ELEMENTE PENTRU ANTIPARAZITARE

1
Filtre de protectie impotriva perturbatiilor,
montate in imediata vecinatate a receptorului
ELEMENTE PENTRU ANTIPARAZITARE
Filtre de antiparazitare, montate in imediata
vecinatate a sursei
Ecrane electromagnetice
2
Filtre de protectie impotriva perturbatiilor,
montate in imediata vecinatate a receptorului
ELEMENTE DE ANTIPARAZITARE
Filtre de antiparazitare, montate in imediata
vecinatate a sursei
3

• Atenueaza transmiterea perturbatiilor prin
  conductie
• Utilizarea lor presupune ca, pe cat posibil,
  componentele spectrale ale semnalului util sunt
  separate de componentelor spectrale ale
  perturbatiilor
• Printr-o alegere corespunzatoare a frecventelor
  de taiere si a pantei flancurilor functiilor de
  transfer ale filtrelor se obtine o atenuare
  selectiva a perturbatiilor fara o influenta
  importanta asupra semnalului util

4

• Parametru caracteristic atenuarea reala a
  filtrului
• dependenta de frecventa
• definita ca raportul de divizare al unui divizor
  de tensiune format din componentele pasive ale
  filtrelor impreuna cu impedantele surselor si ale
  receptoarelor
• Componentele de baza
• pentru curentul de lucru  impedantele
  longitudinale
• pentru tensiunea de lucru  impedantele
  transversale

ambele cu comportare preponderent reactiva.
5
Filtru elementar cu impedanta transversala
6
Filtru elementar cu impedanta longitudinala
7
Filtru elementar cu circuit LC
8

• OBSERVATII.
• factorul de atenuare al filtrului este dependent
  de frecventa
• variatia sa se reprezinta grafic sub forma
  caracteristicii de frecventa aF?g(f)?
• atenuarea unuia si aceluiasi filtru poate
  prezenta caracteristici de frecventa foarte
  diferite in functie de marimea impedantelor
  sursei si sarcinii
• in cataloage se da atenuarea de insertie
  determinata pentru valori identice ale ZS si ZR ,
  de exemplu pentru sistemele adaptate, valori
  standard de 50 ?

9
SCHEMA PENTRU MASURAREA ATENUARII DE INSERTIE
(MASURATOARE CU SI FARA FILTRU) INTR-UN SISTEM DE
50 ?
10

• ATENUAREA DE INSERTIE
• este o marime adecvata pentru aprecierea
  efectului de filtrare in sisteme adaptate
• permite o comparare a filtrelor de acelasi tip
  ale diversilor producatori
• nu poate fi utilizata pentru aprecierea efectului
  de filtrare in sistemele cu impedante oarecare
  ale receptorului si emitatorului ( filtrele de
  retea). In astfel de sisteme utilizatorul trebuie
  sa determine atenuarea reala a filtrului in
  fiecare caz concret

11
PERTURBATII CONDUCTIVE
TENSIUNI PERTURBATOARE
SIMETRICE Apar intre conductorii de ducere si de
intoarcere ai traseelor de alimentare sau de
semnal.
NESIMETRICE Apar intre conductorii de ducere si
intoarcere si un conductor de referinta
12
SCHEMA ECHIVALENTA A UNEI SURSE DE PERTURBATII CU
SURSE DE TENSIUNE ECHIVALENTE PENTRU TENSIUNILE
PERTURBATOARE SIMETRICA SI NESIMETRICA
13
ANTIPARAZITAREA UNEI SURSE DE PERTURBATII CARE
PRODUCE PERTURBATII DE MOD NORMAL SI DE MOD COMUN
PRIN CONDENSATOARE DE ANTIPARAZITARE SI BOBINE
MONTATE IN AMONTE
14
Condensatoare de tip X (CX) se monteaza intre
conductoarele active (de ducere si de intoarcere)
ale circuitelor de alimentare si pot sa aiba
capacitati oricat de mari
Condensatoare pentru filtre utilizate in curenti
tari
De tip X2 (valori de varf lt1.2 kV)
De tip X1 (valori de varf gt1.2 kV)
Condensatoarele de tip Y (CY) sunt conectate
intre conductoarele de alimentare si conductorul
de protectie PE Deoarece ele sunteaza izolatia
electrica a unui aparat, valoarea capacitatii
este limitata si necesita o siguranta ridicata in
exploatare
15

