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1 INSTITUTO DE ENGENHARIA NUCLEAR COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR RIO DE JANEIRO BRASIL

2 CABOS COAXIAIS ESPECIAIS PARA. MINIMIZAR A SUSCETIBILIDADE A INTERFERÊNCIA ELÉTRICA DE INSTALAÇÕES NUCLEARES Manuel Julio Bautista Vidal Dezembro, 1972

3 CABOS COAXIAIS ESPECIAIS PARA MINIMIZAR A SUSCEPTIBILIDADE Ã INTERFERENCIA ELfiTRICA DE INSTALAÇÕES NUCLEARBS MANUEL JULIO BAUTISTA VIDAL TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRA MAS DE PÖS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÂPIOS PA RA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.Sc.) Aprovada por: Rio de Janeiro Estado da Guanabara Dezembro, 1972

4 A meus pais e a minha esposa

5 AGRADECIMENTOS O autor deseja deixar registrado aqui o seu reconhecimento ao INSTITUTO DE ENGENHARIA NUCLEAR, em particular, aos funcionarios e amigos da Divisão de Instrumentação e Controle porem de maneira especial, ao Dr. Hi Hon Andrade de Mello, pela amizade e eficiente orientação. Ao Dr. Roberto Gomes de Oliveira pelo incentivo e amizade. Ao Dr. Ronaldo Sergio de Biasi pelas interessantes sugestões apresentadas. A CAPES, COPPE e INSTITUTO DE FfSlCA DA UFBa pela possibilidade de elaboração desta Tese. A Eneida de Almeida Mendonça? Wan.L:t Santos de Oliveira pela dedicação no trabalho datilogrâfico, Ao José Luiz Mangueira Viana pelos desenhos executados.

6 RESUMO São estudados cabos coaxiais especiais capazes de tornarem uma instalação que opere com pequenos sinais, (por exemplo, uma instalação nuclear) imune \ interferência elétrica externa, a qual influencia a instrumentação devido a deficiencias na blindagem dos cabos e dos equipamentos. São apresentados dois tipos de cabos, um antimicrofonico e outro com baixa impedância de transferência, e proposto ura tipo especial com excepcional imunidade a interferência elétrica. descrito um método para testar a suscetibilidade de uma instalação nuclear ã interferência elétrica.

7 ABSTRACT Special cables are studied that minimize the effects of external electrical interference in a system that operates with small signals (for example, a nuclear systems); the interfering signal affects the behaviour of the system after penetrating the shielding of cables and equipments. Two kinds of cables are presented, one antimicrofonic and the other with low transfer impedance and a special cable with extremely low transfer impedance is suggested. A method is presented for testing the sensitivity system to an interfering signal. of

8 ÍNDICE INTRODUÇÃO 1. INTERFERÊNCIA ELÉTRICA EM CABOS COAXIAIS 2. EFICIÊNCIA DE BLINDAGEM 3. MÉTODO DE TESTE DO REATOR ARGONAUTA QUANTO A SUA SUSCIiTIBILIDADE A INTERFERÊNCIA ELÉTRICA 4.. CONCLUSÕES APÊNDICE A APÊNDICE B APÊNDICE C BIBLIOGRAFIA 1 S 23 SI

9 IMTRODUÇAO

10 INTRODUÇÃO Qualquer instalação que trabalha com pequenos sinais elétricos está sujeita a problemas provocados por interferência e- létrica. Tal interferência pode ocorrer devido a acoplamentos diretos entre os diversos equipamentos ou por acoplamentos indiretos utilizando um caminho através do circuito de terra da sala em questão. A interferência por acoplaraento direto é considerada bem menor do que por acoplamento indireta ois os cabos que tran portam altas energias estão bem separados dos cabos de instrumentação e os cruzamentos são feitos geralmente com âmgulos retos. No caso de reatores nucleares o equipamento normalmente tem que detetar correntes contínuas menores que 10 amperes ou pulsos da ordem de 100 ns com algumas centenas de microvolts próximo a locais onde existem sinais da ordem de kilovolts ou kiloamperes. Em alguns casos a interferência pode provocar medidas espúrias, disparos de alarmes ou inibir a ação de circuitos de proteção ou de controle. L m^sm 1 ' " J uijifrj+rrritrfttji:.-.!;;;: ::; {: : i; =j

