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Blindagem de cabos: como eliminar a interferência eletromagnética (EMI) em sistemas de motion

03 Jan 2022
Emily Blanchard

Se ocorrer algum movimento não intencional ou falhas inexplicáveis no drive em seu sistema de motion, existem várias causas possíveis. Por exemplo, a configuração de motion através do drive, um programa mal projetado dentro do controle e a comutação do motor ou feedback 180 graus fora de fase podem causar movimento não intencional. Para esta revisão, consideraremos como os cabos de motor mal escolhidos ou mal instalados podem contribuir para esses problemas.

No mundo geral da EMI (interferência eletromagnética), temos algumas regras para seguir. As regras FCC Classe A e B, também conhecidas como EMC (compatibilidade eletromagnética), nos obrigam a manter o ruído EMI que geramos sob uma certa amplitude dentro dessa faixa. Controladores, drives e motores juntos, juntamente com outras peças da máquina, devem ter emissões EMI mínimas e baixa suscetibilidade. As máquinas também devem mostrar falta de suscetibilidade a fontes externas de EMI na faixa de 30 a 300 MHz.

Como é impossível ter um ambiente livre de EMI, um sistema (drive, cabo, motor) deve funcionar corretamente ao ser irradiado com níveis específicos de EMI. Parte dessa resistência está no design do produto. Outra parte está na integração do sistema.

Por que nos preocupamos com a EMI em relação aos cabos? Porque, para frequências eletromagnéticas, um cabo se parece muito com uma antena. As antenas geralmente consistem em longas extensões de metal que captam e transmitem ondas de rádio. Coincidentemente, os cabos são feitos de extensões longas e finas de metal, portanto, quanto mais longos os cabos estiverem em seu sistema, maior a probabilidade de eles pegarem uma onda. Esta é uma das razões para limitar os comprimentos dos cabos.

Se permitirmos muita relação sinal-ruído no sistema, a máquina não funcionará como esperado. Você pode ver movimentos inesperados, como não parar na posição, mover-se quando a máquina não deveria se mover ou parar quando não deveria parar. Você também pode ver falhas infrequentes do drive por problemas de feedback ou problemas relacionados à malha de corrente.

Para evitar esses problemas, use cabos com pares trançados e blindagem. A blindagem em torno de um cabo serve para proteger o cabo contra a EMI gerada por outras áreas do sistema de motion. A utilização de uma blindagem magnética para evitar que a radiação entre e saia do cabo também é altamente recomendada. (O requisito mínimo de blindagem para sistemas de motores e drives Kollmorgen é de 85%. Os cabos Kollmorgen têm classificação de 90%.)

É claro que as blindagens não funcionam se não estiverem ligadas e aterradas em ambas as extremidades.

Se você estiver enfrentando problemas no sistema, certifique-se de incluir a inspeção dos cabos em sua lista de verificação de solução de problemas. Na verdade, esse pode ser o aspecto de solução de problemas mais fácil, então você já pode verificá-lo. Mas o que você está procurando? Primeiro, verifique a conexão do cabo com o drive. Uma braçadeira de 360 graus deve ser instalada em torno de uma área do cabo onde a capa externa foi removida e a braçadeira está diretamente em contato com a blindagem. A braçadeira deve ser conectada à placa de aterramento anexada ao drive e (espero que isso seja óbvio) a placa de aterramento deve ser aterrada. Dito isto, esta pode ser a coisa mais difícil de verificar.

Muitas vezes, a placa de aterramento é aterrada no gabinete. Desde que a conexão de aterramento do gabinete esteja tocando metal, ela estará aterrada. No entanto, se houver tinta no gabinete no ponto de aterramento, ele não estará aterrado. Se o gabinete for anodizado, provavelmente não está totalmente aterrado. Se a placa se parece com uma placa de metal comum, mas é possível retirar uma camada transparente, ela não está totalmente aterrada. Se sua placa de aterramento não estiver devidamente aterrada, os itens que você conectou a ela também não estarão. Ou seja, os fios dentro da blindagem do cabo são vulneráveis.

Lembre-se de que um aterramento para EMI de alta frequência não é o mesmo que um aterramento exigido pelos códigos elétricos para evitar incêndios ou eletrocussão. Sinais de alta frequência tendem a conduzir na parte externa de um fio e não através do núcleo do fio. Parafusos galvanizados atuam como um resistor. Tinta ou camadas finas de material entre os condutores agem mais como um capacitor do que como um isolante. A falta de um caminho de baixa impedância para o solo pode forçar o sinal de EMI a irradiar (ser transmitido pelo ar).

O aterramento da blindagem é essencial para proteger os cabos contra ruídos de EMI. Mas você pode descobrir que a melhor solução é eliminar o ruído de EMI na fonte. Houve muitos casos em que um erro de cabo em um eixo criou problemas com um eixo completamente diferente. A única maneira de solucionar isso é desconectar todos os cabos, exceto os cabos do eixo infectado (ou vítima) para confirmar a operação normal. Em seguida, adicione novamente os cabos do eixo secundário, um por um, até que o problema possa ser identificado.

A capacidade de um drive de atingir o movimento e o desempenho esperados do motor está diretamente ligada à função do cabo. Portanto, se você estiver experimentando movimento não intencional, verifique sua fase, verifique sua programação e verifique suas conexões de cabo.

Se você quiser mais informações, acesse nossa lista de verificação de ruído de EMI e veja os tópicos relacionados abaixo.

Sobre o Autor

Emily Blanchard

Emily Blanchard - Author
Emily Blanchard está com a Kollmorgen há mais de 10 anos. Ela começou como uma sócio de vendas interna, e atualmente é uma designer de instrução de e-Learning. Emily se formou em BA em Comunicações da Virginia Tech e atualmente está trabalhando em seu Mestrado em Educação de Adultos e Treinamento. Ela acredita em uma piada boa e bem trabalhada e, depois de trabalhar com a Kollmorgen, descobriu o humor nos mundos da engenharia e negócios. Em seu tempo longe do trabalho, ela gosta de assistir a filmes, fingir ser boa em cozinhar, brincar de jardinagem, mas prefere apenas gastar tempo com seu marido e dois filhos.
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