• FRECVENTE DE REZONANTA ALE FILTRELOR 
• Utilizarea simultana a componentelor reactive
  (bobine si condensatoare) intr-un filtru
• da nastere la un sistem oscilant care in
  apropierea frecventei proprii de rezonanta duce
  la atenuare negativa, adica la o amplificare de
  insertie
• produce fenomene de rezonanta datorita combinarii
  dintre reactantele proprii ale emitatoarelor si
  receptoarelor si componentele reactive ale
  filtrelor

16

• Aceste probleme pot fi solutionate prin
• Deplasarea rezonantelor proprii intr-un domeniu
  de frecventa fara probleme (filtre in cascada)
• Amortizarea rezonantelor cu ajutorul unor
  rezistoare
• Utilizarea unor bobine si condensatoare cu
  pierderi marite

17
Frecvente proprii de rezonanta ale
inductivitatilor din filtre

• Pana la valoarea frecventei proprii de rezonanta,
  fl, bobina actioneaza ca o inductivitate , peste
  aceasta valoare se face simtita prezenta
  capacitatilor parazite intre spire Cp
• Printr-o constructie care sa asigure capacitati
  parazite cat mai mici, se poate contracara acest
  efect.

18
Frecvente proprii de rezonanta ale
condensatoarelor din filtre

• Pana la valoarea frecventei proprii de rezonanta,
  fC condensatoarele actioneaza ca niste
  capacitati pure, peste aceasta valoare curentul
  va fi limitat de inductivitatile parazite ale
  conductoarelor de legatura si ale armaturilor.
• Inductivitatea parazita la condensatoarele
  bobinate cu contact frontal se datoreaza
  conexiunilor, ceea ce obliga consumatorul la
  utilizarea unor conductoare de legatura cat mai
  scurte.

19

• OBSERVATIE. Rezonantele filtrelor si rezonantele
  proprii ale elementelor componente ale acestora
  se pot atenua prin utilizarea unor materiale
  magnetice si dielectrice cu pierderi. Aceasta se
  poate obtine
• macroscopic
• prin miezuri combinate
• prin miezuri din ferita cu spire in scurtcircuit
  din material rezistiv
• prin proprietatile intrinseci ale materialului
  (linii de transmisie cu pierderi)

Permeabilitatea complexa (pentru fero si
ferimagnetici)
Permitivitatea complexa (pentru dielectrici)
20

• DIELECTRICI CU PIERDERI
• In dielectrici, la alimentarea in c.a. apar
  pierderi de polarizare (datorate oscilatiilor
  periodice ale ionilor si dipolilor- macroscopic
  pot fi considerate pierderi prin frecare ) care
  pot depasi de cateva ori pierderile datorate
  conductivitatii reziduale.
• Permitivitatea complexa relativa

Permitivitatea relativa obisnuita (masura a
cresterii efective a capacitatii in prezenta unui
dielectric)
Rezistenta de pierderi in c.a. (conductanta de
pierderi)
21
SCHEMA ECHIVALENTA A UNUI CONDENSATOR CU PIERDERI
In domeniul frecventa
Factor de pierderi
Pierderi active in dielectric
22
MATERIALE FERO SI FERIMAGNETICE(FERITE) CU
PIERDERI

• Materialele feromagnetice prezinta pierderi
  active in camp magnetic alternativ produse de
  curentii turbionari, de fenomenele de
  remagnetizare si de vascozitatea magnetica.
• Aceste pierderi in miez pot sa depaseasca cu mult
  pierderile in infasurarile bobinelor filtrelor.
• Permeabilitatea complexa relativa