11 Um dos principais responsáveis por esses problemas é a ineficiência da blindagem tanto dos cabos de interligação como dos próprios equipamentos de contagem; ou seja campos magnéticos externos não são totalmente refletidos na blindagem tanto pela não existência de um condutor perfeito como pela existência de aberturas na blindagem. No Cap. 1 ê apresentado um método onde se injeta a corrente no circuito de terra ou na blindagem de um cabo coaxial e se analisa a corrente induzida no condutor central, sendo também apresentadas as equações teóricas para diversos tipos de terminação. No caso da introdução da corrente no circuito de terra considera-se o cabo casado e a blindagem aterrada em ambas as extremidades ou eis apenas uma delas. No Cap. 2 é estudada com detalhes a impedância de transferência, a qual está diretamente relacionada com a eficiência da blindagem, além de ser o termo que determina a amplitude da corrente induzida. São feitas as medidas experimentais em alguns tipos de cabos coaxiais de fabricação nacional, comparando os resultados obtidos com os cabos especiais pedidos pela Divisão de Instrumentação e Controle do IEN à Pirelli, visando a minimização da interferência em uma instalação nuclear. São sugeridas também nesse capítulo algumas modificações nos tipos especiais, o que os tornariam extremamente mais eficientes para a blindagem de uma interferência elétrica externa de alta freqüência. No Cap. 3 é apresentado o método para a verificação da suscetibilidade de uma instalação nuclear a interferência, sendo também analisado o caso de equipamentos isolados. O Cap. 4 é dedicado as conclusões. Para evitar uma perda na continuidade, várias manipulações matemáticas.foram deslocadas para o apêndice. 0 Apêndice A trata da solução das equações utilizadas no Cap. leo mode-

12 lo matamätico df cabos coaxiais, levando em conta o circuito de terra além do ivresentar os programas e as tabelas obtidas nc computador IBM-1620 na solução destas equações. O Apêndice B apresenta a dedução da equação d«imped ncia de transierência. para condutores cilindros ocos, alem d-j T-prcsent.ar tamtéra as tabnlar. «os prof;ríuióis obtidos no computador para as ecuaçõts teóiua 3 experimental ia alu'iiia imprdinc ia. O Apií.ilice C spresciua imi irtroducsc 30 estado de rabos coax is is i serem utilised m em reatores de potêncií-, o inétodo da niedica de fío e da impedânciu r.ai acterística, alom ca dedução das equsçõts dí L a C em cavo?.

13 CAPÍTULO 1

14 1. INTíikFKRÊNCTA ELÉTRICA EM CABOS COAXIAIS O estudo da interterência elétrica pode ser dividido ero três partes, as quais podem ser analisadas independentemente. 1) Análise dos circuitos que provocam a interferência: 2) Caminhos de acoplamento; 3) Análise dos circuitos que sofrem a interferência. Inicialmente, será feito UJT» estudo dos diversos caminhos acoplamento, os quais podem ser classificados: de a) acoplamentos provocados pela combinação de componentes f sicamente existentes: indutores, capacitores e resistores; b} acoplameuto por irradiação de ondas eletromagnéticas; c) acoplamento parasítico o qual pode ser indutivo, capacitativo, resistivo ou combinação destes. Para efeitos práticos, será considerado que o circuito perturbado encontra-se dentro de uma superfície fechada, fora da qual se encontra o circuito perturbador. Essa superfície pode ser considerada como sendo a blindagem do cabo coaxial

