencia de las perturbacioneselectromagnéticas. Esta representaciónconsiste, para una señal repetitiva, en sudescomposición en serie de Fourier (como unasuma de armónicos).

2 El generador de perturbaciones o fuente

2.1 Es muy importante conocer bien la fuente de las perturbaciones


n La forma de onda es característica de lavariación temporal de la perturbación, porejemplo sinusoidal amortiguada obiexponencial. Se expresa bajo la forma de untiempo de subida tm, de una frecuenciaequivalente al tiempo de incremento (0,35/tm),o simplemente de la frecuencia de laperturbación si ésta es de banda estrecha, o,finalmente, bajo la forma de una longitud de

2.2 Un ejemplo de fuentes permanentes de perturbaciones por conducciónen electrónica de potencia

onda λ que se relaciona con la frecuencia f porla expresión λ = c/f donde c es la velocidad de laluz (3.108 m.s-1).

n La amplitud es el valor máximo conseguidopor la señal, tensión (voltio), campo eléctrico(voltio/metro)

n La energía de la perturbación es la integralde la potencia en toda la duración de estaperturbación (en julios).

En electrónica de potencia, las fuentes deperturbaciones son principalmente transitoriosde tensión, y más raramente, de corriente. Latensión puede variar en unas cuantascentenas de voltios en unas decenas denanosegundo, lo que representa una dV/dtsuperior a 109 V/s. Es un ejemplo de esto latécnica de generación de una onda senoidal apartir de una tensión continua mediante lamodulación de ancho de impulso (PWM)(figura 6) en la que se presentan variacionesde tensión entre 0 y Ucc (660 V en trifásica-rectificada) de tiempos muy cortos, de algunosnanosegundos a microsegundos, según lastecnologías.

Estas variaciones bruscas de tensiónproducen diversos fenómenos perturbadores,de los que el más molesto es la circulación decorriente a través de todas las capacidades

parasitarias. La corriente, en modo común, deesta capacidad parásita Cp, es IMC = Cp.dV/dT.

Por tanto, los valores de frentes antes citadossobre una capacidad parásita de 100 pF, sonsuficientes para producir corrientes debastantes centenas de mA. Esta corrienteperturbadora circula por el conductor dereferencia de tensión de los aparatoselectrónicos (circuito 0 V) y puede modificar lainformación (de datos o de programas)superponiéndose a sus débiles señales, yhasta perjudicar a otros equipos al serreinyectada a la red de distribución pública.

Este tipo de fenómenos se podrían tratar y portanto controlar la CEM, haciendo más lenta lasubida de tensión. Pero una solución comoésta, conlleva un sensible aumento de laspérdidas por conmutación en los transistores,lo que no sería muy favorable desde el punto de

Amplitudde laperturbación

0Tiempo

T

Banda estrecha

Frecuencia1/T0

Densidadespectral

Amplitudde laperturbación

0TiempoTiempo

Banda ancha

Densidadespectral

00,35 / tm

tm Frecuencia

Caso de una señal de radio

Caso del efecto indirecto de la descarga de un rayo

Fig. 5: Ejemplo de características espectrales de perturbaciones.


vista de las sobrecargas térmicas. Otra formaeficaz de reducir estas corrientes es aumentarla impedancia de tipo común (entre estructurasy masa). Así por ejemplo, para el montaje delos compuestos electrónicos de potencia, seutilizan normalmente dos soluciones:

n o dejar flotantes (sin unión eléctrica) losradiadores de refrigeración de loscomponentes (figura 7), cuando las reglas deseguridad de personas lo permiten,

n o disminuir la capacidad parasitaria entre elcomponente y el radiador, con el uso de unaislante con una capa de dieléctrico muydelgada (figura 8).

Todas estas precauciones son las quedistinguen un convertidor contaminante de unconvertidor que reinyecta el menor númeroposible de perturbaciones en la red.

Cabe señalar que la electrónica de bajacorriente (control y mando) de un convertidordebe de estar, y lo está, protegida contra lasperturbaciones generadas por sus propioscircuitos de potencia.

Para limitar de una manera eficaz y económicala emisión por conducción se necesitacomprender y dominar el fenómeno en la«fuente». Existen otras fuentes de perturbaciónpor conducción que se dan con menosfrecuencia, como la del rayo o las subidas detensión de maniobra, capaces de generarunas dV/dt y dl/dt importantes. Estasperturbaciones generan también camposradiados.

U

Ucc

Ucat

Ucc

tm td

t

Curva Uca

(porción de sinusoide)

Fig. 6: Una fuente de perturbaciones en los equipos de electrónica de potencia con generación de la senoidepor modulación de ancho de impulso (PMW):a: principio,b: un impulso muy ampliado (la escala ampliada es la de tiempo t), la porción de sinusoide estádesproporcionada ya que, en realidad, ocupa 20 ms; tm ≈ 2 a 3 td (de 10 ns a 1µs).

Masa

SemiconductorAislante Radiador

Cp IMC

V

Fig. 7: La capacidad parasitaria de un radiador derefrigeración de componentes electrónicos, unelemento tomado en cuenta en el diseño de las«ramas de un ondulador».

Fig. 8: Capacidades parasitarias típicas de losprincipales aislantes usados para el montaje de loscomponentes electrónicos.

Arandela aislante Grosor Capacidadcápsula TO3 (mm) parásita (pF)

Mica 0,1 160Plástico 0,2 95Aluminio 2 22

a) b)


Alrededor de los centros de transformación deMT y AT pueden aparecer camposelectromagnéticos impulsionales muyintensos.

Ciertas maniobras de la aparamenta generanvariaciones de tensión muy superiores a lasnominales y en tiempos muy cortos. Porejemplo, al cerrar un interruptor de 24 kV loschisporroteos de precebado hacen variar latensión en algunas decenas de kV en unospocos nanosegundos (10-9).

Las medidas efectuadas en los laboratoriosSchneider han puesto de manifiesto que a unmetro de una celda MT de 24 kV, durante lamaniobra, los campos impulsionalessinusoidales amortiguados alcanzan un valorde cresta de 7,7 kV/m y una frecuencia de 80MHz. (Estos valores de campo sonextremadamente importantes. A títulocomparativo, un aparato portátil emisor deondas de radio de 1 W, por ejemplo un walkie-talkie, genera, a un metro de su antena,campos del orden de 3 a 5 V/m). Aquellasvariaciones se propagan por los conductores,juegos de barras, cables y líneas aéreas.Teniendo en cuenta las frecuencias en juego,dicho de otra forma, la rapidez del fenómeno,las estructuras conductoras (juegos de barras)se convierten en verdaderas antenas y las

2.3 Un ejemplo de fuentes de perturbación por radiación:el cierre de aparamenta en las centrales MT y MAT

características de los campos electromagné-ticos que generan dependen en gran medida delentorno físico, especialmente de las envolventesmetálicas (tabiques, celdas).

En los centros de transformación blindados demuy alta tensión, los camposelectromagnéticos son particularmenteimportantes. Las envolventes metálicasblindadas aisladas con SF6 tienen unaestructura coaxial y presentan una impedanciacaracterística constante. Cuando se producenvariaciones bruscas de tensión, en el interior delas envolventes metálicas tubulares se creanfenómenos de ondas estacionarias, que sedeben a reflexiones sobre elementos querepresentan cambios bruscos de impedancia,por ejemplo, los aisladores pasamuros desalida de la celda. La amplitud y la duración delfenómeno se ven así aumentadas.

El entorno electromagnético que hay entre la MTy la MAT exige, pues, estudios avanzados decompatibilidad electromagnética para eldesarrollo, la instalación de relés y dedispositivos de control y mando. Tanto máscuanto que estas perturbaciones por radiaciónno son las únicas que generan centros detransformación sino que también son fuente delos transitorios conducidos de tensión citadosal principio de este párrafo (figura 9).

Fig. 9: SEPAM y unidad de control de Masterpact; aparatos de protección de MT y BT, de control y mando, conelementos electrónicos digitales, desarrollados por Schneider Electric y diseñados teniendo en cuenta losestudios de la CEM.


Se entiende aquí por acoplamiento el enlace,el paso o transmisión de perturbacioneselectromagnéticas de la fuente a la víctima.

El acoplamiento se caracteriza por uncoeficiente kf, llamado de acoplamiento,expresado en dB (-75 dB, por ejemplo), y quepuede definirse como la eficacia de latransmisión de una perturbación de la fuente ala víctima potencial[k = 20 log (Arecibida/Atransmitida)], siendo A laamplitud de la perturbación.