Permeabilitatearelativa obisnuita (masura a
cresterii efective de inductivitate in prezenta
materialului feromagnetic)
Rezistenta corespunzatoare pierderilor in fier
23
SCHEMA ECHIVALENTA A UNEI BOBINE CU PIERDERI
In domeniul frecventa
Factor de pierderi
Pierderi active in dielectric
24

• PRINCIPII CONSTRUCTIVE ALE CONDENSATOARELOR
• cele mai des utilizate mijloace de antiparazitare
  
• eficacitatea lor de antiparazitare e cu atat mai
  mare cu cat
• inductivitatea lor proprie e mai mica
• rezistenta interna de IF a sursei de perturbatii
  este mai mare
• Inductivitatea proprie depinde de
• Lungimea conexiunilor
• Modul de montaj
• Constructia interna.

25
TIPURI CONSTRUCTIVE

• Condensator bipolar

• Condensator tripolar

• Condensator cu patru borne (condensator de
  trecere necoaxial) se utilizeaza atat pentru
  perturbatii de mod comun cat si pentru cele de
  mod comun

26

• Condensator de trecere coaxial( de tip bobinat) 
  se utilizeaza numai in cazul perturbatiilor de
  mod comun

• Condensator de trecere de tip disc

27
Condensatoare de antiparazitare multiple
Condensator triplu (XYY)
Condensator dublu (XY)
L1
PE
N
28

• PRINCIPII CONSTRUCTIVE ALE BOBINELOR DE FILTRARE
• isi gasesc utilizarea in cazul in care impedanta
  interna IF a unei surse este prea mica (in
  special pentru perturbatii nesimetrice la care
  capacitatile condensatoarelor Y nu trebuie sa
  depaseasca o anumita valoare)
• eficacitatea lor de antiparazitare e cu atat mai
  mare cu cat capacitatea proprie este mai mica
• La curenti mici capacitatea poate fi redusa prin
  bobinaj in galeti multistrat
• La curenti mari, prin bobinarea pe muchie a unei
  platbenzi de cupru

29

• in cazul atenuarii perturbatiilor de mod comun,
  se dovedeste foarte avantajoasa constructia cu
  compensare de curent

• La acelasi sens de infasurare, fluxurile
  magnetice datorate curentului de lucru ale celor
  doua infasurari identice se compenseaza aproape
  complet, astfel incat premagnetizarea datorita
  curentului de lucru este neglijabila.
• Cresterea de inductivitate obtinuta prin
  utilizarea unui miez din material feromagnetic
  are un efect pozitiv asupra actiunii de
  antiparazitare numai in situatia in care miezul
  nu este premagnetizat pana la saturatie datorita
  curentului de lucru.

30

• la frecvente peste 1MHz se utilizeaza inele de
  ferite introduse pe conductoare sau miezuri
  magnetice toroidale prin care se infasoara
  conductoarele de masura

31

• FILTRE LC
• se utilizeaza pentru antiparazitarea si protectia
  la perturbatii a aparatelor mono si trifazate
• reprezinta filtre trece-jos pentru retele de
  joasa tensiune 220V/380V care lasa sa treaca
  nestanjenit numai semnalul de 50Hz
• atenuarea se mentine sau scade in functie de
  impedantele de intrare si de iesire ale
  sistemului in care sunt introduse
• prin montarea in cascada a mai multor dispozitive
  de antiparazitare dimensionate pentru domenii de
  frecventa diferita, se pot realiza lanturi de
  filtre pentru cabine ecranate, care functioneaza
  pana la 35GHz

32
EXEMPLU DE FILTRU DE RETEA MONOFAZAT PENTRU
PERTURBATII DE MOD NORMAL SI DE MOD COMUN RD
rezistor de descarcare pentru condensatorul
CX Dr1 bobina cu compensare de curent pentru
perturbatii de mod comun Dr2 bobina cu compensare
de curent pentru perturbatii de mod normal
33

• FILTRE CU PIERDERI
• Se construiesc pentru situatii in care apare o
  amplificare de insertie datorata unor combinatii
  nepotrivite ale functiilor de transfer ale
  filtrelor
• In aceasta categorie intra
• Inelele de ferita
• Filtrele cu componente disipative
• Ecranele tubulare de rejectie a interferentei
  electromagnetice
• Liniile de pierderi