15 ou do equipamento em questão, e todos os efeitos de interferência podem ser analisados como sendo correntes que penetram nessa superfície imaginaria. Caso existissem condutores perfeitos, nenhum sinal de fora conseguiria penetrar nesta superfície; como na prática não se consegue tal condutor ide ai, sempre existirá alguma penetração na referida superfície. Essa profundidade de penetração <5 é dada por Feynman * (2 c 2 /o *) onde, ó = profundidade de penetração a = condutividade do material permissividade do vácuo velocidade da luz u = freqüência angular verificando-se que se a tende para =», 6 tende para 0. Em qualquer instalação, o sinal de interferência pode penetrar diretamente pela blindagem do equipamento ou pela blindagem dos cabos de ligação. 0 primeiro tipo é mais fácil de ser evitado pois é" um processo local enquanto o outro pode depender de toda a instalação. Neste capítulo será analisada apenas a corrente provocada pelos cabos de interligação dos equipamentos, sendo apresen-

16 tadas as equações teóricas para os diversos casos. 1.1 Interferencia provocada pelos cabos de interligação Os cabos de ligação de equipamentos devem estar afastados o mais possível daqueles que podem causar perturbação e os seus cruzamentos devem ser feitos coro ângulos do 90. Por outro lado, os cabos tem um acoplamento cerrado com o circuito de terra, uma vez que estão geralmente montados peir to da estrutura de terra. Experimentalmente verifica-se que este fato ocorre sempre a não ser quando grandes comprimentos de cabos perturbadores e pertubados são colocados paralelos e próximos: ou seja, a interferência provocada por acoplamento direto é muito maior do que a provocada por intermédio do circuito de terra. Logo, um método geral esquematizado por D. Harrisson 1, con siste em injetar uma corrente simulando a interferência no circuito de terra do sistema sob teste, e verificar a suscetibilidade dos cabos coaxiais a essa interferência. A analise da corrente induzida que provoca a pode ser dividida nas seguintes partes: interferência 1) Relação entre a corrente interférente, e a corrente induzida no circuito de terra; 2) Relação entre a corrente no circuito de terra e a corrente induzida na blindagem dos cabos de ligação; 3) Relação entre a corrente na blindagem'e a corrente induzida no condutor central. 4) Relação entre a corrente que aparece na entrada do equipamento e o efeito negativo verificado no instrumento.

17 Se as funções de transferencia acima foram expressas em função de 6i, o comportamento médio será a combinação das funções de transferência correspondentes aos quatro casos acima Relação entre a corrente na blindagem e a corrente induzida no condutor central Nesse parágrafo será analisada a corrente induzida no condutor central por correntes que circulam na blindagem dos cabps coaxiais. Np Apêndice A encontra-se o modelo utilizado para obter equações teóricas que definem o problema. as Supondo corrente de blindagem constante e um valor determinado para 6, obtem-se as seguintes equações da corrente de interferência para um cabo sem perdas de comprimento 2 h. -h i Z {Z z ) + 3 z -h sen^( n + Z)} dz -h i Z cosß(h - Z) j Z. senß(h - Z)} dz z o (Z h cos ÍZ h Z -h + Z o ' sen (Eq. 1.1) onde. Z T ê a impedância de transferência do condutor de blindagem e Z, e Z_, são as impedincias vistas no ponto h e -h. A solução dessas equações encontra-se no Apêndice A.

18 10 No caso da corrente i na blindagem ser uma onda estacionaria e o tamanho do equipamento da ordem de grandeza do comprimento da onda empregada, tem-se: i (ejp(h - Z 1») + e-j»(h - Z + l' (Eq. 1.2) $ «el', define a posição da onda estacionaria na blindagem do equipamento * ', sendo norma Intente nulo. Foram determinadas as equações teóricas para diversos tipos de casamento do cabo, a fim de se fazer uma análise das vantagens de uma terminação sobre a outra. No caso de cabo casado nas duas extremidades o módulo da cor rente induzida no condutor central no ponto Z - h, serã: sen(2gl) 4 pi onde 1 é o comprimento do cabo. f sen /2 2 el (Eq. 1.3) Este caso representa a ligação normal de equipamentos, a curva correspondente a essa equação encontra-se na Fig No ponto Z -h a corrente assumirá o mesmo valor dado Eq Para o caso de cabo aberto em uma extremidade e em curto outra, simulando uma câmara de ionização* e amplificador pela na com (*) - Sα eozução dae equações foi aoneiderado $ = 0, poie o tamanho do equipamento em questão é geralmente bem menor do que o to de onda empregado (k).