Para conocer la CEM es importante definir estecoeficiente, ya que, cuanto más pequeño es (ypor tanto mayor es su valor absoluto endecibelios), menor es la perturbación querealmente sufre la víctima potencial y mejor esla CEM.

Clásicamente se distinguen tres tipos deacoplamiento:

n el acoplamiento de campo a cable, en modocomún o diferencial,

n el acoplamiento por impedancia común,

n el acoplamiento de cable a cable en mododiferencial o diafonía.

3 El acoplamiento

3.1 Diferentes tipos de acoplamiento que existen

Un campo electromagnético se puede acoplara cualquier estructura filamentosa, por tanto atodos los cables, y generar, en estasestructuras, tensiones ya sea de tipo común(respecto a masa), ya sea de tipo diferencial(entre hilos), o las dos. Estos acoplamientos

se denominan campo a cable; es el efecto deantena (captadora) de los cables, de las pistasde circuitos impresos, etc.

n Los acoplamientos en modo común son losque captan perturbaciones de tensión o decorriente en modo común.

3.2 El acoplamiento campo a cable, en modo común o diferencial

Generador deperturbaciones

CP

VMC

IMC

IMC

CpCp

Fig. 10: Tensión y corriente de modo común entre dos relés de una caja de aparamenta BT de una celda MT.


Una tensión conducida en modo común (VMC)es una tensión que se aplica al conjunto de losconductores activos. Esta tensión se referenciarespecto a masa o respecto a tierra (casohabitual en electrotecnia): así los ensayos deaislamiento en modo común de losinterruptores automáticos BT se hacen entretodas las fases conectadas y tierra.

Una corriente en modo común (IMC) es unacorriente que recorre todos los conductoresactivos en el mismo sentido (figura 10). Lacorriente inducida por la caída de un rayosobre una línea de BT es una corriente enmodo común.

n Los acoplamientos en modo diferencialimplican tensiones o corrientes en el sentidoclásico de la palabra, por ejemplo entre lasdos fases de un interruptor automático o entrelos dos hilos que conducen una señal demedida a un elemento electrónico.

Las ecuaciones que rigen el acoplamientoentre un campo electromagnético (de unaimpedancia de una onda cualquiera) y unaestructura filamentosa (que también puede serde cualquier forma) son muy complicadas.

Campoelectromagnético

e = tensión inducida por el campoelectromagnético

E

H

e

Superficie sometidaa un campo

electromagnéticos

Fig. 11: Un ejemplo de acoplamiento campo a cablede tipo diferencial.

En la mayor parte de los casos, no se puedenresolver ni de manera analítica, ni incluso concálculo informático-digital.

Sin embargo uno de estos acoplamientos,simple y de los más frecuentes, se puedeexpresar de forma analítica, si se trata de unacoplamiento entre el componente magnéticode un campo electromagnético y un bucle desuperficie S formada por conductores (figura11).

La componente magnética H del campo induceen serie en el bucle una tensión igual a:

e = µ0 S dH/dt,

donde µ0 = la permeabilidad del vacío(4 π 10-7 H/m).

Así, por ejemplo, en un centro detransformación MT, en un bucle (de un hilo o deun cable) de 100 cm2 situado a 1 m de unacelda (figura 12), sometido a un campoimpulsional de 5,5 kVef/m (valor medido en unlaboratorio), se inducirá una tensión transitoriaen serie, igual a 15 V.

Esta ley se considera como válida si el ladomayor del bucle no sobrepasa una décima dela longitud de onda de la perturbación.

Recordemos que un bucle de este tipo (figura12) se crea fácilmente, por ejemplo, en la «cajade relés» con los cables verde-amarillo cuandoestán conectados en estrella a la masa.

0 volt

Masa de la celda

0 volt

Fig. 12: Ejemplo de bucle de masa en la caja de unequipo de aparamenta BT de una celda MT.


Como su propio nombre indica, elacoplamiento por impedancia común es elresultado de la presencia de una impedanciacomún a dos o varios circuitos. Estaimpedancia común puede ser el conjunto demasa, la red de tierra, la red de distribución deenergía, el conductor de retorno de gran partede las señales en un mismo conjunto de bajacorriente, etc.

Veamos un ejemplo (figura 13) que nospermita comprender la gran importancia deeste tipo de acoplamiento: una corrienteperturbadora en un circuito A de una decena demA es suficiente para crear en un circuito Btensiones perturbadoras de varios voltios. Elcircuito de medida debería tener comoreferencia el punto M y no el punto A. Estoseguramente puede ser perjudicial en losaparatos electrónicos con circuitos integradosque trabajan con tensiones del mismo ordende magnitud.

En este ejemplo, la impedancia común puedeser los pocos metros de un cable común entrelos dos circuitos A y B.

La perturbación tiene, entonces, un valor Uc,donde Uc = Ia Zc, siendo:

n Ia: corriente perturbadora.

n Zc: impedancia común (figura 14).

3.3 El acoplamiento por impedancia común

En baja frecuencia, es normal que el valor de laimpedancia común sea extremadamente bajo.Para una red de tierra, por ejemplo, laseguridad obliga a usar unos valores mínimosde sección de los conductores de protecciónsegún el régimen de neutro. El valor deimpedancia a 50 Hz entre dos puntos de la redde masa es siempre muy inferior a 1 Ω.

Pero lo que aquí nos importa es considerar elvalor de esta misma impedancia en lasfrecuencias características de los fenómenosde perturbación descritos anteriormente. Enestos casos el valor de esta impedancia tomaunos valores mucho más importantes, algunoskΩ e incluso más (anexo 1).

Z común

+

-

0 volt

entrada

I alimentación+ I medida

Circuito B de medida

Circuito A de alimentación

A

M

Circuito dealimentación

Circuito demedida

a = i1 + i2

E1 E2

Uc

Z1 Zc Z2

i1 i2

Fig. 13: Las medidas efectuadas por el amplificador operacional serán erróneas, ya que una corrienteperturbadora en el circuito A (de alimentación) es suficiente para crear en el circuito B (de medida) tensionesperturbadoras.

Fig. 14: Esquema de impedancia común.


3.4 El acoplamiento cable a cable en tipo diferencial o diafonía

La diafonía es un tipo de acoplamiento que separece al acoplamiento campo a cable. Y sedenomina diafonía capacitiva o diafoníainductiva según que su origen sea unavariación de la tensión o una variación de laintensidad.

Una variación brusca de tensión entre un cabley un plano de masa o entre dos cables (figura15) genera un campo que a corta distancia, conciertas aproximaciones, puede considerarsecomo principalmente eléctrico. Este campopuede inducirse en otra estructura de hilosparalela. Es la diafonía capacitiva.

De la misma forma, una variación de corrienteen un hilo o en un cable genera un campoelectromagnético que, mediante las mismasaproximaciones, se puede considerar comopuramente magnético. Este campo puede,entonces acoplarse formando un par e induciruna tensión perturbadora. Esto es la diafoníainductiva (figura 16).

De hecho, la diafonía capacitativa y la diafoníainductiva se dan desde que los conductorestienen un trazado paralelo y próximo. Ladiafonía puede presentarse en cualquier tubo ocanaleta de cables, y más concretamente entrecables de potencia que transporten, en mododiferencial, perturbaciones HF, y los pares dehilos de una red que transporte señalesdigitales. Además, estas diafonías son tantomás importantes cuanto mayor sea la longitudde los cables que circulan paralelamente,cuanto menor es la separación de los cables opares y cuanto más elevada sea la frecuenciade los fenómenos.

Por ejemplo, para la diafonía capacitiva y conlas observaciones de la figura 15, el coeficientede acoplamiento, en tensión, se expresa de lasiguiente manera:

C12

C12 + C20j 2 f

1

R (C12 + C20 )j 2 f +

VN

V1

=

siendo:

n V1, tensión de la fuente,

n VN, tensión perturbadora inducida por elacoplamiento,

n C12, capacidad de transferencia entre losdos hilos, proporcional a su longitud y a uncoeficiente aproximado igual a Log [1+(h/e)2]donde h es la separación de los dos hilos delpar, y e la separación de los pares,

e

V1

h

h

R

VNC20

C12

H

I

Cable(potencia)

par de hilos(baja corriente)

e

Fig. 15: Una variación brusca de tensión V1 entredos hilos genera un campo que, a corta distancia, sepuede considerar como eléctrico, y puede induciruna tensión VN en otro conjunto de hilos paralelo;este tipo de acoplamiento se llama diafoníacapacitiva.

