I N S T I T U T O DE E N G E N H A R I A N U C L E A R

COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR

RIO DE JANEIRO

BRASIL

CABOS COAXIAIS ESPECIAIS PARA. MINIMIZAR ASUSCETIBILIDADE A INTERFERÊNCIA ELÉTRICA

• DE INSTALAÇÕES NUCLEARES

Manuel Julio Bautista Vidal

Dezembro, 1972

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 PROGRAMAS DE PÖS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERALDO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÂPIOS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.Sc.)

Aprovada por:

Rio de JaneiroEstado da Guanabara

Dezembro, 1972

A meus pais

e a

minha esposa

AGRADECIMENTOS

O autor deseja deixar registrado aqui o seu reconhecimento

ao INSTITUTO DE ENGENHARIA NUCLEAR, em particular, aos fun-

cionarios 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 suges-

tões apresentadas.

A CAPES, COPPE e INSTITUTO DE FfSlCA DA UFBa pela possibi-

lidade de elaboração desta Tese.

A Eneida de Almeida Mendonça ?• Wan.L:t Santos de Oliveira pe-

la dedicação no trabalho datilogrâfico,

Ao José Luiz Mangueira Viana pelos desenhos executados.

RESUMO

São estudados cabos coaxiais especiais capazes de tornarem

uma instalação que opere com pequenos sinais, (por exemplo,

uma instalação nuclear) imune \ interferência elétrica ex-

terna, a qual influencia a instrumentação devido a deficien-

cias 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 elé-

trica.

£ descrito um método para testar a suscetibilidade de uma

instalação nuclear ã interferência elétrica.

ABSTRACT

Special cables are studied that minimize the effects ofexternal electrical interference in a system that operateswith small signals (for example, a nuclear systems); theinterfering signal affects the behaviour of the systemafter penetrating the shielding of cables and equipments.

Two kinds of cables are presented, one antimicrofonic andthe other with low transfer impedance and a special cablewith extremely low transfer impedance is suggested.

A method is presented for testing the sensitivitysystem to an interfering signal.

of

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

63

67

82

92

104

IMTRODUÇAO

INTRODUÇÃO

Qualquer instalação que trabalha com pequenos sinais elétri-cos está sujeita a problemas provocados por interferência e-létrica. Tal interferência pode ocorrer devido a acoplamen-tos diretos entre os diversos equipamentos ou por acoplamen-tos indiretos utilizando um caminho através do circuito deterra da sala em questão.

A interferência por acoplaraento direto é considerada bem me-nor do que por acoplamento indireta ¿ois os cabos que tran¿portam altas energias estão bem separados dos cabos de ins-trumentação e os cruzamentos são feitos geralmente com âmgu-los retos.

No caso de reatores nucleares o equipamento normalmente temque detetar correntes contínuas menores que 10 amperes oupulsos da ordem de 100 ns com algumas centenas de microvoltspróximo a locais onde existem sinais da ordem de kilovoltsou kiloamperes. Em alguns casos a interferência pode provo-car medidas espúrias, disparos de alarmes ou inibir a açãode circuitos de proteção ou de controle.

L

m^sm 1 ' " J

uijifrj+rrriTrftTji:.-.!;;;: : : ; • { : • : ¡ i ; =j

Um dos principais responsáveis por esses problemas é a ine-ficiência da blindagem tanto dos cabos de interligação comodos próprios equipamentos de contagem; ou seja campos magné-ticos externos não são totalmente refletidos na blindagemtanto pela não existência de um condutor perfeito como pelaexistência de aberturas na blindagem.

No Cap. 1 ê apresentado um método onde se injeta a correnteno circuito de terra ou na blindagem de um cabo coaxial e seanalisa a corrente induzida no condutor central, sendo tam-bém apresentadas as equações teóricas para diversos tipos determinação. No caso da introdução da corrente no circuito deterra considera-se o cabo casado e a blindagem aterrada emambas as extremidades ou eis apenas uma delas.

No Cap. 2 é estudada com detalhes a impedância de transfe-rência, a qual está diretamente relacionada com a eficiênciada blindagem, além de ser o termo que determina a amplitudeda corrente induzida. São feitas as medidas experimentais emalguns tipos de cabos coaxiais de fabricação nacional, com-parando os resultados obtidos com os cabos especiais pedidospela Divisão de Instrumentação e Controle do IEN à Pirelli,visando a minimização da interferência em uma instalação nu-clear. São sugeridas também nesse capítulo algumas modifica-ções nos tipos especiais, o que os tornariam extremamentemais eficientes para a blindagem de uma interferência elé-trica externa de alta freqüência.

No Cap. 3 é apresentado o método para a verificação da sus-cetibilidade de uma instalação nuclear a interferência, sen-do também analisado o caso de equipamentos isolados.

O Cap. 4 é dedicado as conclusões.

Para evitar uma perda na continuidade, várias manipulaçõesmatemáticas .foram deslocadas para o apêndice. 0 Apêndice Atrata da solução das equações utilizadas no Cap. l e o mode-

lo matamätico df cabos coaxiais, levando em conta o circuitode terra além do ¡ivresentar os programas e as tabelas obti-das nc computador IBM-1620 na solução destas equações. OApêndice B apresenta a dedução da equação d« imped¿ncia detransierência. para condutores cilindros ocos, alem d-j T-prc-sent.ar tamtéra as tabnlar. « os prof;ríuióis obtidos no computa-dor para as ecuaçõts teóiua 3 experimental ¡ia alU'iiia impr-dinc ia.

O Apií.ilice C spresciua imi irtroducSc 30 estado de raboscoax is is i serem utilised m em reatores de potêncií-, o inéto-do da niedica de fío e da impedânciu r.ai acterística, alom cadedução das equsçõts dÍ L a C em caVo?.

CAPÍTULO 1

1. INTíikFKRÊNCTA ELÉTRICA EM CABOS COAXIAIS

O estudo da interterência elétrica pode ser dividido ero trêspartes, 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 deacoplamento, os quais podem ser classificados:

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, capaci-ta-

tivo, resistivo ou combinação destes.

Para efeitos práticos, será considerado que o circuito per-turbado encontra-se dentro de uma superfície fechada, forada qual se encontra o circuito perturbador. Essa superfíciepode ser considerada como sendo a blindagem do cabo coaxial

ou do equipamento em questão, e todos os efeitos de interfe-

rência podem ser analisados como sendo correntes que pene-

tram 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 c2/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 pene-

trar diretamente pela blindagem do equipamento ou pela blin-

dagem dos cabos de ligação.

0 primeiro tipo é mais fácil de ser evitado pois é" um pro-

cesso local enquanto o outro pode depender de toda a insta-

lação.

Neste capítulo será analisada apenas a corrente provocada

pelos cabos de interligação dos equipamentos, sendo apresen-

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 omais possível daqueles que podem causar perturbação e os se-us cruzamentos devem ser feitos coro ângulos do 90 .

Por outro lado, os cabos tem um acoplamento cerrado com ocircuito de terra, uma vez que estão geralmente montados peirto da estrutura de terra. Experimentalmente verifica-se queeste fato ocorre sempre a não ser quando grandes comprimen-tos de cabos perturbadores e pertubados são colocados para-lelos e próximos: ou seja, a interferência provocada poracoplamento direto é muito maior do que a provocada por in-termédio do circuito de terra.

Logo, um método geral esquematizado por D. Harrisson1 , consiste em injetar uma corrente simulando a interferência nocircuito de terra do sistema sob teste, e verificar a susce-tibilidade dos cabos coaxiais a essa interferência.

A analise da corrente induzida que provoca a interferênciapode ser dividida nas seguintes partes:

1) Relação entre a corrente interférente, e a corrente indu-zida no circuito de terra;

2) Relação entre a corrente no circuito de terra e a corren-te induzida na blindagem dos cabos de ligação;

3) Relação entre a corrente na blindagem'e a corrente indu-zida no condutor central.

4) Relação entre a corrente que aparece na entrada do equi-pamento e o efeito negativo verificado no instrumento.

Se as funções de transferencia acima foram expressas em fun-ção de 6i, o comportamento médio será a combinação das fun-ções de transferência correspondentes aos quatro casos acima

1.1.1 Relação entre a corrente na blindagem e a corrente induzidano condutor central

Nesse parágrafo será analisada a corrente induzida no condu-tor central por correntes que circulam na blindagem dos ca-bps coaxiais.

Np Apêndice A encontra-se o modelo utilizado para obter asequações teóricas que definem o problema.

Supondo corrente de blindagem constante e um valor determi-nado para 6, obtem-se as seguintes equações da corrente deinterferência para um cabo sem perdas de comprimento 2 h.

i Z

-h{Z z) + 3 z-h s e n ^ ( n + Z)} dz

i Z

-hcosß(h - Z) • j Z. senß(h - Z)} dz

zo (Zh cos ÍZh Z-h + Zo ' sen

(Eq. 1.1)

onde.

ZT ê a impedância de transferência do condutor de blindageme Z, e Z_, são as impedincias vistas no ponto h e -h. A so-lução dessas equações encontra-se no Apêndice A.

10

No caso da corrente i na blindagem ser uma onda estacionaria

e o tamanho do equipamento da ordem de grandeza do compri-

mento 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 van-

tagens 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 61 .. 2-1/2

2 el

(Eq. 1.3)

Este caso representa a ligação normal de equipamentos, acurva correspondente a essa equação encontra-se na Fig. 1.1.

No ponto Z • -h a corrente assumirá o mesmo valor dado pelaEq. 1.3.