19 2 o o 5 Fig. 1.1 ' Sinal de interferencia (db) para cabos casados em relação ao sinal nas baixas frequên- i a ': lii-l::.: Resultado teórico Resultado experimental -19 OI

20 terra virtual (operacional), a corrente induzida na extremidade ero curto, 1. será: 11 2 l. ítanpl} (Eq. 1.4) Enquanto que a corrente na extremidade aberta I^ será' obvia, mente nula (I. «0). A curva correspondente a este caso enconti"a-se na Fig Para o cabo aberto em uma extremidade e casado na outra, simulando uma câmara de ionização cm uma das extremidades e um amplificador com inipedância de entrada 2 na outra, tem-se If v-\ - 0, sendo a corrente no outro terminal: {(sen2 el) 2 A curva correspondente encontra-se na Fig O caso do cabo casado em uma extremidade e em curto na outra ocorre quarijo se cetera uma câmara de ionização em uma das extremidades e um amplificador transistorizado na outra (50fl de impedância de entrada). Neste caso tem-se: 2 1. sen2ßl 2ßl sen. 2 gl (Eq. 1,6) sendo a curva correspondente apresentada na Fig O caso aberto nas duas extremidades, na prática, simula uma

21 <SL Oβ t> «J «Cβ O C H O «J 9 Si-* O* t hod. o o e^. ^> Cβ.H «4-1 i-i cd u> C OT3O Cβ HÄfieJ K CO Cβ (U O * > < Cβ OJO ce otee MONO-LOG i bo«cd TJ Jijhß «it, >-' *-> o in

22 o Fig Sinal de interferencia (db) para cabo casado em uma extremidade tendo a outra em aberto, em relação ao sinalado cabo casado nas baixas freqüências. Resultado teórico Resultado experimental (lí

23 mwm Fig Sinal de interferência: (db) para cabo casado ero uma extremidade tendo a outra em curto, em relação ao sinal do cabo nas baixas freqüências. Resultado teórico Resultado experimental

24 câmara de ionizaçao e um amplificador a válvula, como por exemplo, um pentodo na entrada. As correntes induzidas I^ e I. de acordo com as equações apresentadas tendem a zero, nã) sendo entretanto esse tipo de ligação recomendada, pois em termos de transmissão de sinais, hâ perdas de sinais, reflexões, etc. Ve-se pelas equações apresentadas que o termo impedãncia de transferência ê diretamente proporcional a corrente induzida, logo esse teraio praticamente domina o grau de suscetibilidade do cabo a uma interferência elétrica em termos de amplitude; devido a isso o estudo da referida impedãncia terá um destaque especial no Cap. 2. Nota-se que a primeira parte da equação define a amplitude do sinal de interferência, sendo apenas a segunda função da freqüência. Logo para diminuir a interferência deve-se variar os parâmetros da primeira parte e para modificar as freqüências de ressonância, deve-se variar a segunda parte. No pior tipo de terminação, mesmo com a corrente constante,na região dos picos de ressonância a linha se torna muito sensível a interferência; já para cabos casados ve-se, pela Fig. 1.1 que praticamente não há picos de interferência. A amplitude da interferência pode ser reduzida diminuindo-se o valor de Z, ou de A diminuição de 1 implica em reduzir o número de picos ressonância numa dada banda passante. de Pelas ponderações feitas, ve-se que os cabos coaxiais devem em princípio ser perfeitamente casados, ter o menor comprimento possível, e terem o menor Z», possível a fim de minimizarem a sua suscetibilidade a interferência elétrica Relação entre distúrbios no circuito de terra e a rência provocada na blindagem interfe-