Fig. 16: Una variación de corriente en un cablegenera un campo electromagnético que, a cortadistancia, se puede considerar como puramentemagnético y puede inducir, entonces, una tensiónperturbadora en los cables que forman un bucle; estetipo de acoplamiento se llama diafonía inductiva.

n C20, capacidad de fuga entre los dos hilosdel par víctima,

n R, impedancia de carga del par víctima.

En esta fórmula el primer término deldenominador puede obviarse generalmentecon relación al segundo término. Por tanto, enuna primera aproximación, se puede escribirque:


C12

C12 + C202 f

1

R (C12 + C20 )

VN

V1

2 f R C12=

R C12=

La víctima, en la trilogía fuente/acoplamiento/víctima, es cualquier material susceptible deser perturbado.

Se trata generalmente de un equipo que tieneuna parte electrónica y que presenta una

Se clasifican en cuatro tipos:

n permanente y que se pueda medir,

n aleatorio y no repetitivo que aparece almismo tiempo que las perturbaciones,

n aleatorio y no repetitivo que persistedespués de la aparición de las perturbaciones,

n defecto permanente sufrido por el equipo(con destrucción de componente(s)).

4 La víctima

disfunción debido a la presencia de perturba-ciones electromagnéticas generalmente deorigen externo.

4.1 Los fallos de funcionamiento

Para fijar los conceptos, consideremos dospares de hilos discurriendo paralelamentedurante 10 m, con h = 1 cm, e = 2 cm y R = 1 kΩ.El cálculo da, para una señal de 1 MHz, uncoeficiente de acoplamiento de -22 dB, es decir:

=VN

V1

1

12

En la realidad, los acoplamientos capacitivos einductivos de este tipo se reducenconsiderablemente con el uso de paresretorcidos e incluso blindados.

Estos cuatro tipos caracterizan la duración deun fallo, pero no su gravedad.

La gravedad de un fallo es un criterio quedepende de la funcionalidad, de lo crítico quesea cada equipo.

Ciertos fallos, como puede ser una pérdidamomentánea de visualización en un display, sepueden aceptar temporalmente; otros soninaceptables, por ejemplo el que un equipo deseguridad deje de actuar.

4.2 Algunas soluciones

Hay numerosas disposiciones constructivasque permiten obtener, a bajo coste, materialesque tienen una buena resistencia a lasperturbaciones electromagnéticas. Estasprecauciones están relacionadas con:

n el diseño de circuitos impresos (respecto ala separación funcional de circuitos, su trazadoy forma de conexión),n la elección de componentes electrónicos,n la forma de estar hechas las carcasas oenvolventes,n la interconexión de las masas,n el cableado.

En la elección intervienen numerosos factores,y por eso la elección debe hacerse en la fasede estudio para evitar sobrecostes que siempreson importantes en el caso de la modificaciónen el diseño una vez puesto en marcha elproyecto.

El tener en cuenta todas estas precaucionesrequiere un saber hacer que va más allá de laadición de filtros y blindajes, solución que aveces se defiende como válida para«endurecer» un equipo recién acabado y cuyaeficiencia frente a la CEM no siempre se hatenido en cuenta a tiempo.


Fig. 17: El trazado de circuitos puede reducir la susceptibilidad de una tarjeta, ya sea para minimizarimpedancias (trazado a la inglesa), ya sea para reducir acoplamientos debidos al campo electromagnético(trazado con plano de masa).

0 volt

Trazado con pista estrecha Trazado de superficies Trazado con plano de masa

El diseño de circuitos impresos

En el diseño de tarjetas se tiene que respetarun cierto número de reglas. Estas reglas serefieren a la distribución funcional y al trazadode pistas.

Desde que se diseña la ubicación de loscomponentes ya es posible reducir losacoplamientos entre unos y otros debidos a suproximidad; por ejemplo, el reagruparelementos que pertenecen a la mismacategoría de circuito (digitales - analógicos - depotencia), según su susceptibilidad, reduce lasinterferencias.

Por otra parte, el trazado de las pistas sobre uncircuito impreso tiene una incidenciaimportante sobre la susceptibilidad de unatarjeta: el mismo esquema eléctrico,implantado de diferentes maneras tendrá unainmunidad a las perturbaciones que podrávariar con un factor de uno a unas cuantasdecenas. Por ejemplo, un trazado de circuitos«a la inglesa» (figura 17), quitando el mínimode cobre, reduce su radiación y sensibilidad.

La elección de componentes electrónicos

Numerosos componentes permiten aseguraruna protección eficaz contra las perturbacionespor conducción. La elección de estoscomponentes depende de la potencia de loscircuitos que se tienen que proteger(alimentación, control y mando,), y del tipo deperturbaciones. Así, contra las perturbacionesen modo común en un circuito de potencia seusará un transformador si éstas son de bajafrecuencia (< 1 kHz), pero será preferible unfiltro para las altas frecuencias.

La tabla de la figura 18 da una lista, noexhaustiva, de los componentes de protección.No todos son equivalentes: un filtro no protegede las sobretensiones, y un limitador desobretensión no elimina las perturbaciones AF.

Cajas y envolventes conductoras

Colocar una envolvente conductora (blindaje)alrededor de equipos sensibles es una manerade protegerlos contra los camposelectromagnéticos.

Fig. 18: Lista de componentes de protección.

Tipos Ejemplos Aplicaciones

Limitadores de sobretensión Chispómetro, pararrayos, Instalación, alimentación,limitarores de sobretensión, control y mando

Varistancia, diodo zener Circuitos electrónicos

Componentes para filtraje Transformador, inductacia, Alimentación, control y mandocondensador, filtros (instalación y circuitos electrónicos)

Componentes para blindaje Mallas, plano de masa, Transmisión de informacióncable blindado, juntas para AF (armarios en lugares con perturbacionesdedo de contacto y parásitos)


Conductividad ( . m )

Espesor del revestimiento

Transmisión

Reflexión

Ondaincidente

Absorción

Grosor de paso =

-1-1

212 Espesor

de chapa

Fig. 19: Fenómeno pantalla de un revestimiento metálico.

Para que el blindaje sea eficaz, el grosor delmaterial conductor usado debe sobrepasar elvalor de absorción a las frecuenciasperturbadoras consideradas (figura 19). Anteuna perturbación de una frecuencia muy alta oante un campo eléctrico, se puede utilizar coneficacia un barniz conductor. Pero sólo unrevestimiento hecho con un material de granpermeabilidad permite detener los camposmagnéticos en BF.

La interconexión de masas

En este campo, la continuidad eléctrica entrelas diversas partes de la caja esextremadamente importante. Su conexión debe de hacerse con cuidado protegiendo, porejemplo, las zonas de contacto de cualquierdepósito de pintura, pero también usandotrenzas anchas y cortas (para reducir almáximo la impedancia).

El cableado

Igual importancia tiene el blindaje de cables, aveces llamado pantalla, que es una extensiónde la envolvente conductora que se ha hechoalrededor del equipo sensible. Este blindajedel cableado ha de estar conectado a la masade la envolvente de la forma más corta posible.Además debería envolver a los cablescompletamente en todo su perímetro, para laprotección contra las perturbaciones de altafrecuencia.

Como en los acoplamientos de camposelectromagnéticos con una estructura de hilo(capítulo 3), la teoría sobre el blindaje de

cables es muy compleja y es difícil abordarla eneste documento. En la bibliografía citamosalgunas obras de referencia.

Teniendo en cuenta todas estas reglas dediseño y de fabricación se llega a conseguirque el producto o el sistema sea inmune a lasperturbaciones electromagnéticas de formasuficiente y considerando el medio en el queestá situado.

Sin embargo, esta inmunidad no se puedevalidar más que de forma experimentalmediante medidas que permiten cuantificar laeficacia de las diferentes situaciones. Así, porejemplo, en Merlin Gerin, las diferentesmaquetas de los proyectos de reléselectrónicos de los interruptores automáticosse someten a un conjunto de ensayos muyestrictos, representativos de las peoresperturbaciones a las que pueden versesometidos estos relés.

El objetivo final de estos ensayos es el deverificar que el relé no disparaintempestivamente, que el interruptorautomático abre adecuadamente y que, cuandoha de actuar, lo hace en el tiempo exigido.