Para o caso de cabo aberto em uma extremidade e em curto naoutra, simulando uma câmara de ionização* e amplificador com

(*) - Sα eoZução dae equações foi aoneiderado $ = 0, poie o tamanho doequipamento em questão é geralmente bem menor do que oto de onda empregado (k).

2oo5

i a

Fig. 1.1 ' Sinal de interferencia

(dB) para cabos casados em rela-

ção ao sinal nas baixas frequên-

Resultado teórico•••• Resultado experimental

': lii-L::.:

-19

•OI

11

terra virtual (operacional), a corrente induzida na extremi-dade ero curto, 1. será:

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 en-conti"a-se na Fig. 1.2.

Para o cabo aberto em uma extremidade e casado na outra, si-mulando uma câmara de ionização cm uma das extremidades e umamplificador com inipedância de entrada 2 na outra, tem-seIf v-\ - 0, sendo a corrente no outro terminal:

{ ( s e n2 e l )2

A curva correspondente encontra-se na Fig. 1.3.

O caso do cabo casado em uma extremidade e em curto na outraocorre quariJo se cetera uma câmara de ionização em uma dasextremidades e um amplificador transistorizado na outra (50flde impedância de entrada).

Neste caso tem-se:

2 1.sen2ßl2ßl

sen.2gl

(Eq. 1,6)

sendo a curva correspondente apresentada na Fig. 1.4.

O caso aberto nas duas extremidades, na prática, simula uma

MONO-LOG i

Oβ t>«J « Cβ O CH O «J 9

Si-* O*t h O d .

•o o e ^ .^ > Cβ . H «4-1

i-i cd u>C OT3O Cβ

• H Ä f i e J KCO Cβ (U

O *•> <• CβO J O

ce otee

b o « CD TJJijhß «it, >-' *-> o in

<SL

o

Fig. 1.3 - Sinal de interferencia(dB) para cabo casado em uma ex-tremidade tendo a outra em aberto,em relação ao sinalado cabo casa-do nas baixas freqüências.

Resultado teórico•••• Resultado experimental

(lí

•mwm

Fig. 1.4 - Sinal de interferência:(dB) para cabo casado ero uma ex-tremidade tendo a outra em curto,em relação ao sinal do cabo nasbaixas freqüências.

— — Resultado teórico

•••• Resultado experimental

12

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, refle-

xões, 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 suscetibilida-

de do cabo a uma interferência elétrica em termos de ampli-

tude; 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 vari-

ar os parâmetros da primeira parte e para modificar as fre-

qüências 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 sen-

sível 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 1.

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 compri-

mento possível , e terem o menor Z», possível a fim de minimi-

zarem a sua suscetibilidade a interferência elétrica.

1.1.2 Relação entre distúrbios no circuito de terra e a

rência provocada na blindagem

interfe-

13

Existem dois casos práticos a serem analisados, a saber,

quando o terra é feito nas duas extremidades ou em apenas

uma delas.

As correntes de terra as quais induzem uma corrente de blin-

dagem, são distribuidas no terra de una maneira complexa po-

is raramente ocorre uma simetria coaxial, exigindo uma aná-

lise 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 ques-

tão, 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, otiraizan-

do-se o pior caso pode-se garantir que o sistema como um to-

do 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 ZSE

u-81

+ cotan + l}1'2 (Eq. 1.7)

onde,

Zg, serã a impedância do circuito de terra € Z q & a impedân-

cia característica do sistema coaxial formado pela blindagem

(*) - Nome utilizado somo cozveapondmte a "travelling wave".

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 es-

se caso a corrente induzida será:

2 Z61} (Eq. 1.8)

SE

0 segundo caso ocorre quando a blindagem do cabo esta ater-

rada 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{tan ßl}

SE

(Eq. 1.9}

para o caso em que ig for uma onda estacionaria.

Quando i_ for uma onda passageira ten-se:

2 Z{tan

2 ai t a n (Eq. 1.10)

SE

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.

Não foram traçadas as curvas teóricas e experimentais para

esses dois tipos de terminação, pois o que interessa é o re-

sultado final, ou seja, a indução provocada no condutor cen-

tral quando ocorre uma perturbação no circuito de terra, con

forme será analisada no próximo parágrafo.

1.1.3 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 liga-

ção 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 substitu-

ir a corrente i da Eq. 1.8 na equação de i na Eq. 1.3, pa-

ra 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 con-

dutor será:

IZEI!ZT V

8 Zo ZSE

{(tan tan Bl2

(Eq. 1.11)

As curvas teórica: e experimental encontram-se na Fig* 1*5.

No caso de cabos aterrados nas duas extremidades, tem-se:

AB 1 Z E I 1 Z T J8 Zo ZSE

+ cotan el} (Eq. 1.12)

li-

ie-

— • : i • : "t.---.---tzrr:Fig. 1.5 - Sinal de interferencia 'CdB) no condutor central coa blindagem aterrada em acenas uma ex- ;tremidade, em relação ao sinal nas

«[baixas freqüências.

Resultado teórico• Resultado experimental

-U- 1

.

16

O fator apresentado entre colchetes da Hq. 1.12 é apresenta-do no gráfico da Fig. 1.6.

No caso aterrado dos dois lados, considerando-se a correnteno circuito de terra como sendo uma onda estacionaria, vem:

8 Z

+ cotan $1)2 *

(Eq. 1.13)

Nas equações anteriores verifica-se uma separação entre ter-mos que definem exclusivamente a amplitude e termos que de-finem o comportamento espectral.

0 termo que esta dentro dos colchetes é função apenasfreqüência e esta traçada no gráfico 1.5 e 1.6.

da

De acordo com as expressões, várias conclusões podem ser ti-radas sobre as vantagens e desvantagens de um tipo de liga-ção robre outra.

1*) Com a blindagem aterrada nas duas extremidades (Fig. 1.6)as ressonâncias ocorrem em múltiplos de meio comprimento deonda (—7—) com os nós situados em múltiplos de —r-; este sistema ê muito mais sensível äs baixas freqüências que a outraconfiguração, o que mostra a desvantagem de se aterrar o sis_tema em diversos pontos.

2p) Quando se aterra apenas uma das extremidades da blinda-gem (Fig. 1*5), as ressonâncias ficam situadas nos múltiplosde - T ~ e os nós em múltiplos de -4-«

3') 0 fato de se utilizar cabos com 1 muito grande, alem deaumentar os picos de ressonância em uma determinada faixa,aumenta também o nível do sinal, pois o termo que define aamplitude depende de 1 .

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o

o

i • j__.._j _j_j" ._,:: ' • . . ' - •_+:".• -"t"" "í !

;|-;:,^-^r-:?;-Mi^^NFig. 1.6 - Sinal de interferência ](dB) no cordutor central com blin f--d d d id idagem aterrada nas duas extrear>ida _des em relação ao sinal nas bai~ i-:.:. .xas freqüências.

Resultado teórico3

' i•«•• Resultado experimental

¡ 1.' rt-r\ . i ]-•' !..:?

/ae

17

4«) Para minimizar a interferencia deve-se ter baixos valo-

res de Zj. e Zg. m ^at0 que 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 pos-

suem o condutor central coaxialmente colocado em um condutor

õco, do que naqueles assimetricamente colocados.

1.1.4 Interferência provocada pela câmara de ionização

De acordo com 1). Harrísson^ \ quando a capacitancia da câ-

mara de ionização C , exede a um quarto da capacitancia to-

tal 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 CZQ tan ful

Devido a esse problema as câmaras de ionização devem ter a

menor capacitancia possível para o terra, pois caso contra-

rio, nas altas freqüências os picos de ressonância serão i-

guais aos encontrados no caso aterrado/aterrado e nas fre-

qüências 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.

18

1.1.5 ¡¿•¡IÍC-SQ en t re a interfvresv.cie, derr/nv•".•••-'. i<-i:i no .»ndutcr cen-

t r a l 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' se r {oi to em t e m o s de equações t eó -

r i c a s po i s devido a u.i ;-j';cisi>;¿o p t ö p i i a 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 p róp r i a s

•'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 (' i n fe r ido e m<ipH¡¡:,' ¡¡í o nodo apresar.. <:;»i' r e spos t a í e t a des

t«i fa ixa , devicU vor creirp'c ;f sobrec.. ;i.;,-¡. ou : i nrp le

porejü ~ v eqi/i.|i;jtKtTto tem bsiidas e spu r i a s de passagem-

tionexõ^i- es iBinas a<. mr-didon-í;. r e l e s , fontes Jt- a l i net t ação

devem se r lavadas e« conta po i s por mriy de s t e s d i s p o s i t i v o s

pode s u r g i r o ? innl i n t e r f e r r a t e .

Qua isque?- ou t ras conexões t:?m o c i r c u i t o de «nitrada pede aco

p i a r o e i r r u i f o i n t e r n o , aparecendo uma iritt-rferôntria provo-

tinia ptílos cabos de l i g a ç ã o . Usualmente mede-se a r e spos t a d

inteifert5i5i:ia no condutor c e n t r a l de; equipí¿rnf.n?.o colocando

n í v e i s de srr.a.ií; a c e i t á v e i s , den t ro da fffjjca de i n t e r e s s e .

1.1.6 Relação en t r e o c i r c u i t o per tu rbador e a c o r r e n t e r e s u l t a n t e

no c i r c u i t o de t e r r a

Esse tipo de analise torna-se bastante complicada pois exis-

tem diversos tipos de equipamentos que poderão provocar cor-

rentes no circuito de terra. Porem o modo COJMO essa corrente

é" induzida no terro é o mesnso já apresentado, apenas dife-

rindo, 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

19

circuito de terra <lo que deste para o sistema de medição,isso ocorre porque os circuitos perturbadores podem ser dosmats variados tipos.. temió rada um deles determinado modo dea cop lament o <..ors o circuito do terra, enquanto que este e osistema dt- nedição apresentam sempre o mesmo tipo de acopla-ra neo.