34
Linii cu pierderi cu conductor interior axial
Linii cu pierderi cu conductor interior spiralat
35

• DESCARCATOARE DE SUPRATENSIUNI
• Servesc pentru limitarea supratensiunilor
  tranzitorii provocate de actiunea traznetului, de
  deconectarea consumatorilor inductivi, de
  descarcarile electrostatice, de impulsurile
  electromagnetice nucleare.
• Reprezinta rezistoare puternic neliniare care in
  domeniul tensiunilor de lucru au valori foarte
  mari si se poate considera ca, practic nu exista,
  iar in timpul supratensiunilor capata valori
  foarte mici.
• Impreuna cu impedanta sursei de perturbatii se
  formeaza un divizor de tensiune cu raport de
  divizare neliniar, care reduce supratensiunile la
  valori sub rigiditatea dielectrica a componentei
  ce trebuie protejata.

36

• Tipurile de descarcatoare depind de 
• tensiunea de amorsare
• amplitudinea impulsului de curent
• rezistenta de izolatie la tensiunea maxima de
  functionare
• rezistenta reziduala la trecerea curentului de
  impuls
• comportarea dinamica la amorsare

37

• VARISTOARE
• sunt rezistoare neliniare dependente de tensiune
  realizate din oxid metalic (in special ZnO)
• Timpi de comutatie de ordinul nanosecundelor
• caracteristica curent tensiune  IKU?
• K este un factor care tine cont de geometria
  discurilor
• ? gt25 este un exponent dependent de material

38
Caracteristica exponentiala
Caracteristica dublu logaritmica
I
Log I
Zona de lucru
U
Log U
39
Schema echivalenta

• Inductivitatea parazita se datoreaza
  inductivitatii conexiunilor si a fenomenului de
  refulare a curentului
• Capacitatea parazita este cuprinsa intre 100 si
  cateva zeci de mii de pF, valorile mai mari
  corespunzand la tensiuni de lucru mai mici si
  capacitate mare de disipare a curentului de impuls

• Capacitatea proprie ridicata impiedica
  introducerea varistoarelor in sistemele de inalta
  frecventa
• In ceea ce priveste protectia la supratensiuni,
  capacitatea mare a varistoarelor se dovedeste
  avantajoasa atat timp cat nu este anihilata de
  inductivitatea conexiunilor.

40

• ECLATOARE
• Acopera un domeniu foarte larg de tensiuni de
  amorsare, fiind utilizate atat in sistemele
  electroenergetice la protectia impotriva
  loviturii directe de traznet, cat si in retelele
  de telecomunicatii.

41

• AVANTAJE
• capacitate mare de trecere a curentului
• influenta neglijabila, rezistiva si capacitiva,
  in regim normal de functionare a circuitului
• DEZAVANTAJE
• la pante mari ale tensiunii aplicate, imediat
  inaintea amorsarii, tensiunea poate ajunge la
  valori foarte mari si s-ar putea sa nu fie
  suportata de obiectul de protejat ? alegerea unui
  descarcator cu caracteristica de impuls
• tensiunea necesara pentru mentinerea arcului este
  atat de redusa incat la circuitele de curent
  continuu, dupa stingerea fenomenului tranzitoriu,
  arcul nu se mai stinge ? inserierea unui
  descarcator soft

42

• OPTOCUPLOARE SI CABLURI DIN FIBRA OPTICA

Folosirea unui optocuplor pentru rejectia
semnalelor de mod comun pentru tensiuni pana la
10kV
Circuit de comanda LED
Trigger Schimtt
Cablurile optice permit acoperirea unor
diferente de potential pana in domeniul
megavoltilor
43

• TRANSFORMATOARE DE SEPARARE
• permit separarea galvanica a circuitelor de
  curent alternativ
• sunt folosite si pentru intreruperea buclelor de
  pamantare, rejectia tensiunilor de mod comun