Las normas «productos» ya incorporan estasexigencias; es el caso, por ejemplo de lasnormas:

n CEI 947-2, que se refiere a los interruptoresautomáticos industriales,

n CEI 1131-2, que se refiere a los autómatasprogramables.


Como prueba tenemos la norma NF C 15-100,norma general de instalación en BT, quededica un apartado completo, el apartado 33, ala compatibilidad electromagnética.

En los estudios y en la implantación de la CEMpueden influir especialmente dos factores: laelección de los materiales y su disposiciónrelativas (figura 20).

El primer factor está relacionado a la vez con laselección de las fuentes y de las víctimas: unaparato escogido para una función dada puedeser más o menos generador deperturbaciones y/o susceptible de sufrirlas.

Por ejemplo, si dos aparatos han de funcionarpróximos el uno del otro, deberán:

n o bien asociar una fuente poco perturbadoray una víctima «ordinaria» (medianamentesensible),

5 La instalación

5.1 La instalación es una variable importante en la CEM global de un sistema

Los dos capítulos anteriores demuestran laimportancia que puede tener la forma deinstalar en los fenómenos de la CEM, tanto enel diseño como en su instalación.

5.2 El diseño de la instalación

n o bien, al contrario, asociar una fuente«ordinaria» (medianamente perturbadora) y unavíctima poco sensible,

n o al menos satisfacer un compromiso entrelos dos extremos.

Y el segundo factor, que depende directamentedel primero, consiste en colocar loscomponentes, ya escogidos y definidos, segúnsus características relativas para satisfacer lasnecesidades de la CEM.

Es fácil comprender que la selección debe detener en cuenta tanto el coste de los materialescomo el de su instalación.

Fig. 20: Ejemplo de implantación de equipamiento eléctrico teniendo en cuenta la CEM.

yyyyyyyyyyyyyy

Baja tensión «taller»cuadro de distribución

Centro de transformación de reparto MT/BT a Cuadro General BT

Baja tensión «máquinas»cuadro con transformadorde separación

Laboratorio

Fabricación

BT para «oficina»cuadro de distribución y SAI

Servicio comercialServicio informático

Máquinasde soldar


Disposición en forma de malla de loscircuitos y redes de masas y de tierra

Hoy en día, los equipos son sensibles señalesde muy poca energía, además contienenelementos electrónicos sensibles a las altasfrecuencias y están conectados entre sí. Losacoplamientos por impedancia común puedenser, por tanto, frecuentes. Para evitarlo, esindispensable montar una red de tierra tanequipotencial como sea posible, másconcretamente, en forma de malla.

Esta solución es una de las primerasprotecciones que se ha de usar contra lasperturbaciones. Así, en la red de una fábrica,todos los cables de protección (CP) se han deunir a las estructuras metálicas existentes,como lo que prescribe la NF C 15-100 (figura21).

Del mismo modo, en un equipo, todas lasmasas y las carcasas de la aparamenta sehan de unir de la forma más corta posible conconexiones (hilos o trenzas) de bajaimpedancia en AF, anchos y cortos, a una redde masa en forma de malla.

El cableado de un armario eléctrico es unejemplo típico: todas las masas se han deinterconectar.

Respecto a este tema hay que señalar uncambio: el principio de masas unidas enestrella, a veces utilizada en los equiposelectrónicos analógicos sensibles al «rizado dealterna de 50 Hz», ha sido actualmenteabandonado a favor de las redes en forma demalla mucho más eficaces contra lasperturbaciones que pueden afectar a losdispositivos digitales actuales, relés deprotección y sistemas de control y mando.

La separación eléctrica de circuitos

Esta técnica consiste en separar las fuentes deenergía (habitualmente de 50 ó 60 Hz). Suobjeto es evitar que un equipo sensible sufralas perturbaciones conducidas generadas porotros equipos conectados a la misma fuente dealimentación. Su principio es que un equiposensible y un equipo perturbador tengan dosalimentaciones separadas por impedanciasimportantes a las frecuencias perturbadoras.

El montaje de los diferentes elementos, tantode una instalación eléctrica como de un equipoelectrónico, obedece a los principios yaenunciados en los apartados precedentes. Enla práctica, para satisfacer los objetivos de laCEM, habrá que estudiar y reducir todos estostipos de acoplamiento que pueden coexistirsimultáneamente.

5.3 El montaje de la instalación

5.4 Ejemplos prácticos

Y para esto se tendrán que utilizar diferentessoluciones o técnicas:

n la disposición en forma de malla de loscircuitos y de las redes de masas y de tierra,

n la separación eléctrica de circuitos,

n un cableado bien pensado.

CPCP

M

Fig. 21: Los trazados en forma de malla de circuitos y las redes de masas y de tierra se confunden muy amenudo en los armarios eléctricos.


Los transformadores (y no los autotransforma-dores) son separadores eficaces,particularmente para las bajas frecuencias:transformadores MT/BT, transformadores deaislamiento y todos los transformadores deentrada a los aparatos electrónicos actúancomo limitadores de la propagación deperturbaciones por conducción.

A veces, es necesario implantar un filtroseparador para eliminar las perturbaciones AF.Además, si el equipo sensible necesita unaalimentación de emergencia en caso de faltade red, puede alimentarse con un sistema dealimentación ininterrumpida (SAI), si este SAItiene el o los transformadores de aislamientonecesarios.

Un cableado bien pensado

Además, los tres mecanismos deacoplamiento descritos anteriormente estarándentro de límites tolerables si el trazado delcableado se realiza según las siguientesreglas:

n No todos los circuitos se pueden separarlos unos de los otros por razones económicasevidentes: los cables se deben reagrupar porcategorías. El trazado de las diferentescategorías estará físicamente separado: enparticular se agruparán los cables de potenciapor un lado y los cables de bajo nivel (telefonía,control y mando) por el otro.

Si el número de canaletas, bandejas de cableso regatas lo permiten, los cables de potencia,de intensidad que sobrepasa algunosamperios a 230 V, y los cableados de bajonivel estarán en bandejas separadas. Si no, seha de respetar una distancia mínima entre lasdos categorías, del orden de una veintena decentímetros (figura 22). Entre estos dosgrupos de cables se evitará cuidadosamentecualquier elemento común.

Los circuitos de señal o de información (debaja intensidad) tendrán, siempre que sepueda, su propio cable de retorno (0 voltios)para evitar los acoplamientos por impedancia

común. Concretamente, la mayor parte desistemas de comunicación por bus necesitanun par de hilos estricta y exclusivamentereservado al intercambio de informaciones.

n En todos los casos, la superficie global decualquier bucle, es decir, la distancia entre unconductor y su retorno, debe ser mínima. Parala transmisión de datos, el retorcido de líneaspermite disminuir la susceptibilidad de losacoplamientos de tipo diferencial. El empleo depares retorcidos es preferible al de un parparalelo simple.

n Los cables de medida y de transmisión deinformaciones a bajo nivel, deben de tener, aser posible, pantalla y, salvo deseo expreso delproveedor, esta pantalla estará unida a masaen el máximo número posible de puntos.

n Las canaletas que hacen de soporte de laconducción de cables deben ser, en la medidade lo posible, metálicas. Estas canaletas hande estar interconectadas entre ellas con unbuen contacto eléctrico, con tornillos, porejemplo, e interconectadas con la red de mallade masa.

n Los cables más sensibles, los de medida,por ejemplo, se ponen en un ángulo lateral, demanera que se beneficien de una mayorprotección contra las radiacioneselectromagnéticas. Su pantalla, si existe, estaráconectada frecuentemente a la canaletametálica.

Es muy aconsejable el uso de canalizacionesprefabricadas en las que los cables están yacolocados y conectados; tal es el sistemaCanalis, de la marca Télémécanique, con cablede control remoto incorporado.

Todas estas precauciones de cableado, muyeficaces en la prevención de problemas de laCEM, representan un pequeño coste adicionalen la fase de diseño de la instalación, pero lasmodificaciones en una instalación que ya existecon acoplamientos electromagnéticos muyfuertes, tienen un coste mucho mayor.

d

Cables de potencia Conductoresde medidacon pantalla

Cables decontrol y mando

d

d = algunos centímetros

Fig. 22: Un ejemplo de conducción de cables.


Desde hace mucho tiempo, los textos de lasnormas recogen la compatibilidadelectromagnética de los materiales.