Os CÍI Í':-; qu<- transportam gr a mies potencias são imunes a in-te ríe tf no la ¡.¡xrerpa pois a .indução que porventura venham a

sofrer A«;rã desprezível em presença do próprio sinal da ca-bo.

Como o objtíivo do trabalho é usar o método sob o ponto devista de diagnostico, não foi feito o estudo detalhado, poispode-se ter uma idéia da suscetibilidade do sistema como umtodo 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 centralexist.« uma corrente na blindagem do mesmo.

quando

A fim de verificar as equações apresentadas, foi injetadauma coirente na blindagem dos cabos coaxiais medindo-se acorrente induzida no condutor central, para todos os tipos decasamento,

Foi verificado experimentalmente que para se obter uma boaprecisão nas regiões próximas dos picos de ressonância, ca-bos curtos devem ser utilizados, o que por outro lado impli-ca em um erro elevado para o restante do* espectro. Quando seutilizam cabos longos, os resultados correspondem aos valo-res teóricos, porem nas regiões dos picos o amortecimento ébem maior, o que é razoável, pois nesses pontos, o valor teõ_rico tende para infinito de modo que qualquer resultado en-contrado tem a mesma validade em termos de comparação.

Como as curvas teóricas são função de el, as medições a se-rem efetuadas independem do cabo a ser utilizado, devido aisso foi escolhido o cabo coaxial TCS-95 de 100 m. A corren-te e a .impedância de transferência são consideradas constan-tes, pois os picos ficaram localizados numa freqüência ondeZ~ praticamente não variava.

Os resultados obtidos experimentalmente foram apresentadosem conjunto com os resultados teóricos nas Figs. 1.1, 1.2, 1.3e 1.4, já apresentadas.

b) Medição da corrente induzida no condutor central quandoexiste uma corrente no circuito de terra. A Fig. 1.7 ilustrao tubo de latão utilizado com 1 m de comprimento, 2" de diâ-metro e 2mm de espessura.

tubo de latão cabo coaxial

\

Fig. 1.7 - Montagem experimental para medida da corrente in-duzida no condutor central, quando ocorre uma corrente no circuito de terra

Colocando-se, concéntricamente, um cabo coaxial casado comsua impedância característica, em um tubo de latão e fazen-do-se passar pelo tubo uma onda passageira, pode-se medir atensão induzida nos resistores de casamento. Os diversos ti-pos de ligações .devera ser feitos de acordo com a Fig. 1.7.

Esse processo apresenta o pior caso, pois a blindagem do ca-

(

21

bo sob teste forma um sistema coaxial com o circuito de ter-ra, o qual está simulado pelo tubo de latão.

Nas medidas feitas não foram constatados os valores muitoafastados dos picos de ressonância, pois, como foi dito an-teriormente, pequenos tamanhos de cabos provocam induçõestão pequenas, que se torna praticamente impossível a sua me-dição, fora da região dos picos.

Pela Fig. 1.7, ve-se que as medidas podem ser feitas tantopara o caso, cabo com a blindagem aterrada nas duas extremi-dades, ou em apenas uma delas, bastando para isso acionar achave S^.

Logo, a corrente induzida, será:

Iicl • —Zo

Em decibeis, tomando-se como referência a corrente induzidanas baixas freqüências, tem-se:

DB - 20 logVo

onde,

V , é a tensão induzida nas baixas freqüências, V^ é a ten-são encontrada a medida que e variada a «freqüência e ZQ aimpedãncia característica do cabo sob teste.

Estes resultados experimentais são também apresentados emconjunto com os resultados teóricos nas Figs. 1.5 e 1.6.

22

Uma melhor precisão poderá ser encontrada quando for feito oteste na própria sala do reator, pois poderão ser utilizadoscabos de grande comprimento obtendo com isso melhores leitu-ras nas regiões afastadas dos picos de ressonância.

CAPÍTULO 2

I-

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 ima-

ginada 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 princi-

pal, para então entrarem no estágio de contagem.

25

2.1

Todas essas ligações são feitas através de cabos coaxiais,

que podem se acoplar mutuamente com outros cabos ou intera-

girem com campos magnéticos fortes existentes nas proximida-

des. 0 termo que controla o acoplamento mútuo entre os cabos

ou a suscetibilidade magnética do sistema em volta, ê a im-

pedância de transferência a qual será estudada no presente

capítulo.

Condutores coaxiais

Nos cabos coaxiais essa camada imaginaria pode ser conside-

rada 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 pon-

to 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 desenvol-

vida, na superfície, pela corrente da mesma.

A esse quociente dá-se o nome de impedãncia de transferên-

cia, pois relaciona uma tensão de saída com uma corrente de

entrada.

Em parágrafos posteriores, a eficiência de blindagem, em ca-

bos coaxiais, será apresentada também como função do mate-

rial 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 e

uma propriedade do condutor externo, ou seja, independe de

como tenha sido construido o condutor interno.

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.

26

como mostra a Fig. 2.1, a qual forma uma linha de transmitsão atenuada através da espessura da blindagem. Fazendo essaespessura tender a zero pode-se determinar a equação teóri-ca que define a impedância de transferência.

circuito

iquivaientt

Fig. 2.1 - Penetração da corrente na blindagem

Para fins de dedução da equação teórica foram consideradosdois caminhos de retorno para a corrente, sendo um parcial-mente interno e outro parcialmente externo. Foi designado deZa_ a impedância superficial com retorno parcialmente inter-

ciei

no e Z ^ com retorno parcialmente externo. Nas freqüênciasmuito baixas essas duas impedâncias são iguais, porém se ocilindro é fino elas serão praticamente iguais em todas asfreqüências. Baseado nesse raciocínio de correntes parcial-mente internas e parcialmente externas, *tem-se, como foi di-to anteriormente, duas linhas de transmissão com impedânciamutua distribuida Z ^ ; isto e, Z ^ será a impedância de tarnsferência da superfície de uma linha a outra.

Para um cilindro ôco, de acordo com a Fig. 2.2 a impedânciade transferência serã:

27

'ab ohms/metro

x«o x>1

Fig. 2.2 - Definição de Z„ para um cilindro oco maciço

A impedância de transferência relaciona o campo elétrico tangencial na camada externa, com a corrente que flui no inte-rior da mesma, podendo ser analisada também como a relação entre o campo elétrico tangencial no interior da camada exter-na, e a corrente que flue no exterior.

dx

2.2 Cabo ideal

an-Levando em conta o raciocínio apresentado no parágrafoterior, chega-se a equação teórica para os cabos com blindagem maciça.

Zab " ZT1

ZTl| - Ro (coshu - cosu)(mfl/m) (Eq. 2.1)

28

A dedução desta equação encontra-se no Apêndice B.

onde,

u « 2t

2 ir t r

t = espessura da blindagem

u * v y - permeabilidade magnética

p = resistividade da blindagem

RQ * resistência D.C.

f - freqüência em Hertz

expandindo coshu e cosu, em série de potências vem:

R íl • -2HÍ- • -iüL + -lüü° 61 101 141

+ . . . } 1 > ' 2 (Eq. 2.2)

A equação de Z ^ foi obtida obedecendo as seguintes condi-ções:

1 - Desprezando o efeito das bordas.

2 - Considerando o sistema verdadeiramente coaxial.

Representando em um gráfico Z T 1 em função da freqüência ob-

tem-se o gráfico da Fig. 2.3.

29

ioor

nivel DC

- 110 100

J«MHz)

Fig. 2.3 - Impedãncia de transferência para cilindrosmaciços

ocos

Nesta figura verifica-se que nas altas freqüências, se ocondutor externo for um tubo ôco cilíndrico maciço o mesmose torna praticamente imune a um ruído ou interferência ex-terna, ou seja, a blindagem se torna bastante eficiente poisZ_ diminue com a freqüência. Porem esse tipo de cabo não temflexibilidade alguma, além de sofrer ruturas mais facilmen-te, o que torna sua utilização muito problemática, embora omesmo seja usado em condições especiais.

2.3 Estudo de cabos com blindagem trançada

Devido a maior flexibilidade apresentada, os cabos coaxiaissão industrialmente construidos com o condutor externo for-mado por longas e estreitas fitas trançadas, sendo cada fitaformada por diversos fios. Devido a disposição helicoidal dfejssas fitas, no lugar dos entrançamentos irão existir pequenasaberturas por onde podem penetrar linhas de força do campomagnético, provocando interação entre o cabo em questão e outros cabos ou sistemas.

lixper intenta Imtíiite vs-i i f i ca - se que a pr inc-püí d i fe rença <lecojii'.i'.ii í .unprto í ' us rc tun cabo t r a n ç a d o e un; t. j ! ind.ro óco é Í¡I:O

•.!f.-p'>.i'•• <i;- uma v ^ r t a f n q u c n c i a ¿i i rop^uáncia J e 1 ransfer i iv jc ia

aümoni.'i L inearmente com a frequent, J a , p o r t a n t o , c into de

cxà;•.t i rcTíi j a n t - i a ^ r¡A hi indajjei!. .-¡pv-'ias i n t r o d u z uina n u l ^ r j o -

k.-i.-i a c;u;jí não t ^ l â inutuameii! i aiiüplaJf! Í-OÍC O COHJ-.ÍLI'T c-.ir.-

i í ti i .

f<1) . . . . •í . « r s e i i " • o m l • i r w o u ' . ' x p c r i n i t - í i i . a i M t - n t e q u e o s '.:.:l"-e'.> t o a s i a i í

•-. •-•tiüjii.s c y n s c r ^ í i B ; ö t : j ,d ¡ . r o p r i o d a i l e at.".' i r ^ q u c n c i a ^ ch: - . Ü J ' . 1

.i.4 Impeijauc ha d« ira/isftvêncifj tio cabes , c.o;:; M i;uKi<!.öm trançada

;ro acordo com o exposto ^nteriormerst«. Z_ será ru;)resr:»tadopor un lamín cí^do pelo e f e i t o SKÍN, nas baixas frequência;!, eum termo i n J u t i v o , <Jado pel;i e x i s t ê n c i a Ja? a b e r t u r a s para

¿f.; a ' i t ns

7

"T

Substituindo na Eq. 2.2 e determinando o módulo de Z-,, tem-se:

(Eq. 2.3)

10!

