Teoria

Medição de Sinais Conduzidos

Detalhes

Criado em Sexta, 28 Outubro 2011 18:22

Última atualização em Sábado, 09 Junho 2012 16:00

Escrito por Eduardo Faustino Coelho

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Nesse artigo vamos apresentar alguns aspectos práticos referentes à medição de perturbações eletromagnéticas conduzidas, ou seja, tensões e correntes, em modos diferencial e comum.

Medição de Tensões

Diferenças de potencial elétrico, ou tensões como são mais conhecidas precisam ser medidas entre dois pontos. Esse é um fato que muitos profissionais da área elétrica parecem desconhecer. O ponto onde o segundo terminal de uma ponta de prova de medição de tensões (normalmente chamado de terra) é tão importante para o resultado quanto o primeiro. Essa regra fundamental é rotineiramente desrespeitada: nas medidas de tensão, o operador escolhe cuidadosamente apenas um ponto onde conectar a ponta de prova (ponto considerado “quente” pelo operador) e o outro terminal acaba sendo ligado “em qualquer lugar”.

Deve-se ter em mente que apenas quando a frequência é de zero hertz (ou seja, em corrente contínua) as tensões podem ser algebricamente somadas. Quando a frequência é diferente de zero hertz, as tensões medidas pelas pontas de prova são também afetadas pelo campo magnético que sempre existe em vonta de condutores nos quais flui corrente. Esse campo magnético induz uma tensão no “loop” que é formado pelos fios da ponta de prova (doravante chamado “loop de medição” - veja a figura abaixo). Essa tensão é proporcional à área do loop de medição. Assim, a área do loop de medição deve ser mantida tão pequena quanto possível para que a tensão induzida pelo campo magnético seja seja negligível. Além disso, o perímetro do loop de medição deve ser pequeno se comparado ao comprimento de onda correspondente à frequência do sinal que se deseja medir, para que a condição de baixas frequências seja respeitada. Se essas condições não forem respeitadas, o valor medido não fará qualquer sentido. Essas condições são facilmente satisfeitas quando medimos as tensões ao longo das linhas 110V/60Hz de uma instalação elétrica, mas podem ser frequentemente violadas ao testarmos circuitos com frequências mais elevadas.


Ao pesquisarmos perturbações eletromagnéticas que estejam se propagando pela rede de distribuição de energia, a ponta de prova que estivermos utilizando, além de suportar a tensão da rede sem ser danificada, deve ser capaz de “filtrar” a tensão da rede para que essa não entre no instrumento de medição. As perturbações eletromagnéticas são muitas ordens de grandeza menores que a tensão da rede, a qual é capaz de danificar, ou no mínimo, “saturar” a entrada do instrumento de medição , impossibilitando-o de medir as perturbações.

Medir tensões em modo comum e modo diferencial separadamente não é uma tarefa simples. Para medir tensões em modo comum seria necessário interconectar os pares de fios cujas tensões em modo comum se deseja medir, o que obviamente colocaria esses terminais “em curto”. A medição das tensões em modo diferencial, por outro lado exige que os dois terminais de entrada do instrumento de medição estejam “flutuando” em relação ao terra, e no caso dos instrumentos de medição de perturbações eletromagnéticas mais comuns (test receivers e analisadores de espectro), pelo menos um dos terminais de entrada do instrumento está aterrado.

Medição de Correntes

Nas medições de perturbações eletromagnéticas conduzidas, a medição de correntes é muito mais comum que a de tensões. As correntes são medidas por meio de pontas de prova de corrente do tipo “clamp on”, ou “alicate”, ou ainda, como são mais conhecidas, “current probes”. As curent probes são simples de usar, porque podem ser colocadas em volta de um ou mais condutores sem a necessidade de interromper o circuito no qual são instaladas. A figura abaixo mostra uma “current probe”.


Uma current probe é um tipo de transformador com núcleo de ferrite. Quando uma current probe é colocada em volta de um condutor, as correntes que passam por este induzem um campo magnético no núcleo de ferrite, o qual, por sua vez induz uma corrente em um enrolamento que circula o núcleo de ferrite dentro da probe. Este enrolamento “secundário” é conectado ao instrumento de medição das perturbações.

Ao empregar um current probe, o primeiro cuidado que se deve tomar é evitar que o núcleo de ferrite seja saturado, o que altera os resultados das medições. Deve-se ter em mente que o núcleo de ferrite pode ser saturado por um sinal de frequência diferente daquela do sinal que se deseja medir.

O current probe pode ser usado para medir correntes em modo comum e diferencial com muito mais facilidade que uma ponta de prova de tensões. Se “abraçarmos” dois condutores com uma current probe de forma que esses dois condutores atravessem o probe na mesma direção, os campos magnéticos induzidos pelas correntes em modo diferencial cancelar-se-ão e, dessa forma só as correntes em modo comum são medidas. Analogamente, se a current probe “abraçar” dois condutores de forma que estes atravessem o probe em sentidos opostos, os campos magnéticos induzidos pelas correntes em modo comum cancelar-se-ão e, dessa forma só as correntes em modo diferencial serão medidas. Veja a figura abaixo:



No próximo artigos vamos começar a estudar as técnicas de medição das emissões irradiadas. Até a próxima...