El Comité Internacional Especial dePerturbaciones Radioeléctricas (CISPR) editólos primeros reglamentos. Estos reglamentoslimitaron sobre todo el poder emisor dediversos aparatos, principalmente paraproteger la transmisión y la recepción de lasondas de radio.

Los comités nacionales, la ComisiónElectrotécnica Internacional (CEI) dictaron lostextos normativos que cubrían el conjunto de laCEM, emisión e inmunidad, en el ámbito civil.

Los textos normativos militares sobre la CEMestán recogidos en la GAM EG 13 por lo que serefiere a Francia, y en las normas MIL-STDpara los Estados Unidos.

El gran desarrollo de la compatibilidadelectromagnética y la llegada de Europa hanmodificado el paisaje normativo civil.

Sobre este tema el Consejo de lasComunidades Europeas publicó en mayo de1 989 una Directiva Europea con la referencia89/336/CEE. En ella se trata el acercamientode las legislaciones de los Estados miembros,que se refieren a la compatibilidadelectromagnética.

En Francia, su aplicación se hizo obligatoriapor el Decreto núm. 92.587.

La Directiva Europea se preocupa nosolamente de limitar las perturbaciones en laemisión, sino también la inmunidad oresistencia mínima a las perturbacioneselectromagnéticas. Así, esta Directiva hacereferencia a normas que definen los nivelesperturbadores máximos.

El Comité Europeo de NormalizaciónElectrotécnica (CENELEC) ha creado comitéstécnicos. Éstos han reunido las normasexistentes relacionadas con la aplicación de ladirectiva y han reeditado las que hacía falta.

Los trabajos del TC 210 se basan en lasprácticas en el terreno industrial.

Durante un tiempo, para realizar las medicionesde emisión han servido de referencia lasnormas alemanas VDE 871 y VDE 875.Actualmente se imponen los textos normativoseuropeos recientes EN 55011, EN 55022. Lanorma CEI 61000 (antiguamente CEI 1000) esla referencia que se refiere a la CEM y estáformada por diversas partes:

n 61000-1: Aplicación - definiciones.

n 61000-2: Entorno - niveles de compatibilidad.

n 61000-3: Límite de las perturbaciones.

n 61000-4: Técnicas de ensayo y de medida.

n 61000-5: Guías de instalación y deatenuación.

n 61000-6: Normas genéricas.

La parte 4 tiene numerosas seccionesrelacionadas con los ensayos de inmunidad, enparticular:

o 1 - generalidades,

o 2 - descargas electrostáticas,

o 3 - campos de radiofrecuencia,

o 4 - transitorios eléctricos rápidos, en ráfaga,

o 5 - ondas de choque de rayos,

o 6 - perturbaciones por conducción > 9 kHz,

o 7 - armónicos,

o 8 - campos magnéticos 50 kHz,

o 9 - campos magnéticos impulsionales,

o 10 - campos magnéticos oscilatoriosamortiguados,

o 11 - caídas de tensión, cortes breves yvariaciones de tensión,

o 12 - ondas oscilatorias,

o 13 - armónicos e interarmónicos,

o etc.

Todas estas normas corresponden a lasperturbaciones típicas del mundo de laelectrotecnia moderna. Ampliamente aceptadaspor la comunidad internacional, son éstasprecisamente las que Scheneider aplica a susproductos. En el apartado siguiente sepresentan con más detalle los ensayos quecorresponden a estos textos normativos.

6 Normas, medios de ensayo y ensayos

6.1 Las normas


Como ya hemos dicho, respetar losreglamentos implica realizar las medidas y losensayos que definen las normas.

Desde hace mucho tiempo, Schneider Electric,por su propio objetivo, tiene una granpreocupación por la compatibilidadelectromagnética. Ya en 1 970 se utilizabanmedios importantes, como una caja deFaraday. El centro de ensayos Schneiderdispone de dos laboratorios CEM desde hacemuchos años. Estos laboratorios son el medioindispensable para la capitalización y difusiónde competencia. En ellos se prestan serviciosa los clientes exteriores a la empresa.

En los laboratorios se hacen ensayos en todoslos ámbitos de la CEM:

n descargas electrostáticas,

n inmunidad por conducción y por radiación,

n emisión por conducción y por radiación.

Como toda medida, las medidas decompatibilidad electromagnética se han depoder reproducir a la vez en el tiempo y en elespacio, es decir, que dos medidas

efectuadas en dos laboratorios diferentes hande dar un mismo resultado.

En esta disciplina, esto implica medios muyimportantes, así como inversionessubstanciales y un control de la calidadriguroso. El programa de calidad de loslaboratorios CEM de Schneider se basa en losmanuales Calidad y en un conjunto deprocedimientos. Estos procedimientos afectantanto al orden de las pruebas, y al conexionadode los patrones como a cada tipo de medida ensí misma. La lista de ensayos normativos quelos laboratorios pueden realizar está en elanexo 3.

Concretando este programa de Calidad:

n el laboratorio de Grenoble está acreditadopor el Comité Francés de Acreditación(COFRAC),

n el laboratorio de Nanterre está acreditado porla Asociación de Estaciones de EnsayosFranceses de Aparatos Eléctricos (ASEFA).

6.2 Los medios de ensayos

Descargas electrostáticas

Estos ensayos están destinados a probar lainmunidad a las descargas electrostáticas detarjetas, equipos y sistemas.

Las descargas electrostáticas son el resultadode cargas acumuladas por una persona, porejemplo al andar por un suelo aislante.Cuando esta persona toca un materialconductor unido por impedancia a la masa, sedescarga bruscamente a través de él. Muchosestudios han demostrado que la forma de laonda depende de las características de lafuente y de los circuitos de descarga, perotambién de otros parámetros, humedadrelativa del aire (figura 23), velocidad deaproximación de un cuerpo cargado, en estecaso la mano del hombre, etc.

Estos estudios han dado lugar a ensayos dedescargas tipo. Se realizan con la ayuda de ungenerador («pistolet») que simula a unhombre, en unas condiciones determinadas(figura 24). Las descargas se aplican a todaslas partes accesibles del aparato que se estáprobando, en su entorno inmediato, y serepiten tantas veces como sea necesario parapoder garantizar una fiabilidad estadística.

6.3 Los ensayos

Fig. 23: Influencia de la humedad relativa del aire enla tensión de descarga electrostática en función delrevestimiento del suelo.

161514131211109876543210

Tensión(kV)

Humedad relativa (%)

Sintético

Lana

Antiestático

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Estas mediciones necesitan, pues, un bancode pruebas apropiado.

Todos estos ensayos están perfectamentedefinidos por la norma CEI 1000-4-2 con losniveles de severidad de la tabla de la figura 25.

Inmunidad por conducción

Estos ensayos permiten calificar la resistenciade un aparato a las perturbaciones conducidaspor el cableado exterior al aparato (entradas,salidas y alimentación). Como ya hemosexplicado anteriormente, estas perturbacionesson diferentes según la naturaleza y lainstalación de los cables.

Las señales electromagnéticas o transitoriasque se aplican en estos ensayos tienenvalores típicos característicos (amplitud, formade onda, frecuencia).

Las medidas de perturbaciones hechas sobrenumerosos lugares han permitido obtenerprincipalmente tres ensayos tipo:

n El primer ensayo, CEI 61000-4-4 escaracterístico de perturbaciones inducidas porlas maniobras de la aparamenta de mando.

Se refiere a transitorios eléctricos rápidos enráfaga. Estas ráfagas se repiten a unafrecuencia de 3 Hz. Cada ráfaga está formadapor un centenar de transitorios espaciados dealrededor de 100 µs. Cada transitorio tiene unfrente de subida muy abrupto, 5 ns, con unaamplitud de varios kV, variable siguiendo elgrado de severidad exigido (figuras 26 y 27).

Todos los cables pueden ser sometidos atransitorios rápidos. Este tipo deperturbaciones se acoplan, en efecto, muy

Fig. 24: Lugar de ensayo de descargas electrostáticas definido por la norma CEI 61000-4-2.

Planos conductores

Resistencias 470 k

Plano de masa de referencia

Mesa aislante

Alimentación

Red

Aislante

Equipo a probar

«Pistolet»

Niveles de Tensión de ensayo en kV

severidad ± 10%

según la Descarga Descargala norma en el aire con contacto

1 2 22 4 43 8 64 15 8

Fig. 25: Tensiones de descarga electrostática quedeben de ser soportados por los componentes segúnla CEI 61000-4-2.