No caso limite quando f tende para

¿ero e consequentemente:

zerp, u tende para

2T = Ro

Para o caso em que f 5 maior que 4 MHz, pode-se usar a apro

31

ximação que Z T 1 -• 0 e, portanto,

2.S Cálculo do termo indutivo em função das constantes físicasdo cabo coaxial

A Fig. 2.4 ilustra a malha externa de um condutor coaxial,utilizando-se a seguinte nomenclatura:

í> * ângulo de inclinação da fita

b = largura de cada fita

d = diâmetro de cada fio individual

¡solante

condutor

central

\, condutor externo

Fig. 2.4 - Disposição do trançado no condutor externo

L Krüge1 mostrou que a impedância de transferência fica me-

nor, se a área total dos espaços vazios determinadas pelo r£

vestimento for distribuida em muitos vazios relativamente p<s

quenos, do que poucos vazios relativamente grandes. Além d is.

to o âmgulo e deve ser o maior possível (45°).

Tomando-se estas precauções o termo L se torna o menor pos-s

sível.

32

Para o cabo com a blindagem formada por fitas trançadas con-sidera-se uma das fitas do trançado com torcedura para a di-reita, e outra com torcedura para a esquerda, como se fossemenrolamentos de um transformador de sentidos opostos.

Se for considerada apenas uma das fitas, a sua impedãncialongitudinal será:

(Eq. 2.4)

onde,

R, e L. serão tespectivamente a resistência e a indutâncialongitudinal da fita.

Uma metade do trançado representa uma bobina muito compridaem relação ao diâmetro, logo de acordo com KrUgel:

L. B cotan (e) nh/m (Eq. 2.S)

onde,

9, representa o ângulo formado pela fita, com o eixo de pro-pagação longitudinal.

Ligando em paralelo as duas metades e como elas são iguais,tem-se:

porem,

33

M K = (1 - a)1/2

onde,

K = coeficiente de acoplamento

o - coeficiente de espalhamento

para o caso particular em que c << 1, tem-se

= _LR +1

j u (Eq. 2.6)

onde,

Zj representa a impedância longitudinal do condutor externo.

Comparando as Eqs. 2.6 e 2.3 ve-se que são idênticas, porém

o que interessa e a impedância de transferencia; logo subs-

tituindo pelo valor de L,. vem

— - cotan¿ e (Henrys) (Eq. 2.7)

Logo, nas altas freqüências a impedância de transferência se

rá:

Devido as equações teóricas que definem a ero função dos da-

dos do trançado não terem uma boa precisão preferiu-se no

presente trabalho medir experimentalmente L , utilizando

para isso um ponte da curva onde apenas o termo indutivo do-

34

mina a equação de Z-.

2.6 Cabos com blindagem contendo mais de dois condutores maciços

A fim de apresentar a equação teórica R^res toma-se umcabo coaxial contendo dois condutores, cujo modelo está apr¿sentado na Fig. 2.S, de acordo com H. O c h e n ^ .

~ CBMIiTinr

Fig. 2.S - Distribuição da corrente na dupla blindagem

Realmente o que ocorre quando se coloca uma nova blindagem é

introduzir um divisor de tensão de acoplamento.

Se for injetada uma corrente i. no condutor externo irá apa-recer uma tensão sob a resistência de acoplamento R^, ou

. i . 1, essa tensão irá induzir uma corren-seja, v-te sob a resistência de acoplamento do condutor 2 de valor

\x 2tem-se vo2

_)1, logo sob a res i s t enc ia

1. De acordo com a definição de re -

s i s t enc ia de acoplamento t o t a l .

(*) - A únpeãSnoia de transferencia para aáboe ooaxiaie aom blindagemmaciça será chanada a partir deeee ponto de R~ para não confun-dir aom o aaeo de blindagem formada por fitaa trançaãae a qualfoi deeignaãaa como Z_.

35

vo2 c Ro2 c RTres ' i

Logo, a resistência de transferência ou de acoplamento, se-ra:

RRTl * RT2

TresR 1 * R •>

al a2

(Eq. 2.8)

sp

onde,

L ê a indutância que aparece devido a existência defenda entre os dois condutores externos.

uma

R n e R „ são as resistências dos dois condutores de acordooil a2com L. KrUgellDJ:

1/2 (Eq. 2.9)

Utilizando-se o mesmo raciocínio conclui-se que se forem co-locados três condutores funcionando como blindagem, a equa-ção da resistência de transferência, sera:

RKresR T 1 . R . TR3 -ohms/m

onde.

Lsol2 e L S P 2 3 s e r*° os t«"1105 indutivos provocados pelas

fendas formadas pelos condutores externos 1, 2 e 2, 3.

Nota-se que aumentando o valor de L , a resistência de aco-

plamento total torna-se menor; esse efeito poderá ser conse-

guido colocando-se um material de alta permeabilidade magné-

tica entre os dois condutores externos, tal como a ferrite.

De acordo com L. KrUgel, pode-se determinar o valor teórico

desse condutor pela equação

sp 2n(Eq. 2.10)

onde,

d, e d,, correspondem aos diâmetros interno da blindagem mais

externa e o externo da mais interna.

2.7 Cabos com blindagem dupla formada por fitas trançadas

Para esse tipo de cabo, de acordo com o que foi dito no pa-

rágrafo 2.3, basta introduzir na Eq. 2.8 o termo indutivo

que aparece devido às janelas no ponto de trançamento nos

condutores, fazendo a< devidas modificações para cabos tran-

çados.

Logo, considerando-se apenas o módulo, tem-se:

resohms/m

(Eq. 2.11)

Para freqüências > 3 MHz, verifica-se experimentalmente, que

a impedância de transferência também aumenta linearmente com

a freqüência; logo é também um termo indutivo que controla o

valor de Z™, ou seja,

• Ls2res

onde,

(Eq. I A 2)

•sp

1. . e L 2 s^° o s termos indutivos introduzidos pelas janelas

das duas blindagens.

Para o caso da blindagem trançada U.C. Mildnei ' provou que

R é de 2 a 4 vezes maior que para um cilindro 5co maciço.

Nas baixas freqüências o termo indutivo praticamente desapa-

rece na presença de R.f. e R~, e como Z~ dependera exclusiva-

mente do efeito SKIN, tem-se:

RT1 T2res

ai a2 J sp

(Eq. 2.13)

0 cálculo teórico de L . e L_- pode ser feito independente-

mente utilizando a Eq. 2.7, porém como foi dito anteriormen-

te, torna-se muito complicado o cálculo de o em função dos

parâmetros do cabo, por esse motivo preferiu-se medir L e

através da Eq. 2.12 como já se conhece L , determina-se Lg2-

Devido as aproximações feitas, existe uma região de transi-

ção aproximadamente de 1 MHz a 3 MHz onde a Eq. 2.11 tem um

erro maior, pois não levou-se em conta os parâmetros físicos

do cabo, como por exemplo o número de fios das fitas, a sua

largura, o número de janelas, etc.

2.8 Cabos com várias blindagens formadas por fitas trançadas

Pode-se diminuir ainda mais a impedância de transferência, ou

seja, aumentar a eficiência da blindagem nas altas freqüên-

cias, colocando n camadas condutoras funcionando como blin-

38

dagens. 0 raciocínio empregado ê o mesmo do parágrafo ante-

rior. Assim o termo indutivo introduzido nas altas freqüên-

cias para n ¿ 2 serti;

n-

nn

i = 1SI

(Eq. 2.14)

Lsp(i,i + D

Porém o fato de colocar mu is de duas blindagens encarece o

cabo de tal modo, que se torna preferível diminuir a inter-

ferência, utilizando outros processos.

ou

Pelas Eqs. 2.8 c 2.11 ve-se que aumentando a indutância

ou seja, colocando um material magnético entre os dois

mais condutores externos, consegue-se melhorar bastante a

eficiência de blindagem. Como esse material estará colocado

entre os dois condutores externos o mesmo não modifica ne-

nhuma das outras características do cabo, apenas aumentando

a indutância da fenda entre os dois condutores de blindagem.

Verificou-se t;nibem teoricamente que o termo que domina o

ponto de queda da Eq. 2,11 é a espessura da blindagem (t),

ou seja, quanto maior for esse parâmetro mais eficiente serã

o cabo em todas as freqüências.

Aumentando o diâmetro do condutor externo diminuirá um pouco

a impedancia nas baixas e nas altas freqüências tendo-se coii

sequentemente uma blindagem mais eficiente. Essa variação

por não ser muito grande não compensa a elevação do custo do

cabo.

