Conceptos básicos del filtro EMI

Conceptos básicos del filtro EMI
 

Los dispositivos electrónicos juegan un papel vital en casi todas las industrias, desde hospitales hasta la fabricación industrial y el ejército. Ciertos dispositivos dependen de energía ininterrumpida y confiable para funcionar correctamente. Sin embargo, a medida que más y más dispositivos electrónicos ingresan al mercado, generan interferencias electromagnéticas que pueden hacer que estos dispositivos funcionen mal, se bloqueen o fallen. Para proteger los dispositivos y sistemas electrónicos de daños, los filtros EMI bloquean los efectos adversos y permiten un flujo de energía regulado. Aquí, analizaremos en profundidad los conceptos básicos de EMI, las aplicaciones de filtros EMI y el impacto de EMI en varios campos.

   

¿Cuáles son los dos tipos de EMI?

Hay dos tipos principales de EMI: EMI conducida y EMI radiada. La EMI conducida viaja a través de conductores, como cables eléctricos o cables de alimentación, mientras que la EMI radiada viaja a través del aire y no requiere conductores. Tanto la EMI conducida como la radiada pueden afectar el rendimiento de los equipos electrónicos a través de daños, degradación, mal funcionamiento o fallas del sistema.

 

La diferencia entre el filtro EMI y el filtro RFI

Es posible que escuche que las personas usan EMI y RFI indistintamente cuando se refieren a la interferencia electromagnética. Sin embargo, los filtros EMI y RFI no son lo mismo.
¿Qué es la interferencia de radiofrecuencia? El término es un acrónimo de interferencia de radiofrecuencia, que se refiere al ruido que cae en el espectro de radio dentro del espectro electromagnético. Mientras tanto, EMI se refiere al ruido electromagnético de cualquier frecuencia. En otras palabras, RFI es un subconjunto de EMI que incluye solo corrientes electromagnéticas con frecuencias entre 3 kHz y 300 GHz. Al igual que la EMI, la RFI se puede conducir o radiar y puede causar varios problemas con los equipos electrónicos.

 

¿Qué es la Compatibilidad Electromagnética?

La compatibilidad electromagnética (EMC, Electromagnetic Compatibility) se refiere a la capacidad de un dispositivo o sistema para operar de acuerdo con los requisitos de su entorno electromagnético sin causar perturbaciones electromagnéticas insoportables a ningún equipo en su entorno. Por lo tanto, EMC incluye dos requisitos: por un lado, significa que la perturbación electromagnética (Electromagnetic Disturbance) generada por el equipo durante el funcionamiento normal no puede exceder un cierto límite; La perturbación electromagnética tiene un cierto grado de inmunidad, es decir, susceptibilidad electromagnética (EMS)
¿De dónde viene EMI?

 

¿De dónde viene EMI?

La EMI proviene tanto de equipos eléctricos hechos por el hombre como de causas naturales. Las razones creadas por el hombre son que habrá brechas o cambios continuos de voltaje y corriente cuando los equipos eléctricos y electrónicos están funcionando y, a veces, la tasa de cambio es bastante rápida, lo que hará que se genere energía electromagnética dentro de diferentes frecuencias o entre una banda de frecuencia. , y el circuito correspondiente convertirá esta energía que se emite al entorno circundante.
La EMI natural puede provenir de una variedad de fuentes, que incluyen: rayos, erupciones solares, ruido cósmico, electricidad estática, tormentas eléctricas atmosféricas
, tormenta magnética solar, tormenta de arena, ventisca, sol
La EMI natural puede ocurrir repentinamente y tener efectos severos en equipos eléctricos protegidos inadecuadamente. Las perturbaciones electromagnéticas naturales más severas, como las erupciones solares o las tormentas eléctricas, podrían afectar los equipos militares o la tecnología de transporte. Si el sol aparece directamente detrás del satélite y el ruido electromagnético oscurece la transmisión del satélite, puede causar una interrupción en la transmisión del satélite. En una escala más pequeña, la EMI que ocurre naturalmente, como las tormentas de nieve, puede causar estática de radio o interferir con las señales de los teléfonos celulares.

¿Cuáles son las causas de la EMI industrial?

Las causas industriales de EMI suelen ser de gran escala y pueden causar graves perturbaciones en las tecnologías fundamentales. Hay varias fuentes industriales diferentes de EMI que generan energía electromagnética ambiental con efectos de gran alcance. La EMI industrial puede causar interrupciones en hospitales, operaciones militares e incluso en las redes eléctricas locales. Las siguientes son algunas fuentes comunes de EMI en el campo industrial.

