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Una fonte di tensione (U) alimenta un'utenza (Z) tramite cavi. Tra i conduttori positivi e negativi si generano differenze di tensione che creano un campo elettrico tra i conduttori. Intorno a un conduttore attraversato da corrente si crea un campo magnetico (H). Tale campo magnetico, a causa della sua dipendenza dalla corrente, è soggetto a variazioni nel tempo. Poiché sono poche le applicazioni caratterizzate da correnti costanti nel tempo, ciò causa campi magnetici alternati irregolari. I campi diventano segnali elettromagnetici, una sorta di "minitrasmettitore", e contemporaneamente ricevitori. Ogni conduttore quindi è in grado di influire negativamente sul funzionamento di altri dispositivi elettrici ed elettronici. Affinché questi disturbi non abbiano ripercussioni sui tuoi apparecchi e impianti, è necessario schermare il cavo e il conduttore.

Se due circuiti elettrici usano un pezzo di cavo in comune, si verifica un'interferenza galvanica. Questo è spesso un conduttore di protezione o un conduttore di ritorno. Eventuali fluttuazioni di corrente o di tensione nel primo circuito elettrico (ad es. operazioni di commutazione) influenzeranno il secondo circuito. Tuttavia, una messa a terra non corretta dei cavi per la trasmissione dati e MCR schermati può anche portare a interferenze galvaniche.

Contromisure:

• Il tratto di cavo comune dovrebbe avere un'impedenza e un'induttanza più basse possibili (utilizzo esaustivo di sezioni del conduttore superiori)
• Separare il più possibile i circuiti
• Mantenere le linee di alimentazione comuni più corte possibile
• Posizionare i punti di ramificazione il più vicino possibile alla sorgente generatrice di corrente

L'entità del disturbo dell'interferenza capacitiva è la tensione elettrica. L'interferenza capacitiva è causata dai campi elettrici alternati di un sistema, che agiscono come elementi interferenti. L'esempio tipico di un'interferenza capacitiva sono due cavi posati in parallelo per un lungo tragitto, che si comportano come due piastre del condensatore opposte e in questa funzione rappresentano un cortocircuito per segnali ad alta frequenza.

Contromisure:

• Evitare il più possibile la posa parallela o mantenerla per il tratto più breve possibile
• Creare distanze più grandi possibili tra l'elemento interferente e la linea interferita (distanza minima 60 - 100 cm)
• Utilizzo di cavi per trasmissione dati e MCR schermati (eseguire la schermatura su un solo lato)
• Utilizzo di cavi a coppie intrecciate

La causa dell'interferenza induttiva è un campo magnetico alternato. Intorno a un conduttore attraversato da corrente si forma un campo magnetico, che penetra anche nei conduttori vicini. Una variazione di corrente comporta una modifica del campo magnetico inducendo quindi una tensione nei conduttori adiacenti.

Esempio: se due conduttori sono posati parallelamente tra loro per 100 m a una distanza di 30 cm, e la corrente che attraversa il conduttore disturbante è di 100 A (50 Hz), nel conduttore disturbato viene indotta una tensione di circa 0,3 mV. Con la stessa disposizione, ma con una variazione di corrente di 1 kA in 100 μs, viene indotta una tensione di circa 90 mV. Maggiore e più rapida è la variazione di corrente, più alta è la tensione indotta.

Contromisure:

• La distanza tra i cavi per l'alta tensione e i cavi per trasmissione dati e MCR dovrebbe essere di almeno 1 m
• I cavi paralleli dovrebbero essere il più corti possibile
• L'uso di cavi intrecciati può ridurre l'interferenza induttiva di circa un fattore 20
• Uso di connettori schermati collegati alle due estremità (schermatura)

Cavi intrecciati?
L'uso di cavi intrecciati riduce l'interferenza induttiva, poiché la direzione dell'induzione è costantemente invertita rispetto al campo di interferenza a causa della torsione dei fili. Per evitare accoppiamenti, le coppie adiacenti sono disposte in un cavo per trasmissione dati o MCR con passi diversi. Il passo standard va da 30 a 50 mm. Nei cavi per l'alta tensione il passo è compreso tra 200 e 900 mm, in base alla sezione del conduttore.