25 13 Existem dois casos práticos a serem analisados, a quando o terra é feito nas duas extremidades ou em uma delas. saber, apenas As correntes de terra as quais induzem uma corrente de blindagem, são distribuidas no terra de una maneira complexa pois raramente ocorre uma simetria coaxial, exigindo uma análise extremamente complicada. Se o sistema for distribuido de modo a se conseguir o caso mais desfavorável, ou seja, co locar o circuito de terra na mesma direção do cabo em questão, simulando um sistema coaxial pode-se então utilizar o modelo apresentado no Apêndice A com o qual determinam-se as equações teóricas que definem o problema; ou seja, otiraizando-se o pior caso pode-se garantir que o sistema como um todo está imune a um sinal de interferência. Para esse caso, o ßl do circuito condutor central/blindageme blindagem/circuito de terra podem ser considerados iguais, pois verificou-se experimentalmente que os picos de ressonân cia ocorrem nas mesmas freqüências. Considerando um sistema coaxial entre a blindagem e o terra, a corrente induzida na blindagem, pela onda passageira' 1 ' no circuito de terra será: h \h\ 2 Z SE u cotan + l} 1 ' 2 (Eq. 1.7) onde, Zg, serã a impedância do circuito de terra Z q& a impedância característica do sistema coaxial formado pela blindagem (*) - Nome utilizado somo cozveapondmte a "travelling wave".

26 14 e o terra. A corrente no terra pode ser considerada também como sendo uma onda estacionaria. A expressão obtida é da mesma forma que o caso anterior, pois na pratica as correntes de terra tem gera mente uma alta razão de onda estacionaria. Para esse caso a corrente induzida será: 2 Z SE 61} (Eq. 1.8) 0 segundo caso ocorre quando a blindagem do cabo esta aterrada em apenas uma das extremidades. 0 raciocínio empregado é o mesmo, utilizando-se também o pior caso. A corrente induzida na blindagem será: 2 Z SE {tan ßl} (Eq. 1.9} para o caso em que ig for uma onda estacionaria. Quando i_ for uma onda passageira ten-se: 2 Z SE {tan 2 ai tan (Eq. 1.10) onde, 1, continua sendo o comprimento do cabo sob teste. Pelas equações acima ve-se que a impedância do terra deve ser a menor possível, o mesmo acontecendo com o comprimento do cabo.

27 Não foram traçadas as curvas teóricas e experimentais para esses dois tipos de terminação, pois o que interessa é o resultado final, ou seja, a indução provocada no condutor central quando ocorre uma perturbação no circuito de terra, con forme será analisada no próximo parágrafo Relação entre a corrente no circuito de terra e provocada no condutor central do cabo coaxial indução Tambám nessa relação irão existir apenas dois tipos de ligação a serem consideradas, ou seja, caso de cabos casados com a blindagem aterrada em apenas uma das extremidades ou nas duas, Para obter as equações teóricas que verificam esse fenômeno, no pior caso ou seja, no acoplamento máximo, basta substituir a corrente i da Eq. 1.8 na equação de i na Eq. 1.3, para cabos casados pois foi provado que esse é o tipo ideal de casamento de cabos coaxiais em relação ao condutor central. Considerando-se a corrente no circuito de terra como sendo uma cn.da passageira, no caso de cabos com blindagem aterrada em acenas uma das extremidades, a corrente induzida no condutor será: I Z EI! Z T 8 Z o Z SE V {(tan tan Bl 2 (Eq. 1.11) As curvas teórica: e experimental encontram-se na Fig* 1*5. No caso de cabos aterrados nas duas extremidades, tem-se: A B 1 Z EI1 Z TJ 8 Z o Z SE + cotan el} (Eq. 1.12)

28 . li- ie- Fig Sinal de interferencia ' : i : "t tzrr: CdB) no condutor central coa blin dagem aterrada em acenas uma ex- ; tremidade, em relação ao sinal nas «[baixas freqüências. Resultado teórico Resultado experimental -U - 1