No caso de cabos com blindagem dupla, o condutor mais inter-

no de blindagem tem maior dominancia sobre a impedancia de

transferencia, que o condutor mais externo, logo o condutor

mais interno deve ser um pouco mais espesso. Se for aumenta-

do o diámetro do condutor mais externo, L se tornará maior

c «-onütícjuenteinenle Z,„ ficará niomir.

Comportamento experiment.* í

'i'«indo em vista que v-.i c«i a lugos tins caber» i.oa\iciis nacionais

não possuem a-i curva-- d<¿ in.¿iodatu:ia -.le t raTisfeiéiK ¡a, a qual

por motivo:, anfer jcni;t;r< le •.::<;:! j cadus, c quem determina a

eficiencia da i:J indíigcr.i ¡\ urna jmei ft-rtiju• ia elétrica, apre-

senta-so nesse pa rag ruto UM metoáo experiiuem ,i ¡ p.ira a de-

terminação J<; JiÕdiiir> de I;.,,, pois do acut io cow o (;ap. 1, ela

é quem controia a amplitude da corrente a sei induzida no

condutor central, cdso hfija uui acoplamcnto com um cabo pro-

xime;, uii devido a um forte campo magnético variável nas pro-

ximidades .

Como o iiJN está intert.-.ssado em diminuir ao niáximo a interfe-

rência elétrica em reatores, provocada pelos cabos de lim-

vão ou p«lo próprio equipamento de contagem, controle e se-

gurança, foi fcjto pela Divisão de Instrumentação e Controle

do íi:J\ um ptjcido de cabos especiais a fireili, onde foram e_s

pecificadoü dois tipos especiais, tendo um deles uma baixa

impodánc ia de tran.í ft-réoc i a e o outro uma alta rejeição a

nucrt>ioni.«i, ou seja, o primeiro ¡-OSSUIIHIO uir¡a blindagem du-

pla e o segundo um material semicondutor (grafite) entre os

condutores. Como não se conheciam as características desses

dois cabos coaxiais especiais com relação a seu grau de re-

jeição a uma interíerenti a elétrica, será apresentado um mé-

todo experimental baseado i;o toste triaxial, o qual determi-

na o valor da impedância de Transferência em modulo, para to_

das as freqüências, de ¡nodo que pode ser diretamente substi-

tuido nas equações do Cap. I.

Serão analisados também, para fms de comparação, dois cabos

de fabricação nacional da ¡'Lrelli, ou seja o TCS-95 e o

'ÍVS-70, os quais correspondem aos cabos especiais, antes das

modificações solicitadas pelo IfiN.

Comparando estes quatro tipos Je cabos coaxiais, pode-se

gar a uni tipo mais eficiente, o qual poderá vir a ser utili-

zado na interligação de eqxiipamentos de um reator, a fim de

minimizar a interferência.

Não foram feitas medidas de microfonia nos cabos pois este

não era o objetivo do presente trabalho, que visa o estudo

da interferência elétrica externa e não o ruido gerado pelo

próprio sistema.

A seguir esta apresentado o teste triaxial juntamente

valores obtidos para os diferentes cabos.

com os

2.10 Teste triaxial

O teste triaxial encontra-se esquematizado na Fig. 2.6; as

equações diferenciais de uma linha de transmissão, podem ser

escritas para ambas as linhas; diferindo apenas das equações

usuais porque as tensões estão acopladas por um termo de fon

te, contendo a impedância de transferência superficial e a

corrente que flue na outra linha, ou seja:

dv. = Z_ I2 dx

0 circuito equivalente do teste triaxial pode ser esquema-

tizado de acordo com a Fig. 2.6*- ••

f~—~

•\o

i'ao

•ao_ . „Eabo-interno

kJ caüo exierno.—"10

x=oFig. 2.6 - Modelo do teste triaxial

-4-

i

x=1

41

.(9)De acordo com J. JungerK J as equações diferenciais que de-finem as duas linhas de transmissão, para o caso particularde Z ^ * 0, Z 1 0 • 0 e Z 2 1 • •, sao:

(coshy2

No caso de ser considerado um cabo sem perdas, tem-se:

consídsrando-se:

Pjl < 1

ß2l < 1

A impedância de transferencia será:

A qual poderá ser verificada experimentalmente do modo es-quematizado na Fig. 2.7.

y ^

Fig. 2.7 - Esquema do teste triaxial

2.11 Medida experimental de Z T para cabos com blindagem simples,utilizando ó teste triaxial

42

O cabo a ser testado deve ter 1 m de comprimento, pois assimpode-se medir a impedância de transferência numa região, on-de os picos de ressonância própria do cabo estão bem afasta-dos (1 • — ç — ) . ou seja, o comprimento de onda empregado nãoé ca ordem de grandeza do cabo sob teste. 0 cabo deve sercolocado concéntricamente dentro de um tubo ôco de latão oude cobre, de modo a formar dois circuitos coaxiais. O condu-tor externo do cabo a ser medido forn;. um circuito de correntes ccaxiais, onde ele é o condutor externo do circuito in-terno e o condutor interno do circuitn coaxial externo.

0 esquema utilizado está apresentado na Fig. 2.8 eponde ao modelo do teste triaxial.

corres-

Foi medida a impedância de transferência dos cabos tipoTCS-9? especificação militar RGS8C/U e do TFS-70 especifica-ção militar RG59B/U ambos da Pirelli, cujos resultados ex-perinentais encontram-se nas Figs. 2.9 e 2.10 e nas tabelas1 e 2 do Apêndice B.

geradorde

sinal

1

f i—i

- j

anéis

\.X j1

ds isopor

!

1 | I,*,r \ ; A.

V

\tubo d3

^condutor interno

condutor ej£terno

Fig. 2.8 - Método para medida experimental de Zj

O método apresentado na Fig. 2.8 foi projetado de tal modoque o operador pode inverter a posição»entre c gerador deR.F. e o voltímetro eletrônico obtendo os r.?s-,:tos resultadospara Z^, tendo porém que colocar a ponta de corrente na saí-

da do gerador. Essa troca de posição foi testada até uma fr¿quência de 20 MHz, apresentando sempre os mesmos resultados..Outros métodos de medida foram propostos por J. Burseau eH. Sandjivy CIO)

4$

A impedância de transferência presupõe uma distribuição es-tacionaria de corrente e tensão ao longo do cabo, para cabosde comprimento bem menor que o comprimento de onda emprega-do; caso se queira trabalhar com freqüências mais altas de-ve-se adaptar cada circuito coaxial com sua impedância característica, pois chega-se próximo da onda natural da peça docabo, onde a corrente não pode ser mais considerada como es-tacionaria (1 - - j — •*• f - 75 MHz) se 1 = 1 m.

Nos cabos medidos constatou-se que a partir de 4 MHz, a im-pedância de transferência cresce linearmente com a freqüên-cia; assim basta medir até Z 20 MHz para se ter uma idéia docomportamento do EUSSKO, OU seja, determinar o valor do termoindutivo que aparece no cabo em questão.

Para freqüências mais altas o esquema da Fig. 2.$ deve so-frer algumas modificações, a fim de adaptar os dois circui-tos coaxiais com suas impedâncias características, de acordocom a Fig. 2.9, onde, R, será a impedância característica docircuito coaxial interno e R~ do circuito coaxial externo.

ÀS

Fig. 2.9 - Método de medida para altas freqüências

Até 20 MHz ambos os métodos apresentam os mesaos resultados.

Uma das grandes vantagens deste método 5 que ::btem-se o mo-dulo áa impedância de transferência o qual pode ser imedia-tamente comparado com o resultado teórico, ou substituir nasequações do Cap. 1.

44

Serão feitas as medidas em dois tipos de cabos de fabricaçãonormal e em dois tipos especiais pedidos sob encomenda.

a) Medidas efetuadas no cabo TCS-95

Este cabo que apresenta uma impedância característica de 50«apresentou uma impedância de transferência da ordem de 13,4mß/m, para freqüências baixas.

Na freqüência de 10 MHz, o termo indutivo que foi introduzi-do aumentou esse valor para 90 ma/m; logo para se calcular ovalor desse indutor toma-se um 7?nto onde apenas ele domina,por exemplo, f = 10 MHz.

2wf

para o cabo acima.

Ls « 1,43 nh/m

A curva da impedância de transferência para esse cabo encon-tra-se na Fig. 2.10.

b) Para o TFS-70, cuja impedância característica é" 75n, ovalor encontrZ» = 87 mö/m.valor encontrado para este indutor foi L " j.,38 nh/m, pois

A „jrva da impedância de transferência para esse cabo encon-tra-se na Fig. 2.11.

Comentários sobre esses tipos de cabos coaxiais (a e b).

r ._ ; • *

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í - •-

Jin D I • LUG.

• 1 •_.

i

Fig. 2.10 - IwpedSncia detransferência x freqüênciado cabo TCS-95B - Resultado teóricoA - Resultado experimental

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Fig. 2.11 - Impedancia de:f transferiência x freqüência

do cabo TFS-70

B - Resultado teóricoA - Resultado experimental

( , I i

f 5 * 9 ,í':L-:_Ji-.'» ;3

li '1 ' 7 "i ¡- "XI:' :

'•* • •')'• 1 - " - r C Í1 - ' • i

"f 7" "" i ""7 - .5 6 7 )i Q

45

Como em uma instalação nuclear os sinais a serem medidos sãode pequena amplitude e os cabos de ligação geralmente são degrande comprimento, o TCS-9S e o TFS-70 não são recomendadospois em termos de eficiência de blindagem eles são muito po-bres, para freqüências maiores que 4 MHz.