Motores y generadores eléctricos: Los motores y generadores eléctricos generan una gran cantidad de ruido de alta frecuencia y, a veces, se ciclan continuamente en fábricas y plantas de fabricación para proporcionar energía ininterrumpida.
Redes celulares y transmisiones de telefonía: tanto las telecomunicaciones alámbricas como las inalámbricas generan EMI. A medida que las redes celulares continúan creciendo y más consumidores usan teléfonos celulares, el ruido de las redes celulares representa una amenaza más seria para otros productos y dispositivos electrónicos.
Transmisiones de televisión: Al igual que las transmisiones celulares, las transmisiones de televisión pueden causar EMI en equipos residenciales e industriales.
Radio y Satélite: Las ondas de radio y satélite transmitidas a nivel nacional pueden causar interferencia a las redes celulares o dispositivos sensibles.
Energía de la red: Las líneas de transmisión en la red a menudo tienen altos voltajes y bajas frecuencias que pueden dañar algunos equipos electrónicos. Las interrupciones de la red eléctrica, como subidas, caídas o picos de tensión, apagones y apagones, también pueden causar perturbaciones electromagnéticas en los dispositivos y equipos conectados a la red eléctrica.
Sistemas ferroviarios y de transporte público: los sistemas operativos para trenes y transporte público pueden generar EMI a partir de sus sistemas de propulsión, sistemas de señalización, sistemas de control y otros procesos. Estos sistemas operan con altos voltajes y corrientes que pueden afectar otros componentes del sistema de transporte o equipos eléctricos en instalaciones cercanas al ferrocarril.
Equipos médicos: muchas tecnologías en el campo de la medicina generan EMI, incluido soporte vital, equipos de rayos X, MRI, dispositivos electroquirúrgicos, dispositivos de telemetría y otros equipos de asistencia. La EMI de los dispositivos médicos puede hacer que el propio dispositivo funcione mal o interfiera con otras tecnologías médicas.
Otras fuentes de EMI de alta frecuencia: muchos procesos industriales generan EMI de alta frecuencia a partir de componentes como transmisores, transformadores, inversores, microprocesadores y controladores.
Algunas causas industriales de EMI afectan la tecnología en la misma instalación o proceso, mientras que otras, como las interrupciones de la red eléctrica, pueden causar una interrupción más amplia.

 

¿Cuáles son las clasificaciones de EMI?

1. Clasificado por su fuente

①Interferencia natural: se refiere a varios ruidos electromagnéticos causados ​​por fenómenos naturales;
②Interferencia artificial: se refiere a la interferencia electromagnética generada por equipos electrónicos y otros dispositivos artificiales.

2. Clasificado por función de interferencia

① Interferencia intencional: se refiere a la creación intencional de señales de interferencia electromagnética para lograr un propósito determinado, como la guerra electrónica;
② Interferencia no intencional: se refiere a la interferencia causada por personas de forma no intencional, como la electricidad industrial.

3. Clasificar según la ley de interferencia

①Interferencia fija: principalmente la interferencia emitida por equipos eléctricos adyacentes durante la operación fija;
②Interferencia semifija: Interferencia causada por equipos usados ​​ocasionalmente;
③Interferencia aleatoria: interferencia esporádica impredecible.

4. Clasificación por método de acoplamiento

①Interferencia de acoplamiento conductivo: se refiere a la energía del ruido electromagnético en forma de voltaje o corriente en el circuito, que se acopla al dispositivo interferido a través de cables metálicos u otros componentes.
②Interferencia de acoplamiento de radiación: se refiere a la energía del ruido electromagnético en forma de energía de campo electromagnético, que se propaga a través de la radiación espacial y se acopla al dispositivo interferido.

¿Cuáles son los impactos industriales de EMI?
Interrupciones de televisión, radio y telecomunicaciones: cuando la EMI afecta el rendimiento del satélite, puede causar un ruido inusual en las transmisiones de radio o interrupciones de video en las transmisiones de televisión. Este efecto es especialmente notable en áreas con señales débiles de radio o teléfono. Si EMI afecta las telecomunicaciones, puede causar una mala recepción o un servicio poco confiable.
Falla de equipos hospitalarios: muchos tipos de equipos médicos son susceptibles al ruido electromagnético y pueden fallar fácilmente si no están protegidos contra EMI. Los equipos de soporte vital monitorean las señales débiles del cuerpo, haciéndolos extremadamente vulnerables a daños o fallas por EMI. Dispositivos como marcapasos y audífonos también pueden funcionar mal o fallar debido a EMI. La falla del equipo del hospital puede provocar la muerte u otras consecuencias graves.
Falla del equipo militar: el equipo militar de misión crítica puede fallar debido a EMI ambiental o interrupción de su suministro de energía. Por lo tanto, el equipo militar debe protegerse de las amenazas de pulso electromagnético de alta potencia (HEMP), un tipo de EMI armado. Las amenazas HEMP y otras fuentes de EMI pueden provocar la pérdida de datos confidenciales o interrumpir las operaciones o las comunicaciones militares.
¿Qué es un filtro EMI?
Filtro EMI, también conocido como filtro de interferencia electromagnética, filtro de rejilla, filtro de ruido de rejilla, etc., o denominados colectivamente como filtro EMI. El filtro EMI de la fuente de alimentación es un filtro de paso bajo que transmite la potencia de CC, 50 Hz o 400 Hz al equipo sin atenuación, atenúa en gran medida la señal EMI entrante a través de la fuente de alimentación y protege el equipo de daños; Al mismo tiempo, también puede controlar de manera efectiva la señal EMI generada por el propio equipo, evitando que ingrese a la red eléctrica, contamine el entorno electromagnético y ponga en peligro a otros equipos.
¿Qué hacen los filtros EMI?
Cuando se conectan a un dispositivo o circuito, los filtros EMI suprimen el ruido electromagnético transmitido por conducción. Estos filtros extraen cualquier corriente no deseada que se conduzca a través del alambre o cable mientras permiten que la corriente deseada fluya libremente. Los filtros EMI que suprimen el ruido en las fuentes de alimentación de la red también se conocen como filtros de línea de alimentación EMI.