29 O fator apresentado entre colchetes da Hq é apresentado no gráfico da Fig No caso aterrado dos dois lados, considerando-se a corrente no circuito de terra como sendo uma onda estacionaria, vem: 16 8 Z + cotan $1) 2 * (Eq. 1.13) Nas equações anteriores verifica-se uma separação entre termos que definem exclusivamente a amplitude e termos que definem o comportamento espectral. 0 termo que esta dentro dos colchetes é função apenas freqüência e esta traçada no gráfico 1.5 e 1.6. da De acordo com as expressões, várias conclusões podem ser tiradas sobre as vantagens e desvantagens de um tipo de ligação robre outra. 1*) Com a blindagem aterrada nas duas extremidades (Fig. 1.6) as ressonâncias ocorrem em múltiplos de meio comprimento de onda ( 7 ) com os nós situados em múltiplos de r-; este sis tema ê muito mais sensível äs baixas freqüências que a outra configuração, o que mostra a desvantagem de se aterrar o sis_ tema em diversos pontos. 2 p ) Quando se aterra apenas uma das extremidades da blindagem (Fig. 1*5), as ressonâncias ficam situadas nos múltiplos de -T ~ e os nós em múltiplos de -4-«3') 0 fato de se utilizar cabos com 1 muito grande, alem de aumentar os picos de ressonância em uma determinada faixa, aumenta também o nível do sinal, pois o termo que define a amplitude depende de 1.

30 o o o i j.._j _j_j"._,:: '..'- _+:". -"t"" "í! Fig Sinal de interferência ] (db) no cordutor central com blinf-- dagem aterrada d nas duas d extrear>ida i_ des em relação ao sinal nas bai~ i-:.:.. xas freqüências. Resultado teórico 3 ' i «Resultado experimental ; -;:,^-^r-:?; -Mi^^N 1.' rt-r\. i ]- '!.. :? /ae

31 4«) Para minimizar a interferencia deve-se ter baixos valores de Zj. e Zg. ^m ^at0 q ue pode tornar Z baixo é existir uma alta indutância mútua de acoplamento entre a corrente da blindagem do cabo e do sistema de terra. Um alto valor de Zgj. é desejável, o que se consegue com Z baixo. Por essa r zão se consegue uma menor interferencia»os cabos que possuem o condutor central coaxialmente colocado em um condutor õco, do que naqueles assimetricamente colocados Interferência provocada pela câmara de ionização 17 De acordo com 1). Harrísson^ \ quando a capacitancia da câmara de ionização C, exede a um quarto da capacitancia total do cabo, ou seja, quando o detetor de radiação apresenta uma capacitancia para o terra, tal que a blindagem do cabo não pode ser considerada como um circuito aberto, a primeira ressonância fica reduzida para uma freqüência tal que vale aproximadamente a equação: u C Z Q tanful Devido a esse problema as câmaras de ionização devem ter a menor capacitancia possível para o terra, pois caso contrario, nas altas freqüências os picos de ressonância serão i- guais aos encontrados no caso aterrado/aterrado e nas freqüências muito baixas a interferência ficara multiplicada p Io fator: 3C + C, onde, C, é a capacitancia da câmara e C, a do cabo em questão.

