Le problematiche EMC sono generalmente considerate essere avvolte in un ala di mistero. Con l’uso sempre piu’ diffuso dell’elettronica nel campo delle installazioni elettriche industriali e civili e con la piu’ stringente legislazione europea quale la direttiva EMC, l’attenzione ai problemi di compatibilita’ elettromagnetica deve essere sempre piu’ presa in considerazione.

Le considerazioni che seguono hanno lo scopo di dare le basi e i mezzi per una facile comprensione del problema rivolgendosi soprattutto agli installatori e progettisti di impianti elettrici.

Ci sono tre fondamentali ragioni per il fatto gli aspetti EMC possono diventare un problema :

• i circuiti elettroni utilizzano livelli di segnale molto bassi per scambiarsi le informazioni.
• le applicazioni elettriche di potenza utilizzano segnali di alto livello e potenza, che possono interferire con i segnali di altri circuiti inducendo malfunzionamenti.
• piu’ alta e’ la frequenza dei segnali di potenza e maggiori sono i problemi di interferenza.
• una delle principali ragioni della difficolta’ di applicare regole generali per risolvere i problemi EMC e’ che le frequenze in gioco negli apparati coprono range amplissimi.

I segnali utilizzati per la distribuzione dell’energia elettrica sono teoricamente sinusoidali. La presenza di carichi non lineari quali convertitori ad SCR, inverter, alimentatori statici inducono assorbimenti non sinusoidali e quindi con distorsione della tensione di rete.

Segnali che non sono sinusoidali possono essere pensati come somma di sinusoidi di frequenza multipla della frequenza del segnale considerato. Piu’ elevata e’ la frequenza di questo segnale e piu’ elevato e’ il contenuto di armoniche ad alta frequenza.

Un esempio particolare e’ la tensione generata in uscita da un inverter a PWM che controlla un motore AC.

Le armoniche nei sistemi di potenza sono introdotte in presenza di carichi non lineari. Gli organi nazionali impongono livelli massimi di distorsione relativi alla tensione nel punto comune di collegamento.

I principali effetti relativi alla presenza delle armoniche sono :

• surriscaldamento addizionale dei trasformatori di potenza
• rumore acustico e vibrazioni nel sistema di distribuzione
• surriscaldamento dei collegamenti di neutro
• surriscaldamento dei banchi di condensatori di rifasamento
• sovradimensionamento di tutti i collegamenti di potenza

Le piu’ importanti armoniche relative ai problemi degli impianti di potenza sono le piu’ basse, la terza, la quinta, la settima. Queste frequenze sono cosi’ basse che i fenomeni di accoppiamento dovuto alle capacita’ distribuite sono trascurabili.

E’ quindi molto inusuale che queste armoniche diano problemi relativi ai circuiti elettronici.

I buchi di commutazione sono indotti dalla presenza di convertitori a SCR commutati da rete.

I principali problemi indotti da questo tipo di distorsione della rete sono relativi al loro elevato contenuto in frequenza, quindi surriscaldamento dei resistori di snubber e influenza sui circuiti elettronici digitali.

In pratica, segnali di frequenza pari a 150kHz e superiori hanno la tendenza di propagarsi per lunghe distanze e accoppiarsi elettricamente a circuiti non intenzionalmente a loro connessi.

Piu’ le frequenze sono alte e minori sono le dimensioni meccaniche che inducono accoppiamento. Per frequenze inferiori a 150kHz il fenomeno di accoppiamento si manifesta solo se i conduttori sede del disturbo e quelli del circuito vittima corrono paralleli per lunghe distanze. E’ comune il problema di disturbi indotto alla frequenza di rete a 50Hz.

Una delle principali ragioni della grande attenzione che si sta’ dando ai problemi EMC e’ legato al fatto dell’utilizzo di circuiti in grado di emettere frequenze nel campo da 30MHz a 1000MHz.

Questo campo di frequenze puo’ interferire con le trasmissioni radio e telefonia cellulare.

I test riguardano quindi misure di emissione irradiate mediante l’uso di antenne in camere anecoiche e schermate , misure di emissione condotta.

I convertitori a tiristori come gli azionamenti DC, generano frequenze nell’ intorno di 1MHz, mentre gli inverter AC a PWM possono estendere il loro disturbo sopra i 20MHz.

In queste condizioni gli equipaggiamenti industriali che usano sensori a radio frequenza, sensori capacitivi, trasduttori a bassa tensione, quali termocoppie e resistori tipo PT100, link digitali di bus ad alta frequenza, possono essere fortemente disturbati.

E’ da notare che una sola sorgente di disturbo puo’ disturbare piu’ apparati vittima, mentre puo’ succedere che l’emissione di piu’ apparati possa non disturbare.