Fig. 26: (a) Apariencia de salvas de impulsos y (b)transitorios rápidos que las componen.

15 ms

300 ms

u

t

a)

5 ns

100 s

u

t

b)


fácilmente, por ejemplo por diafonía (apartado3, «El acoplamiento»), y basta con que uncable genere esta perturbación para que todoslos de la misma canaleta o recorrido quedenafectados.

El ensayo se hace, pues, en todos los cables:ensayo de perturbaciones en modo comúnsobre aquéllos en los que la perturbación es, apriori, inducida (en el conjunto los cables queno son de alimentación) y ensayos deperturbaciones en modo común y en mododiferencial en los cables conectados a la red.Las perturbaciones se inyectan en los cables aprobar o por acoplamiento capacitivo directo enel caso de alimentaciones, o con la ayuda deuna pinza de acoplamiento consistente en dosplacas metálicas que rodean los cablessecundarios (figura 28). El elemento probadono debe de presentar disfunciones durante untiempo determinado (1 min).

Este ensayo es el más significativo de lainmunidad de un equipo, puesto que lostransitorios rápidos son los más frecuentes.

nnnnn El segundo ensayo que se hace escaracterístico de los efectos secundarios delrayo. Es representativo de las perturbacionespor conducción que circulan por la red BTdespués de la caída de un rayo sobre una línea(norma CEI 61000-4-5).

Estas perturbaciones se caracterizan por unaenergía, traduciéndose también en:

ooooo ondas de tensión 1,2 µs - 50 µs , si laimpedancia que presenta el aparato testado eselevada; la amplitud puede llegar a algunos kV,véase la figura 29, para las tensiones deensayo propuestas por la norma.

ooooo ondas de corriente 8 µs - 20 µs, si laimpedancia es baja; la amplitud puede llegar avarios kA.

El frente de subida de estas perturbaciones esmil veces más largo, alrededor de unmicrosegundos, que es el de los transitoriosrápidos en ráfagas (figura 26). El acoplamientode ensayo se realiza de forma capacitiva, enmodo común y diferencial con los nivelesapropiados. Su procedimiento es parecido al

Fig. 28: Medida de inmunidad a los transitorios rápidos de una central Isis (test 61000-4-4) en una caja deFaraday. En esta foto se ven: el generador de perturbación manipulado por el operador, la maleta de maderaque contiene la pinza de acoplamiento y la central Isis (a la derecha) enchufada a la red BatiBUS.

Fig. 27: Tabla de los niveles de severidad definidos por la CEI 61000-4-4.

Niveles de severidad Tensión de ensayo aplicado (± 10%) en kV sin alteración del funcionamientosegún la norma (salida en circuito abierto)

Sobre el circuito de alimentación Sobre la línea de entrada y de salida(de señal, datos y mando)

1 0,5 0,252 1 0,53 2 14 4 2x especial especial

El nivel x es un nivel definido contractualmente entre un fabricante y su cliente.


del ensayo con transitorios rápidos: el aparatono debe presentar ninguna disfunción.

nnnnn El tercer ensayo que se hace siguiendo lanorma CEI 61000-4-6 se basa en lasprescripciones relativas a la inmunidad de losmateriales a las perturbaciones AF en loscables, en el margen de 150 kHz a 80 MHz (yhasta 230 MHz).

Las fuentes de perturbación son camposelectromagnéticos que pueden afectar a todala extensión de los cables conectados a estosmateriales e inducir en ellos tensiones ycorrientes.

En el transcurso del ensayo, las perturba-ciones se acoplan a los cables medianteRedes de Acoplamiento-Desacoplamiento(RAD), cuya impedancia en modo común, iguala 150 Ω, representa la impedanciacaracterística de la mayoría de los cables. Sinembargo, hay que resaltar que en el transcursodel ensayo, las perturbaciones se aplican a unsolo cable, mientras que en realidad el campoelectromagnético actúa sobre todos los cablesconectados. Esto constituye una diferencianotable que no debe pasarse por alto. Enefecto, esto haría el ensayo más complejo yexcesivamente laborioso el acoplar la señalesAF a todos los cables simultáneamente.

Cuando las RAD no están adaptadas, porejemplo cuando la intensidad de la corrientees demasiado elevada, se utilizan pinzas deacoplamiento.

Las perturbaciones AF, propuestas por lanorma CEI 61000-4-6 tienen valores de 1, 3 ó10 V. Se modulan en amplitud al 80% por unaonda sinusoidal de 1 kHz.

Antes del ensayo, la señal que se ha deinyectar para obtener un buen nivel deperturbación se calibra y se memoriza ydespués se aplica a los cables normalmenteconectados al equipo que se está probando.

Inmunidad a la radiación

Los ensayos de inmunidad por radiaciónpermiten garantizar el buen funcionamiento delos aparatos cuando estos están sometidos acampos electromagnéticos.

Puesto que estos ensayos son especialmentesensibles al entorno, son muy importantes losmedios y las precauciones que se deben detomar para hacer medidas fiables yreproducibles de inmunidad por radiación.

El medio ambiente ha de estar losuficientemente limpio para no ser interferidopor las ondas de cualquier tipo existentes, yaque (como ya hemos visto en el apartado «Lafuente») los campos electromagnéticos de

varios V/m son frecuentes, como los generadospor los walkie-talkie, y los camposimpulsionales de amplitud más elevada todavíaexisten en el medio industrial. Estos ensayos,pues, se hacen en cajas de Faraday cuyasparedes están recubiertas de absorbentes demuy alta frecuencia. Estas cajas se califican deanecoicas cuando todas las paredes, sueloincluido, están recubiertas, y se llamansemianecoicas cuando el suelo no estárecubierto.

En estas cajas, varias antenas generanseñales según los tipos de campo, gamas defrecuencia y polarizaciones (figura 30). A estasantenas las alimenta un vobulador cuya señalpasa por un amplificador de potencia de bandaancha.

Niveles de severidad Tensión de ensayo desegún la norma salida con circuito abierto

(kV)

1 0,52 13 24 4x especial

El nivel x es un nivel definido contractualmenteentre un fabricante y su cliente.

Fig. 29: Niveles en función de las severidadesdefinidas por la norma CEI 61000-4-5.

Fig. 30: La caja de Faraday semianecoica y algunasantenas de un laboratorio CEM de SchneiderElectric.


Los campos generados se calibran con laayuda de captadores isotrópicos de bandaancha: el esquema de la figura 31 presentauna disposición típica para las pruebas.

Las normas precisan los límites deperturbaciones aceptables, de esta manera, lanorma CEI 61000-4-3 establece ensayos en labanda de frecuencias 80 MHz - 1 000 MHz entres niveles de severidad (1, 3 y 10 V/m).

A título indicativo, las condiciones de laspruebas que se pueden hacer en loslaboratorios Schneider son mucho másrigurosas: la gama de frecuencias cubierta seextiende de 10 kHz a 2 GHz; además, losaparatos se pueden probar con campos quealcanzan los 30 V/m modulados al 80%. Por loque se refiere a la inmunidad en el seno de un

campo eléctrico impulsional, como los que seobservan en las proximidades de instalacionesAT, no existen todavía medidas normalizadas.

En este terreno, los equipos Schneider seprueban con procedimientos internos.

Emisión por conducción

Las medidas de emisión por conducción midenel nivel de las perturbaciones reinyectadas porel aparato probado sobre todos los cablesconectados a él. Puesto que en este test elaparato bajo prueba se considera generador, elnivel de las perturbaciones dependeestrechamente de la carga de alta frecuenciaque se conecte a los cables (figura 32).

Para efectuar medidas reproducibles y, enparticular, para evitar los problemas

Fig. 31: Disposición típica de test en una caja de Faraday. Las medidas se hacen en dos etapas:1.- calibrado del campo para una gama de frecuencias dadas, con la ausencia de equipo,2.- verificación de la inmunidad del equipo.

Fig. 32: Configuración de medida de emisión por conducción. El equipo testado es considerado como ungenerador, el REIL como una carga.