32 IÍC-SQ entre a interfvresv.cie, derr/n v ". -'. i<-i:i no.»ndutcr central iu-s carr.:;!<> instri^ímilcçiri <: o ti-.-i. v-; oduzido no cqu}] atisv.'ito i i.üni! rio wesir.c t : S6o escude não poderá' ser {oito em temos de equações teóricas pois devido a u.i ;-j';cisi>; o ptöpiia de cada equipamento nau se pode- determina r tun iftodelo mafeti.rl ico que ilefinn c s.ijs í ema. ÍOÍ.U;, :">.-«? «.!;! i^ão.sevâ íuii(;ão das CcJv.u'tfiríst icas próprias 'o equipamento, or sr-jc, 50 i^ã rospop.je.r H.siiiaia na '-r.tra- í - qi/e oátejam <ic:!'t:.. da!>3v.via «".s santo do -..quipniuenlu. pt>ruiu (' inferido e m<iph :,' í o nodo apresar.. <:;»i' resposta íeta des t«i faixa, devicu vor creirp'c ;f sobrec.. ;i. ;,-. ou : i nrp le porejü ~ v eqi/i. i;jtkttto tem bsiidas espurias de passagemtionexõ^i- esibinas a<. mr-didon-í;. reles, fontes Jt- al i net t ação devem ser lavadas e«^ conta pois por mriy destes dispositivos pode surgir o?innl interferrate. Qua isque?- outras conexões t:?m o circuito de «nitrada pede aco piar o eirruifo interno, aparecendo uma iritt-rferôntria provotinia ptílos cabos de ligação. Usualmente mede-se a resposta d inteifert5i5i:ia no condutor central de; equipí rnf.n?.o colocando níveis de srr.a.ií; aceitáveis, dentro da fffjjca de interesse Relação entre o circuito perturbador e a corrente resultante no circuito de terra Esse tipo de analise torna-se bastante complicada pois existem diversos tipos de equipamentos que poderão provocar correntes no circuito de terra. Porem o modo COJMO essa corrente é" induzida no terro é o mesnso já apresentado, apenas diferindo, devido a energia ser trai;:; feri da no sentido inverso; isto ê, o condutor central induz nc circuito de blindagem e este no circuito de terra. Norsialmente existem muito mais tipos de sccplamento entre os circuitos perturbadores e o

33 circuito de terra <lo que deste para o sistema de medição, isso ocorre porque os circuitos perturbadores podem ser dos mats variados tipos.. temió rada um deles determinado modo de a cop lament o <..ors o circuito do terra, enquanto que este e o sistema dt- nedição apresentam sempre o mesmo tipo de acoplara neo. 19 in- a ca- Os CÍI^Í':-; qu<- transportam gr a mies potencias são imunes a te ríe tf no la. xrerpa pois a.indução que porventura venham sofrer A«;rã desprezível em presença do próprio sinal da bo. Como o objtíivo do trabalho é usar o método sob o ponto de vista de diagnostico, não foi feito o estudo detalhado, pois pode-se ter uma idéia da suscetibilidade do sistema como um todo injetando- e diretamente a corrente que simula a inter- Gerência no circuito de terra. 1.2 Comportamento experimental a") Medição do corrente induzida no condutor central exist.«uma corrente na blindagem do mesmo. quando A fim de verificar as equações apresentadas, foi injetada uma coirente na blindagem dos cabos coaxiais medindo-se a corrente induzida no condutor central, para todos os tipos de casamento, Foi verificado experimentalmente que para se obter uma boa precisão nas regiões próximas dos picos de ressonância, cabos curtos devem ser utilizados, o que por outro lado implica em um erro elevado para o restante do* espectro. Quando se utilizam cabos longos, os resultados correspondem aos valores teóricos, porem nas regiões dos picos o amortecimento é bem maior, o que é razoável, pois nesses pontos, o valor teõ_ rico tende para infinito de modo que qualquer resultado encontrado tem a mesma validade em termos de comparação.

34 Como as curvas teóricas são função de el, as medições a serem efetuadas independem do cabo a ser utilizado, devido a isso foi escolhido o cabo coaxial TCS-95 de 100 m. A corrente e a.impedância de transferência são consideradas constantes, pois os picos ficaram localizados numa freqüência onde Z~ praticamente não variava. Os resultados obtidos experimentalmente foram apresentados em conjunto com os resultados teóricos nas Figs. 1.1, 1.2, 1.3 e 1.4, já apresentadas. b) Medição da corrente induzida no condutor central quando existe uma corrente no circuito de terra. A Fig. 1.7 ilustra o tubo de latão utilizado com 1 m de comprimento, 2" de diâmetro e 2mm de espessura. tubo de latão cabo coaxial \ Fig Montagem experimental para medida da corrente induzida no condutor central, quando ocorre uma cor rente no circuito de terra Colocando-se, concéntricamente, um cabo coaxial casado com sua impedância característica, em um tubo de latão e fazendo-se passar pelo tubo uma onda passageira, pode-se medir a tensão induzida nos resistores de casamento. Os diversos tipos de ligações.devera ser feitos de acordo com a Fig Esse processo apresenta o pior caso, pois a blindagem do ca-