Con interferenza d'onda si intendono le onde o gli impulsi nei cavi che passano a cavi per trasmissione dati e MCR adiacenti. Un'interferenza d'onda si verifica anche per il passaggio da un circuito a un altro dello stesso cavo. Nel caso dell'interferenza galvanica, capacitiva e induttiva, non viene preso in considerazione il runtime dei segnali elettrici sui cavi disturbanti e su quelli disturbati. In casi speciali, la lunghezza d'onda della frequenza di interferenza può essere dell'ordine di grandezza delle lunghezze dei cavi. In tal caso, è necessario prendere in considerazione l'effetto.

Contromisure:

• Utilizzare cavi con coppie schermate e schermatura complessiva (schermatura)
• Evitare disallineamenti in tutto il percorso del cavo
• Non convogliare segnali di livello molto alto nello stesso cavo con segnali di livello molto basso
• Utilizzare cavi con proprietà di riflessione elevate, bassa attenuazione e bassa capacità

Le onde elettromagnetiche senza cavi di un elemento interferente possono agire su impianti e cavi. Un elemento disturbante è un'onda libera H0, E0. Nel campo vicino, il campo elettrico o quello magnetico possono predominare, a seconda del tipo di interferenza. Le correnti elevate generano principalmente un campo magnetico, le alte tensioni un campo prevalentemente elettrico. L'energia di interferenza ad alta frequenza si propaga attraverso cavi collegati alla fonte di interferenza, consentendo una radiazione diretta (>30 MHz). Inoltre, le potenti stazioni trasmittenti adiacenti possono causare elevati guadagni di ricezione nella posizione del sistema di cavi e interferire con i cavi. Negli impianti industriali, le anomalie di gran lunga maggiori si verificano durante lo spegnimento dei carichi induttivi. I grandi sbalzi di tensione ad alta frequenza che si verificano durante questo processo sono noti come "burst". I burst hanno spettri di frequenza fino a 100 MHz.

Contromisure:

• Nel campo lontano e vicino, utilizzare schermi con elevate proprietà di assorbimento e riflessione (rame o alluminio). In questo caso, dovrebbero essere utilizzati schermi conduttivi e, se possibile, completamente chiusi con bassa resistenza di accoppiamento e valori di attenuazione della schermatura favorevoli. (Schermatura)
• Nel caso di un campo vicino prevalentemente magnetico, specialmente alle basse frequenze, dovrebbe essere utilizzata una schermatura supplementare con mu-metal o un metallo amorfo.

Il tipo di connessione schermata dipende principalmente dalle interferenze previste. Per sopprimere i campi elettrici è necessaria una messa a terra su un solo lato (1) dello schermo. Invece, le anomalie causate da un campo magnetico alternato vengono soppresse solo se la schermatura viene eseguita su entrambi i lati. In caso di posa dello schermo su entrambi i lati (2) però viene a crearsi un circuito di messa a terra con i noti svantaggi. In particolare, le anomalie galvaniche lungo il potenziale di riferimento influiscono sul segnale utile e peggiorano l'effetto di schermatura. Una soluzione è l'uso di cavi triassiali (4) che prevedono la connessione dello schermo interno su un solo lato e di quello esterno su entrambi i lati. Per ridurre le interferenze galvaniche con una schermatura del cavo connesso su entrambi i lati, spesso un lato viene anche connesso al potenziale di riferimento (3) tramite un condensatore. Ciò interrompe il circuito di messa a terra almeno per correnti continue o a bassa frequenza.

L'esempio seguente serve a illustrare l'efficacia delle misure di protezione contro le interferenze. La disposizione mostrata è sottoposta a un campo magnetico alternato di 50 kHz su una lunghezza di 2 m. La tensione di disturbo misurata all'uscita è data pertanto in relazione alla tensione di disturbo a schermo del conduttore (1) 0 dB non collegato. Con una schermatura collegata su un solo lato (2) non si verifica alcun miglioramento, perché non è efficace in caso di interferenze magnetiche. Uno schermo collegato sui due lati come in fig. 3 attenua il campo di interferenza di circa 25 dB. Nella disposizione (4) il cavo intrecciato (20 interferenze/m) mostra già senza schermatura una minore suscettibilità alle interferenze (circa 10 dB), che è ottenuta dall'effetto di compensazione dei loop di conduttori. Lo schermo (5) collegato su un solo lato non mostra di nuovo nessun miglioramento. Solo lo schermo collegato su entrambi i lati nella disposizione (6) migliora l'attenuazione a circa 30 dB.