Red

Filtro

Caja de Faradaysemianecoica

Aparatode

medida

Red estabilizadora deimpedancia de la línea

Equipoprobado(víctima)

Equipoprobado(víctima)

Red

Filtro

1 kW

10 kHza

2 GHz

Amplificadorbanda ancha

GeneradorRF

Caja de Faradaysemianecoica

Antena


relacionados con la impedancia caracteristicade la red, las medidas de emisión porconducción se hacen con la ayuda de una RedEstabilizadora de Impedancia de Línea (REIL).Un aparato de medida, de hecho un receptorde alta frecuencia, conectado a esta REILpermite cuantificar el nivel de cada frecuencia.El nivel de perturbaciones reinyectadas nodebe exceder los límites fijados por lasnormas, límites que dependen del tipo decables y del entorno. El gráfico de la figura 33presenta un resultado obtenido en un cuadrogeneral de baja tensión y su comparación conla norma EN 55 022.

Emisión por radiación

Las medidas de emisión por radiacióncuantifican el nivel de las perturbacionesemitidas por un aparato bajo la forma deondas electromagnéticas.

Como para los ensayos de inmunidad a laradiación, las medidas de emisión porradiación no deben de ser alteradas por ondasque ya existen: CB, radio, etc. Tampoco debende verse afectadas por las reflexiones de lasondas sobre obstáculos del entorno. Estasdos condiciones son antinómicas y de estehecho se derivan dos métodos de medida.

El primer método consiste en situarse al airelibre, sin ningún obstáculo dentro de un

perímetro determinado: el medio ambiente esentonces el que es.

El segundo método consiste en situarse en unacaja de Faraday; las reflexiones sobre lasparedes de la caja se hacen disminuirvoluntariamente con la presencia deabsorbentes de muy alta frecuencia (figura 30):el medio está perfectamente controlado.

Los laboratorios Schneider utilizan el segundométodo. Su gran ventaja es el permitir laautomatización de la medida y limitar el númerode desplazamientos de un aparato, ya que lasmedidas de emisión y de inmunidad se puedenhacer en el mismo lugar variando algunoselementos. Igual que en la emisión porconducción, los niveles de emisión porradiación deben ser inferiores a los límitesfijados por un cuaderno de cargas o una norma.

Medidas del campo impulsional

Los ensayos normativos permiten medir laemisión y probar la inmunidad de los aparatoso sistemas a las principales perturbacioneselectromagnéticas que se pueden encontrar enlos medios industriales. No obstante, lasprestaciones de los equipos desarrollados porel Grupo Schneider consiguen alcanzar algunascaracterísticas que todavía ni se han tenido enconsideración en los textos normativos.

Captador : RSILPaso de preamplif. : HPReceptor : ESH3Detector : crestaBanda pasante : 10 KHzPaso lineal : .0050 MHzTiempo de medida : .1000 s.Limitador de impulsoX : NFEN55022 A QC

Y : NFEN55022 A AV

0,34

20

40

60

80

100

0,73 1,1 1,5 5,4 9,2 13 30Laboratorio CEM Schneider

Ten

sión

med

ida

(dB

µV)

Frecuencia (MHz)

Fig. 33: Medidas de las emisiones radioeléctricas de un cuadro general BT de un centro de proceso de datos.


La introducción de la electrónica en un grannúmero de aplicaciones, y sobre todo en laaparamenta electrotécnica, obliga a tener encuenta un condicionante nuevo: lacompatibilidad electromagnética (CEM). Losimperativos de calidad de estos productos sonel asegurar un buen funcionamiento en unmedio perturbado y no ser ellos a su vezelementos perturbadores.

Estos dos imperativos exigen entenderperfectamente fenómenos complejos,relacionados con la fuente, los acoplamientos,y con la víctima. Obligan a respetar un ciertonúmero de reglas en el diseño, laindustrialización y en la utilización de losproductos.

7 Conclusión

El lugar y la instalación juegan igualmente unpapel importante en la CEM. De ahí lanecesidad de pensar desde los primerosestudios en la disposición topográfica de estoselementos de potencia, la distribución decables, los blindajes Y con materiales quetengan una buena CEM, una instalación bienhecha aporta márgenes importantes decompatibilidad.

Sólo es posible cuantificar la CEM de diferenteselementos llevando a cabo medidas quenecesitan una gran competencia y materialessofisticados.

El respeto a las normas permite asegurar elbuen funcionamiento de un aparato en suentorno electromagnético.

Todavía no existen, por ejemplo, protocolos depruebas CEM específicos para los materialessituados en los centros de transmisión MT. Espor eso que Schneider ha llevado a cabocampañas de medida para conocer mejor lasperturbaciones típicas en el entorno de susequipos, principalmente la proximidad de laaparamenta de baja, media y muy alta tensión.

En una segunda fase, se llevan a cabo losensayos internos con medios de ensayoespecíficos. Éstos permiten probar lacompatibilidad electromagnética de los equipossin tener que hacer ensayos con valores demagnitud muy grandes. De esta manera, losensayos se pueden reproducir mejor y sonmenos costosos. Se llevan a cabo sobre todoen la fase de diseño, lo que permite optimizarlas protecciones CEM con un menor coste.


El nivel de CEM en un equipo está en funciónde los acoplamientos entre los circuitos; estosacoplamientos están directamenterelacionados con las impedancias entre estoscircuitos, particularmente en AF. Para mejorarla CEM, es conveniente por tanto conocer estasimpedancias para después reducirlas.

Existe un cierto número de fórmulasaproximadas que permiten determinar laimpedancia en AF de los principalesconductores utilizados. Estas fórmulas soncomplicadas y su precisión es baja si no seconoce con exactitud la posición de cadaelemento. Pero, ¿quién conoce la posiciónexacta de un hilo respecto a otro en un trazadode cables? De hecho la respuesta nos la da laexperiencia de estos fenómenos junto con elconocimiento de las reglas teóricaselementales de la electricidad.

Para empezar, es importante saber que laimpedancia de un conductor está en función,sobre todo, de su autoinducción, que pasa aser importante a partir de 1 kHz para un cableestándar. Así, para un cable ficticio infinito, enel aire, su valor de autoinducción lineal varía deforma logarítmica con el diámetro, por tanto,muy poco: para los cables cuya longitud nopasa del cuarto de la longitud de onda de laperturbación considerada, se puede admitir un

valor del orden de 1 µH por metro cualquieraque sea el diámetro (figura 34).

Si el cable está correctamente colocado sobreun plano conductor, este valor disminuyeconsiderablemente. Depende, pues, de ladistancia entre el cable y el plano. Se puedentener fácilmente valores de hasta 10 dB sobreel valor de la autoinducción. En más altasfrecuencias, este cable se debe considerarcomo una línea de transmisión y la magnitud aconsiderar es entonces su impedanciacaracterística (del orden de la centena deohms). Con estas consideraciones, se tienefácilmente una autoinducción común de variosmicrohenrios simplemente con algunos metrosde cable verde-amarillo, por ejemplo. Por tanto,esto representa varios ohms a 1 MHz, y variascentenas de ohms a 100 MHz.

En resumen, el plano metálico conductor es elmedio de unir eléctricamente dos puntos con lamenor impedancia posible. Y esto, sin importarsu grosor cuando éste es superior al grosor depaso (415 µm para el cobre a 10 kHz).

Así, una placa de cobre presenta unaautoinducción de 0,6 nH a 10 kHz, o sea unaimpedancia por unidad cuadrada de 37 µΩ, (laimpedancia es la misma sea cual sea lasuperficie del cuadrado considerado).

Anexo 1: Impedancia de un conductor en AF

Fig. 34: Siguiendo los diferentes casos (a, b, c y d), y para una misma longitud, las impedancias lineales estánen el orden: Z1 > Z2 > Z3 > Z4.

a: cable en el aire (L ≈ 1µH/m),b: cable situado sobre una superficie metálica,c: reja metálica con contacto en cada cruce (por ejemplo hierro soldado en hormigón),d: plano metálico

Z1Z2

Z3

Z4

a)

b)

c)

d)


Los términos empleados para distinguir lasdiferentes partes de un cable cambian un pocode significado según el destino del cable(cable de conducción de energía, cabletelefónico, o de control y mando) (figura 35).

Las definiciones marcadas en cursiva son lasde la CEI.

Armadura

Tiene como función proteger mecánicamenteun cable, por eso está formada generalmentepor dos hojas de acero blando enrolladas enforma de hélice (NF C 32-050).

Para los cables destinados a la transmisión dedatos, la armadura puede tener igualmente unuso eléctrico, servir de blindaje electrostático y,más a menudo, de blindaje electromagnético.

Blindaje

Sinónimo de pantalla, material elaborado ydestinado a reducir la intensidad de laradiación que penetra en una zona.