 

¿Cómo funcionan los filtros EMI?

El filtro está compuesto por un circuito de filtro de paso bajo compuesto por inductores y capacitores, que permite el paso de la corriente de las señales útiles, y tiene una mayor atenuación para las señales con frecuencias más altas. Hay dos tipos de señales de interferencia, modo diferencial y modo común, por lo que el filtro debe atenuar ambos tipos de señales de interferencia. El principio de su filtro:
1. Utilice las características del aislamiento de alta y baja frecuencia de los capacitores para guiar la corriente de interferencia de alta frecuencia del cable vivo y el cable neutro al cable de tierra (modo común) o la corriente de interferencia de alta frecuencia del cable vivo. cable en el cable neutro (modo diferencial);
2. Utilizar las características de alta impedancia de la bobina de inductancia para reflejar la corriente de interferencia de alta frecuencia hacia la fuente de interferencia;
3. El uso de ferrita de supresión de interferencias puede convertir una cierta cantidad de absorción de señal de alta interferencia en características de calor. De acuerdo con la frecuencia de una determinada señal de interferencia, seleccione el anillo magnético de ferrita de supresión de interferencia adecuado y las cuentas magnéticas directamente en el cable que necesita ser filtrado. Poder.

 

aplicación de filtro EMI

Se pueden aplicar diferentes filtros EMI en diferentes industrias y campos para prevenir de manera más efectiva los daños causados ​​por el ruido electromagnético. Los filtros EMI bloquean el ruido en diferentes frecuencias y cumplen con diferentes regulaciones en diferentes industrias.
Electrodomésticos y lavadoras Los filtros EMI suprimen el ruido electromagnético de los electrodomésticos, desde lavadoras hasta cintas de correr. Estos filtros aseguran que los dispositivos cumplan con las normas de compatibilidad electromagnética y ayudan a protegerlos de los daños por EMI que podrían afectar su rendimiento.
Monofásicos: los filtros EMI monofásicos son efectivos para equipos pequeños, como electrodomésticos y productos electrónicos, y aplicaciones industriales, como equipos de servicio de alimentos, fuentes de alimentación y telecomunicaciones. Los filtros EMI monofásicos también son compatibles con equipos de fitness y control de motores.
Trifásico: para una supresión EMI más estricta, los filtros EMI trifásicos pueden bloquear niveles más altos de ruido a través de un sistema de filtrado de tres etapas. Los filtros EMI trifásicos se utilizan en aplicaciones de alta potencia, como maquinaria y motores industriales, equipos médicos, equipos de prueba y herramientas industriales.
Militar: Los filtros EMI para aplicaciones militares cumplen específicamente con las normas y estándares de conformidad para EMC de equipos militares. Estos filtros EMI confiables protegen los sistemas de comunicación aeroespaciales y militares contra daños para garantizar un funcionamiento seguro. Los filtros EMI diseñados para la protección HEMP también están disponibles para la protección contra amenazas EMI.
Filtros EMI de grado médico: Los filtros EMI de grado médico cumplen con los requisitos de las aplicaciones médicas actuales y protegen los equipos médicos sensibles contra daños. Los filtros EMI para salas de resonancia magnética están diseñados específicamente para crear una sala de prueba segura libre de EMI de iluminación, intercomunicadores y otras fuentes de ruido externas. Los filtros EMI efectivos y confiables para aplicaciones médicas pueden brindar una protección vital contra la interferencia de ruido electromagnético.
Dependiendo de la aplicación deseada, la función de un filtro EMI puede incluir proteger el ruido electromagnético no deseado y proteger los equipos y sistemas eléctricos contra daños.
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