2.12 Cabos especiais

a) Cabo antimicrofônico

Foi feito um pedido especial a Pirelli, para adicionar ao cabo coaxial TFS-70 uma camada de material gra.fitcdo entre oisolante e o condutor externo, de modo a diminuir a microfo-nia do mesmo, ou seja, evitar que grande parte das cargas g£radas no material isolante, quando este é flexionado, che-guem ao condutor externo, evitando com isso o ruido geradopelo dielétricc, chamado microfonia.

Porém verificou-se experimentalmente que esse tipo de caboapresenta nas altas freqüências um termo indutivo mvito me-nor do que no caso do cabo comum, ou seja, a nova camada in-troduzida, acopl?. Holhor o condutor central ao indutor in-troduzido pelo condutor externo, acarretando com isso umamenor impedância de transferência nas freqüências mais altasAlém disso o condutor externo passou a ter um diâmetro maior,acarretando uma diminuição da impedância ds transferência.

Nas baixas freqüências, o valor de Z™ praticamente não éafetado pois nessa região somente a resistência supsrficialé responsável por Z-,.

Nas altas freqüências o valor do termo indutivo passou para0,5 nh/m o que representa uma grande melhoria em termos derejeição a uma interferência, pois comparando com o TFS-70 C£mum analisado no parágrafo anterior a impedância de transfe-rência na freqüência de 10 MHz, baixou de 87 mo/m para 30mfi/ra.

46

O único inconveniente na utilização desse cabo é que sua im-

pedância característica é de 75 fi, o que prejudica sua ins-

talação pois a maioria dos equipamentos tem impedância de en

trada de 50 fi, havendo necessidade de adaptadores, poróm nem

sempre esse é o caso, sendo esse tipo de cabo bem mais reco-

mendado para uma interligação de equipamentos em uma insta-

lação nuclear, ou em qualquer instalação que trabalhe com p£

quenos sinais.

As curvas experimental e teórica para esse tipo de cabo en-

contram-se na Fig. 2.12 e nas tabelas do Apêndice 3.

0 método experimental de medida foi o mesmo apresentado

parágrafo anterior, para os cabos comuns.no

b) Cabo com dupla blindagem

A fim de se conseguir diminuir mais ainda a ircpedincia de

transferência solicitou-se também a Pirelli, colocar uma no-

va camada condutora no cabo TCS-95, com um material isolan-

te, entre os dois condutores externos de blindagem.

As equações teóricas que regem Z_ para este tipo de cabo

contram-se no parágrafo 2.7.en-

0 método utilizado para a medida de ZT foi o mesmo apresen-

tado anteriormente, fazendo-se curto entre os dois conduto-

res externos nas extremidades, tomando-se apenas maiores cui

dados na montagem do mesmo, pois os sinais a serem medidos

são muito pequenos,podando ha'/er acoplamentcs não dwe jados í>u

resistências de contato nos pontos de ligação.

De acordo com a Fig. 2.13 ve-se que nas baixas freqüências

houve uma pequena diminuição era ZT o que era de se esperar,

pois como a maior parte da corrente passa pelo condutor mais

interno, a resistência superficial que foi colocada em para-

lelo con a anterior será maior, ou seja, RK2 > RK1, logo,

10

• ! - -

.01 D i . LOG

. .1

! • •

* 9 A

if--i.-t — i :

.. -t

..«- • -1

- HMHil-

- - i

i

Fig. 2.12 - Impedância de

transferencia x freqüência

do cabo especial antimicro

fónicoB - Resultado teórico

A - Resultado experimental

:•!-•-! h - f

:-4.j; i.i.I I • I

í • 9 I»* '

j Fig. 2.13 - Iapedancia de; transferência x freqüência

i 1 :iy para o cabo especial com: •. •': .-i- dupla blindagem\ __j J! B - Resultado teórico \l:~; iii: * - lesultado experimental f

... . . ,- h , , .. — "_—.- • ¡..- '; ; i; 14.1'. ;*!;„.;• 'lí^i

0 I • LOG. 2

:i,rff!1Tiíí.;t|r^n-;|;::-i;-.:i:=::|Pi{ ? V

' .u-tir.i^;L^n;:!:i:..!;;};i.;ia:fr¡ ~< . •: • .. rr\

47

quem vai controlar será o condutor mais interno.

A resistência superficial poderia ser tornaèa menor aumen-tando- se o diâmetro e a espessura do condutor mais interno,c qu? v?o foi feito devido a ter sido utilizado um caho jánormalmente fabricado.

Nas baixas freqüências o valor de Zγ baixou de 13,4 mO/m pa-ra aproximadamente 9 míl/m. Para altas freqüências o valor deZγ também baixou bastante; por exemplo, para f = 10 MHz, pa:s¿ou de 90 mn/m no cabo norma] , para .4 míl/m no cabo especi-al.

Esta queda de Z^ para altas freqüências deve-se ao fato quealém ¿le ter sido colocado em paralelo com o anterior um novotequio indutivo, ainda existe a indutância provocada pela fenda entre os conrutores das blindagens, (calculada pela Eq.2.10} a qual ir-3 aperecer no denominador da equação de Z~.

Tept-ndo-se um ponto na curva da Fi.g. 2.13, on'ie apenas o ter_mo indutivo doirina, ou seja, para f = 10 MHz c \-alor desseir.dutor, sara:

respíi/ra

Com relação ao cabo acima referido, encontram-se, na Fig.2.13, as curvas obtidas teórica e experimentalmente. Essaúltima foi conseguida através da utilização de va\ novo méto-do de medida idealizado para os casos em qite não fosse pos-sível obter os valores de L . e L - diretamente, devido ainexistência, no local, de máquinas de enrolar cabos coaxi-ais. Ou seja, mede-se o valor do termo indutivo considerandoo cabo como uc codo.

Pela equação 2.12

48

res2lt f

Lsl • Ls2

A seguir, determina-pe L. pela Eq. 2.10, como já se sabe o

valor de L . pois foi utilizado um cabo conhecido, ou seja:

L » 80 nh/m

L , • 1,43 nh/m

Logo,

Js2 .31 nh/m

Substituindo-se os valores encontrados na Eq. 2.11 obtem-se

a curva teórica da Fig. 2.13.

Comparando as Figs. 2.10, 2.11, 2.12 e 2.13, ve-sf> que esse

cabo é muito melhor era térro de r-rjeição e se £c-r cc/ocado

um material mp.gnstlco preencherão o espaço entre os deis con

dutores externos, o cabo coaxial se torna pratica;¿nte imune

a interferência elétrica.

Esse ê o tipo ideal para ser colocado na interligação de

equipamentos eir instalações nucleares, ou qualquer outra que

tr-balhe com pequenos sinais; o único inconveniente ê o seu

preço, pois terá que ser um pedido sob encomerí'a.

Pode-se conseguir níveis de rejeição considerados bons, uti-

lizando outros cabos de fácil aquisição no mercado, procu-

rando diminuir a interferência e'étrica através de filtros,

casamentos corretos, limpeza de superfícies de contato, etc.

Em instalações onde ja foram testados todos estes processos,

e os problemas de interferência continuam, deve-se utilizar

esse tipo de cabo coaxial especial.

2.13 Cabo coaxial proposto

De acordo com as análises feitas, chega-se a conclusão que o

cabo coaxial ideal para utilização em instalações nucleares,

a fim de se obter o nível mínimo de interferência gerado pe-

lo sistema em redor ou pelo próprio cabo, deve ser construi-

do da seguinte forma.

No caso do TCS-95 deve-se colocar uma camada de material gra

fitado entre o isolante interno e o condutor externo, colo-

ca-se então uma nova camada condutora de modo que o cabo pasi

sa a ter dupla blindagem, preenche-se a fenda entre os con-

dutores externos com material de alta permeabilidade magné-

tica, como por exemplo ferrite. Para -vitar a ressonância pró

pria dos condutores externos coloca-se um curto circuito de

espaço em espaço, de modo que a linha formada por eles se

torna eletricamente curta.

Esse cabo especial terá uma alta rejeição a microfonia, de-

vido a presença do grafite no isolante, além âe ter uma im-

pedância de transferência incito baixa provocada pela dupla

blindagem e pelo alto valor do indutor introduzido pela fen-

da. Os picos de ressonância praticamente desaparecem devido

aos curtos nos condutores externos.

No caso de reatores de potência (Apêndice C) deve-se colocar

no lugar de um isolante comum, ur,. isolante mineral, tal co-

mo, óxido de magnesio o que torna o sistema resistente a

altas temperaturas.

Esse tipo especial de cabo coaxial seria de alto custo, em-

bora represente a imunização do sistema a uma interferência

elétrica externa provocada por acoplamento entre os cabos co

axiais, ou entre estes e fortes campos magnéticos nas proxi-

midades.

Urna grande vantagem de tornar os sinais de interferencia ou

ruido bem baixos è" que com isso pode-se baixar bastante o

nível do discriminador, podendo medir outros sinais que an-

tes ficariam mascarados pela interferência

2.14 Equipamentos utilizados na determinação da curva experimen-

tal para todos os cabos coaxiais apresentados

Computador IBM-1620

A.C. Current Probe - lllOA - HP

Curren Amplifier - llllA

Osciloscope S8SA

Standard Signal Generator - TF144H/4 - Marconi

6S1A Test Oscilator - HP

Tubo de latao de 1,10 m

No Apêndice B encontra-se as características físicas dos ca-

bos coaxiais especiais analisados no texto.