La armadura o la pantalla de un cable, queestá destinado al transporte de energía o dedatos, puede constituir un blindaje.

Pantalla

Dispositivo utilizado para reducir lapenetración de un campo en una regióndeterminada.

Este elemento desempeña varias funciones:

nnnnn crear una superficie equipotencial alrededordel aislante,

nnnnn prevenir los efectos de los campos eléctricosexternos e internos,

nnnnn asegurar la descarga de la corrientecapacitiva así como de corriente de defectotierra (cortocircuito homopolar),

nnnnn asegurar la protección de las personas y delmaterial en caso de perforación. Por estemotivo generalmente es metálica y continua(tubo de plomo, capa o trenza de cables, ocintas puestas en forma de hélice).

Para los cables de transmisión de datos, lapantalla, llamada más corrientemente blindaje,está constituida por cintas o capas de hilos, decobre o de aluminio, enrollados para hacer unblindaje contra las influencias eléctricas ymagnéticas.

Puede ser colectivo, para el total de losconductores que componen el cable, cuandolas influencias perturbadoras son exteriores.

Puede ser individual, para un cierto número deconductores del cable, para protegerlos de lasinfluencias de otros conductores.

Cubierta

Envoltura que tiene la función de asegurar elaislamiento de un cable.

Anexo 2: Las partes de un cable

Fig. 35

Cubierta (PVC)

Armadura(2 hojas de acero)

Cubierta interior(PVC)

Pantalla metalizada(aluminio)

Aislante (PVC)

Alma (hilo de cobre)

Cubierta (PVC)

Armadura(2 hojas de acero)

Relleno (papel)

Pantalla metalizada(cobre)

Cinta conductora

Relleno aislante

Aislante (PVC)

Alma (hilo de cobre)

Ejemplo de cable telefónico Ejemplo de cable de transporte de energía (MT)


Los laboratorios CEM de Schneider Electricson competentes y tienen las instalacionesnecesarias para hacer ensayos de acuerdocon numerosas normas o especificacionesparticulares.

El cliente, interno o ajeno a la empresa, esasistido si lo necesita por los especialistas de

Sería un poco largo citarlos todos, más aúnteniendo en cuenta que la evolución delpaisaje normativo es muy rápida sobre todopor lo que se refiere a las normas deproductos. A continuación indicamos losprincipales estudios de referencia para hacerlos ensayos.

Inmunidad

nnnnn CEI 61000-4-2 [= EN 61000-4-2 = NF EN61000-4-2 (NF C 91-004-2)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 2: ensayo de inmunidad a lasdescargas electrostáticas.

nnnnn CEI 61000-4-3 [= EN 61000-4-3 = NF EN61000-4-3 (NF C 91-004-3)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 3: ensayo de inmunidad a los camposelectromagnéticos por radiación a lasfrecuencias radioeléctricas.

nnnnn CEI 61000-4-4 [= EN 61000-4-4 = NF EN61000-4-4 (NF C 91-004-4)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 4: ensayo de inmunidad a lostransitorios eléctricos rápidos en salvas.

nnnnn CEI 61000-4-5 [= EN 61000-4-5 = NF EN61000-4-5 (NF C 91-004-5)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 5: ensayo de inmunidad a las ondasde choque.

Anexo 3: Ensayos hechos en los laboratorios CEMde Schneider Electric

los laboratorios en la investigación de lasnormas y exigencias aplicables a su equipo.También se encarga de definir cuáles son loscriterios funcionales de aceptación, ya searespecto a las normas que rigen su producto,ya sea, por defecto, según los imperativos deuso del producto (seguridad, continuidad deservicio, confort).

nnnnn CEI 61000-4-6 [= EN 61000-4-6 = NF EN61000-4-6 (NF C 91-004-6)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 6: inmunidad a las perturbaciones porconducción, inducidas por los camposradioeléctricos.

nnnnn CEI 61000-4-8 [= EN 61000-4-8 = NF EN61000-4-8 (NF C 91-004-8)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 8: ensayo de inmunidad a un campomagnético a la frecuencia de una red.

nnnnn CEI 61000-4-11 (= EN 61000-4-11 = NF EN61000-4-11 (NF C 91-004-11)).Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 4: técnicas de ensayo y de medida.Sección 11: ensayo de inmunidad a los crucesde tensión, cortes breves y variaciones detensión.nnnnn EN 50082-1.[= NF EN 50082-1 (NF C 91-082-1)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Norma genérica de inmunidad.Parte 1: residencial, comercial e industrialigera.

nnnnn EN 50082-2.[= NF EN 50082-2 (NF C 91-082-2)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Norma genérica de inmunidad.Parte 2: entorno industrial

Ensayos normativos


Emisión

nnnnn CISPR 11[=EN 55011 = NF EN 55011 (NF C 91-011)].Límites y métodos de medida de lascaracterísticas de perturbacionesradioeléctricas de los aparatos industriales,científicos y médicos (ISM) a frecuenciaradioeléctrica.

nnnnn CISPR 14[=EN 55014 = NF EN 55014 (NF C 91-014)].Límites y métodos de medida deperturbaciones radioeléctricas producidas porlos aparatos electrodomésticos o análogosque comportan motores o dispositivostérmicos, por aparatos eléctricos y por losaparatos eléctricos análogos (parte emisiónpor conducción).

nnnnn CISPR 22[=EN 55022 = NF EN 55022 (NF C 91-022)].Límites y métodos de medida de lascaracterísticas de perturbacionesradioeléctricas producidas por los aparatos detratamientos de la información.

nnnnn CEI 61000-6-3Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 6: normas genéricas.Sección 3: sobre la emisión para los entornosresidenciales, comerciales y de la industrialigera.

nnnnn CEI 61000-6-4Compatibilidad electromagnética (CEM).Parte 6: normas genéricas.Sección 3: sobre la emisión para losindustriales.

nnnnn EN 50081-1[=NF EN 50081-1 (NF C 91-081-1)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Norma genérica emisión.Parte 1: residencial, comercial e industrialigera.

nnnnn EN 50081-2[=NF EN 50081-2 (NF C 91-081-2)].Compatibilidad electromagnética (CEM).Norma genérica emisión.Parte 2: entorno industrial.

Normas específicas

nnnnn De centros de telecomunicaciones:I 12-10, 1 993; éditée par le Comité desSpécifications des Equipements (CSE) FranceTélécom.Environment électromagnétique deséquipements des centres. (partie immunité auxperturbarions rayonnnées et conduites).

nnnnn Militares:

ooooo GAM - EG - 13:Essais généraux en environnement desmateriels.Fascículos 62 y 63.

ooooo MIL STD 461/462: Electromagnetic emissionand susceptibility requirements for the contro ofelectromagnétic interference.

Ensayos fuera de las normas

En la medida de sus posibilidades, loslaboratorios pueden efectuar ensayos deconformidad con otras normas o textos.


Normas

nnnnn CEI 61000-2-1

nnnnn CEI 61000-2-2

nnnnn CEI 61000-4

nnnnn CEI 61000-6

nnnnn EN 55 011, CISPR 11

nnnnn EN 55 022, CISPR 22

nnnnn NF C 15-100

Cuadernos técnicos Schneider Electric

nnnnn Las perturbaciones eléctricas en BT.Cuaderno Técnico nº 141. R.CALVAS.

nnnnn Interruptores de SF6 Fluarc y protección demotores MT. Cuaderno Técnico nº 143.J.HENNEBERT y D. GIBBS.

nnnnn Coexistencia de corrientes fuertes ycorrientes débiles. Cuaderno Técnico nº 187.R. CALVAS y J. DELABALLE.

Anexo 4: Bibliografía

Publicaciones diversas

nnnnn Compatibilité électromagnétique - bruits etperturbations radioélectriques-. P. DEGAUQUEy J. HAMELIN. Dunod editor.

nnnnn Compatibilité électromagnétique. M.IANOVICI y J. J. MORF. Presses PolytechniquesRomandes.

nnnnn La compatibilité électromagnétique. A.KOUYOUMDJIAN, con R.CALVAS y J.DELABALLE. Institut Schneider Formation.Febrero 1996. Referencia MD1CEM1F.

nnnnn Les harmoniques et les installationsélectriques. A. KOUYOUMDJIAN. InstitutSchneider Formation. Abril 1998. ReferenciaMD1HRM1F.

nnnnn RGE nº 10 dedicado a la compatibilidadelectromagnética. Noviembre 1986.

la cem: la compatibilidad...

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