35 bo sob teste forma um sistema coaxial com o circuito de terra, o qual está simulado pelo tubo de latão. Nas medidas feitas não foram constatados os valores muito afastados dos picos de ressonância, pois, como foi dito anteriormente, pequenos tamanhos de cabos provocam induções tão pequenas, que se torna praticamente impossível a sua medição, fora da região dos picos. Pela Fig. 1.7, ve-se que as medidas podem ser feitas tanto para o caso, cabo com a blindagem aterrada nas duas extremidades, ou em apenas uma delas, bastando para isso acionar a chave S^. Logo, a corrente induzida, será: ( 21 Ii c l Z o Em decibeis, tomando-se como referência a corrente nas baixas freqüências, tem-se: induzida DB - 20 log V o onde, ten- a V, é a tensão induzida nas baixas freqüências, V^ é a são encontrada a medida que e variada a «freqüência e Z Q impedãncia característica do cabo sob teste. Estes resultados experimentais são também apresentados conjunto com os resultados teóricos nas Figs. 1.5 e 1.6. em

36 Uma melhor precisão poderá ser encontrada quando for feito o teste na própria sala do reator, pois poderão ser utilizados cabos de grande comprimento obtendo com isso melhores leituras nas regiões afastadas dos picos de ressonância. 22

37 CAPÍTULO 2 I-

38 2. EFICIENCIA DE BLINDAGEM sabido que uma interferência elétrica externa a um sistema isolado pode ser totalmente descrita e analisada em termos de correntes que fluem em uma superfície imaginária, a qual envolve o sistema em questão, indo essa corrente provocar a interferência. No caso de um equipamento qualquer essa camada pode ser imaginada como situada na blindagem metálica que contem o mesmo, pois como existe uma impedância propria da blindagem haverá uma diferença de tensão entre dois pontos da mesma, logo uma corrente poderá vir a ser induzida nos circuitos internos, a qual poderá prejudicar as medidas a serem efetuadas, quando os níveis de sinal a serem medidos são muito pequenos. Logo a impedância da blindagem está diretamente relacionada com a suscetibilidade de um equipamento a uma interferência eletri ca. Em uma instalação nuclear, os sinais a serem captados na saí da do detetor (câmara de ionização, contador proporcional, SF3, etc.) são de pequena amplitude, e tem que ser levados ate o preamplifiçador e depois deste ao amplificador principal, para então entrarem no estágio de contagem.

39 25 Todas essas ligações são feitas através de cabos coaxiais, que podem se acoplar mutuamente com outros cabos ou interagirem com campos magnéticos fortes existentes nas proximidades. 0 termo que controla o acoplamento mútuo entre os cabos ou a suscetibilidade magnética do sistema em volta, ê a impedância de transferência a qual será estudada no presente capítulo. 2.1 Condutores coaxiais Nos cabos coaxiais essa camada imaginaria pode ser considerada como sendo a superfície de blindagem do mesmo. Como o diâmetro do condutor externo (blindagem) ê muito pequeno em relação ao seu comprimento, pode-se considerar que nesse con dutor a corrente flui longitudinalmente. Logo, sob esse ponto de vista a eficiência de blindagem de um cabo coaxial a uma interferência elétrica pode ser representada como o quo ciente da diferença de potencial de interferência desenvolvida, na superfície, pela corrente da mesma. A esse quociente dá-se o nome de impedãncia de transferência, pois relaciona uma tensão de saída com uma corrente de entrada. Em parágrafos posteriores, a eficiência de blindagem, em cabos coaxiais, será apresentada também como função do material empregado e no caso de cabos com blindagem trançada, co mo função dos detalhes construtivos desta blindagem. De acordo com L. Krtlgel' ' a impedãncia de transferência uma propriedade do condutor externo, ou seja, independe como tenha sido construido o condutor interno. e de Baseado nesse raciocínio e de acordo com o efeito SKIN, o condutor externo pode ser imaginado como um cilindro ôco de espessura finita, com raios interno e externo a e b, sendo o caminho coaxial de retorno da corrente dividido em camadas.

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