CAPITULO 3

3. MfrODO PARA TESTE DO REATOR ARGONAUTA, QUANTO A SUA SUSCliTI-

BILIDADK A UMA INTERFERENCIA ELÉTRICA

De arordo cora o Cap. 1, uma das maiores causas da interfe-

rêr.cia elétrica, a qual pode prejudicar as medidas realiza-

das em um reator, ocorre devido a correntes que fluem no sis

tema de terra. Consequentemente, um método que pode ser uti-

lizado par.T testar a suscet^.Mlidade de um reator a uma in-

terferência elétrica consiste em injetar uma corrente no

circuito de terra do mesmo, e medir o disturbio provocado

nas saídas dos diversos equipamentos que constituem o siste-

ma de contagem.

0 sinal interférente deve ser gerado na sala de controle, le_

vado por um cabo devidamente terminado até a sala do reator,

e injetado em um ponto do circuito de terre escolhido expe-

rimentalmente. Esse cabo deve estar tão separado quanto pos-

sível, dos outros cabos comuns de instrumentação e do cir-

cuito de terra.

Devido a necessidade de se controlar desde a sala de contro-

le o valor da corrente que está sendo injetado, e como nor-

malmente essa corrente ê uma onda estacionaria, se ela for

medida no ponto onde está sendo injetada (far-end) tem-se

fc;Ü

sempre o sou va J or de pico, deve-se medir ncisa posição pois

cem isso será eliminada a ressonância propria do circuito

perturbador, A corréate na outra extremidade pode assumir

qualquer valor. Para se conseguir esy-o controle utiliza-se

um outro cabo coaxial desde esse ponto de entrada até :i saia

de controle, sendo que esse cabo devera estar casado com s ia.

impedância característica.

A fim de se conseguir que a sala de controle tenha uma alta

rejeição aos sinajs era modo comum, coloca-se um filtro em

serie com a saída do detetor.

Variando-se 3 freqüência dentro da faixa de interesse, pode-

se medir o comportamento do sistema ponto a ponto. Como nor-

malmente não se consegue manter a saída do gerndor, constan-

te dentro de uma faixa larga, utiliza-se uma resistência va-

riável no ponto de ent.ríi<in da corrente, a fim de compensar o

vaior desta com a variação da freqüência.

Como a corrente mínima a ser injetada deve ser da ordem de

200 mA e o gerador dificilmente fornece esse valor, coloca-

se um amplificador de R.F. na saída do gerador o qual deve

estar localizado também na sala de controle.

Esse amplificador deve ceder uma grande potência dentro de

uma faixa muito grande de freqüência (de 100 K a 100 MHz) nã>

sendo normalmente disponível.

Como não dispomos no presente momento de tal amplificador, o

método aguarda a construção do mesmo para então ser aplicado

ao caso particular do Reator Argonauta.

3.1 Teste no Reator Argonauta

Para o caso do Reator Argonauta*- ', as cadeias de contado-

res BF3 estão indicadas na Fig. 3.1.

54

ampüfic. I r —

Fig. 3.1 - Cadeias dos detetores BF3

O método não deve ser aplicado a todos os equipamentos do

reator ao mesmo tempo, pois deste modo seria praticamente im

possível localizar a fonte de ruido ou interferência.

A fim de determinar o grau de rejeição em dB, toma-se como

be.se a saída do discriminador para uma determinada corrente

no circuito de terra, (- 100 mA), considerando-se esse nível

como sendo 0 (zero) decibel.

0 cabo coaxial que leva o sinal do descriminador ao oscilos-

cópio deve estar casaco com sua impedância característica

na entrada do osciloscõpio.

Deve-se testar as cadeias dos detetores «BF3, individualmente,precedendo do seguinte modo:

1?) Levanta-se a entrada do amplificador, de.acordo com a

Fif. 3.2 de modo que toda interferência está sendo provocada

pila corrente que penetra pelo circuito de terra.

55

-xjA10-t

I

Fig. 3.2 - Suscetibilidade do amplificador linear

Mede-se a suscetibilidade dentro da faixa de freqüência de

interesse. Procura-se então fazer melhorias nos contatos, blin

dagem, etc., de modo a tornar o equipamento menos sensível;

apôs otimização desse estagio, passa-se para a segunda eta-

pa.

29) Liga-se então a entrada Jo amplificador, desligando-se a

saída do preamplificador, colocando-se uma resistência que

corresponde a impedãncia característica do cabo de ligação

entre os mesmos.

A10.1i

Fig. 3.3 - Suscetibilidade do cabo de ligação

Mede-se outra vez a saída do amplificador com os novos níve-

is introduzidos pelo cabo coaxial, procura-se obter outra

vez o valor ótimo trocando o cabo por outro de impeJância de

transferência menor, ou simplesmente fazendo um melhor casa-

mento de entrada, limpeza nos conectores, filtros no terra,

ângulos certos de cruzamento com outros cabos, etc. Depois

de conseguido um nível de rejeição ótimo, parte-se para o

próximo passo.

5ó

39) Conecta-se então a saída do preamplificador desconectan-

do-se a entrada do mesmo; deste modo todo sinal medido a ma-

is, de acordo com a Fig. 3.4 foi provocado pelo preamplifi-

cador.

Bi-3j_

pre I AID-?

Fig. 3.4 - SuscetibilAdade do preamplificador

4*) Após feitas tod** as melhorias necessárias conecta-se a

entrada do preamplificador, desconectando-se o ponto de li-

gação com a câmara de ionização e casando o cabo coaxial.

BF3 1££ prs

Fig. 3.5 - Suscetibilidade do cabo de ligação BF3/Pre

Com isso determina-se a influência provocada pelo cabo de 1¿gação entre a câmara de ionização e o preamplificador, casoeste não esteja colocado junto da câmara.

3.2 Transformador de casamento de impedância

Normalmente, os detetores EF3, c»ciaras de ioni?ação, conta-du-'.es proporcionais, e t c , possuem uma alta Jia .-dância, aqual esta ligada a um cabo coaxial de baixa impedarcia'1 ' , pa

(•) - Oβ divevaoB tipoa de ligações poaaiveie, eneontram-ae eatuâadoa

no Cap. lt onde eão apveaenbaâaa as equaçõea qu3 definem a OOT-

vente de interferencia para todoa os oaaoa.

57

ra tornar o ruido introduzido por esse descasamento mínimo,

pcr?3-se colocar um transformador de c-'i.samento, o qual pode

;er do tipo indicado na Fig. 3.6, para o caso de cabos com

dois condutores centraisí '

Fig. 3.6 - Transform .'.dor adaptador de impedância, condutores

duplos

Para o caso de cabos coaxiais, os quais contem apenas um con

dutor central, pode-se utilizar o transformador da Fig. 3.7.

Fig. 3.7 - Transformador adaptador da impedância para cabos

coaxiais

Em ambos os casos o capacitor C funciona como capacitor de

bloqueio.

0 projeto para esse transformada adaptador de

encoiicra-se esquematizado na referência i2.

impedância

5«) Após terem sido feitas estas modificações, e o sistema

ficar com um ótimo nível de rejeição, conecta-se a câmara de

ionização. Deve-se colocar uma câmara de ionização que tenha

a menor capacitancia possível o que torna o sistema menos

58

3.3

sensível a interferencia (13)

Aplicando-se p métoco nas outras cadeias de BF3, e depois atorio o sistema da sala do rtator, consegue-se torná-lo pra-ticeaiente irauas a uma interferência provocada por acoplamen-to cem o sistema em redor, ou com fortes campos magnéticosexistentes nas proximidades.

realizadas

As medições a serem realizadas no Reator Argonauta, estão ainda dependentes do projeto do amplificador de faixa larga, porém, como ilustração apresenta-se o resultado obtido por D.Harrison' ' o qual mostra a grande melhoria introduzidasistema en tercosfo rejeição.

no

A Fig. 3.8 apresenta os v';,-'il::ãdos experimentais antes (a) edepois (b) da? sodificaçõçs introduzidas, verificando-se queem termos práticos o sistema (b) é praticamente imune a in-terferencia elétrica provocada por correntes no circuito deterra.

«5r

CO

-S3

•40 V

\Js\

-**£-^

Pig. 3.8 - Suscetibilidade de ur.a instalação nuclear

A seguir são resumidas as possíveis modificações aefetuadas em um sister-:

serem

1-) limpeza dos. cor tatos, conectores, etc.

2-) substituição de cabos coaxiais por outros de Z™ maií re-di zido

59

3-) melhorias na blindagem do próprio equipamento

4-) colocação de filtros na rede

5-) perfeito casamento de impedâncias

o-) cr,Zocação do transformador de acoplamento

7-) diminuição de capacitancia no detetor de radiação

No Cap 1 foi mostrado que se o cabo coaxial, que vem da câ-

mara de ionização, for aterrado nas duas extremidades ele

se torna sensível a interferência nas baixas freqüências. D.

Harrisson^ ' comprovou esse fato, mostrando que a curva: b

da Fig. 3.8 se tornou do tipo mostrado abaixo na Fig. 3.9

quando um terra ocasional ocorreu na câmara de ionização, o

que comprova o resultac •) obtido no Cap. 1.

301

20

«O1-

Fig. 3.9 -Terra ocasional na câmara de ionização

De acordo com essa observação pode-se concluir que os canais

D.C. de um reator devem ser aterrados em apenas uma das ex-

tremidades enquanto que os canais A.C. podem ser aterrados

nas duas extremidades; ou seja, todos o« cabos utilizados de_

vem estar aterrados, de acordo com a faixa de freqüência de

interesse, para uma eficiência máxima de blindagem.

60

3.4 Teste da suscctibilidade a uma interferência elétTica em e-

quipamentos isolados

Para se determinar a eficiência de blindagem de um equipamen

to, a uma interferência provocada por uma corrente no circuí

to do terra do mesmo, deve-se aplicar o mesmo raciocínio an-

terior; porém como o interesse está localizado somente na

própria blindagem do equipamento deve-se colocar na selda do

geracjr, VM transformador ligado de acordo com a Fig. 3.10,

o qual irá garantir que o caminho de retorno da corrente é

aquele especificado pelo operador. Qualquer outro caminho,

por exemplo, pelo circuito de terra do osciloscópio a

impedância vista na saída do gerador será muito grande, pois

existirá apenas uma indutincia em série com o sistema, en-

quanto que o caminho através do transformador apresentará

uma iapedância praticamente nula.

Isto é, garante-se que o caminho da corrente é ABC e que t£

do o sistema em redor não está influindo nas medições, po-

dendo-se fazer melhoras locais a fim <3e garantir um nível de

rejeição ótimo, dentro de uma determinada faixa de freqüên-

cias.

equipamentosob

teste

Fig. 3.10 - Esquema de teste de interferência em equipamen-

tos isolados

As bobinas que formam o transformador devem ser iguais, o

seu fator de acoplamento o mais proximo possível de 1, e o

cálculo deste transformador feito da acordo com a faixa de

freqüência que se deseje medir.

61

3.5 Método mais rápido de teste no reator

Como o teste ponto a ponto em cada freqüência se torna muitocansativo, utiliza-se no lugar do gerador de R.F. um SWEEPGenerator (Gerador de varredura), ligado na entrada de umamplificador de alta potencia e faixa larga, colocando-se nasaída do amplificador um detetor de R.F., o qual eliminará aportadora deixando apenas a envoltória correspondendo ao comportamento do sistema; este sinal è" visualizado em um osci-loscópio ou em um registrador x y, colocando a base de tempodo SWEEP na entrada horizontal do osciloscopio ou registra-dor.

Como foi dito anteriormente, devido a falta no local de umamplificador com potência adequada não foi testado este mé-todo, uma vez que o SWEEP não tem potência suficiente.

Para calibrar o equipamento de medida da sala de controle, ênecessário um sinal relacionado com a corrente que esta sen-do injetada na sala do reator (IJ)> isso é obtido através deum detetor R.F. colocado sob uma resistencia de 50 íí no pon-to de entrada do sinal na sala do raator, deve-se, colocar umfiltro depois do detetor para ter-se, como foi dito anteriormente, a sala de controle com uma alta impedãncia a sinaisde modo comum.

0 esquema geral a ser utilizado será, de acordo comf 141Wilsonv •*, o indicado na Fig. 3.11.

I.

I IfjíjEH

50 A

Fig. 3.11 - Método rápido de determinação da suscetibilidadeda sala do reator a urna interferencia elétricaexterna

CAPTIÚLO 4

4. CONCLUSÕES

a - No primeiro capítulo, de acordo com as equações apresen-

tadas, vê-se que "tndos os cabos de i ¡iterl ilação de equipa-

mentos, devera estar perfeitamente casados com sua impcdñncia

característica", pois as linhas pal terminadas se tornan mui

to sensíveis a uma interferência externa, na freqüência dos

picos de ressonância, o que não ocorre p?ra cabos casados.

b - Além disso a blindagem dos cabos deve ser aterrada em

apenas UP ponto, o que torna o sistema imune a interferência

nas baixas freqüências.

c - Caso a terminação dos cabos coaxiais não seja a ideal,

"deve-se trabalhar com pequenos comprimentos", o que dininue

o número de picos de ressonância em uma determinada faixa de

freqüência na qual se terha interesse de operar.

d - Vo se^rnrío capítulo foi estudado o termo impedârcia de

transferência, o qual está relacionado de uma maneira dire-

ta, de acordo com as equações de Cap. 1, com a corrente de

interferencia, sendo ela responsável pela amplitude dessa oo£

rente, juntamente com a impedância do circuito de terra. Lo-

6 5

lo o cabo coaxia! ideal em termos de suscetibilidade a urnainterferencia externa "deve possuir o termo Z~ o menor pos-sível", para isso ser conseguido deve-se:

d.l - A fún de se evitar a microfonia e diminuir a impedân-cia de transferência, utilizar o cabo coaxial especial apre-sentado no parágrafo 2.12, ou seja, o antigo TFS-70 com umacama la de material grafitado entre o isolante e o condutorexterno. Utilizando-se esse cabo conseRue-se tornar o siste-ma .? vezes menos sensível a urna interferencia nas altas fre-qüências.

d.2 - Em instalações onde o nível de interferência é muitoalto, deve-se utilizar um cabo coaxial de dupla blindagem, oqual torna o sistema cerca de 250 vezes menos sensível nasaltas freqüências.

d.3 - A fim de tornar o sistema quase que imune a esse tipode interferência deve-se colocar no cabo acima (d.2), entreos dois condutores externos uma camada de material magreti-co, como por exemplo, os fios de aço e mp-metal.

d.4 - No caso de se querer evitar a microfonia para esse ti-po de cabo deve ser colocada uma camada de material grafita-do entre o isolante e a blindagem mais interna.

d.5 - A fim de evitar a ressonância própria dos dois condu-tores de blindagem deve ser feito um curto entre os conduto-res externos de blindagem de espaço em espaço (de acordo comE.P. Fowler(15)).

e - O cruzamento entre cabos coaxiais, principalmente quandoum deles possue sinais de grande amplitude, deve ser feitosob um ângulo de 90 , pois, isso torna a indução mínima.

Os cabos que transportam grandes sinais devem estar bem se-parados dos cabos de instrumentação e controle do reator.

66

f - No terceiro capítulo foi apresentado um método de teste

para o caso particular do reator.

g - Os canais C.C. do reator devem ser aterrados em apenas

um per-to, ou seja, no amplificador principal.

h - Os canais CA. podem ser aterrados em vários pontos.

i - Caso não se consiga um nível ótimo modificando os cabos

de li¿acao, filtrando a rede ou modificando a estrutura de

terra, ou seja, aplicando o método sugerido no Cap. 3, deve-

se verificar a suscetibilidade dos diversos equipamentos in-

dividualmente de acordo com o parágrafo 3.4.

APÊNDICE A

A. CORRENTE INDUZIDA NO CONDUTOR CENTRAL QUANDO OCORRE UMA COR-

RENTE NO CIRCUITO DL TERRA, PARA DIVERSOS TIPOS DE CONEXÃO

EM CABOS COAXIAIS

A.l Estudo teórico

Sera apresentado neste apêndice o método utilizado a fim de

deduzir as equações teóricas da corrente de interferência qie

aparece, no condutor central dos cabos coaxiais, quando oco£

re uma corrente elétrica na blindagem, ou no circuito de te£

ra; serão apresentados também os gráficos e os programas pa-

ra o computador IBM-162Q.

Esta corrente de interferência será analisada nos cabos de

interligação de equipamentos eletrônicos tomando-se o caso

de cabos coaxiais devido a facilidade de se conseguir um mo-

delo mais simples o qual define o sistema, podendo o resul-

tado ser adaptado para qualquer outro tipo de cabo, como por

exemplo, o cabo com blindagem dupla ou com duplos condutores

centrais. 0 modelo inicial utilizado encontra-se na Fig. A.L

ítx

Fig. A.I - Modelo de uma ::eçãü Sx do cabo coaxialparameter)

(lumped

Pode-se desprezar os efeitos provocados por C/2 ôx e R *x,

pois são muito pequenos em relação a Z. e Z?, pode-se também

considerar como desprezível a corrente induzida diretamente

no condutor central pois ela é muito pequena em relação a

que é induzida por intermedio da blindagem de tal modo que o

circuito condutor central/blinHüge^n não carrega o circuito

blindagem/circuito de terra. Se o condutor externo for um

tubo inteiriço, nas baixas freq-j¿..cias M = L * L .

Logo, para cabos coaxiais de acordo com o modelo a única di-

ferença de potencial, que ira induzir uma corrente no condu-

tor central será i l^ 6x, onde Z^ é a I.T., Logo, o modelo

apresentado na Fig. A.I poderá ser simplificado como:

..tf

z,

i

V2

:z2

Fig. A.2 - Simplificação da f lg . A.1

-nde,

= i í x

logos a corrente

dxdl ---o

h + Z2(Eq. A.l)

De acordo com o teorema da superposição, pode-se integrar dex » 0 a x = 1.

Análise de uma linha de transmissão.

De acordo com C.W. Harrisson*-16^, para uma linha de trans-

missão, considerando-se apenas uma fonte de tensão<, obtem-se

o modelo da figura A.3.

Xro

Fig. A.3 - Esquema de uma linha de transmissão, terminadacom ZT

71

1 * I .O l .

I. cos-Hγ! »• - - - - - stirb Y 1l

CEq. A.2}

VL *

li h

1 2 coshyl + Z.

(Eq. A.3)

y = a + j (?

Z - iropedãncia ca rac te r í s t i ca do cabo

onde, a impedância de entrada de uma linha com Z,. de cargaserá:

z = 2x

Z, + Zn tanhyl

ZQ + ZL tanhyl(Eq. A.4)

Se for imaginada uma linha de transmissão de comprimento2 h, e forem colocados dois geradores com a polaridade mos-trada na Fig. A.4, a partir das Eqs. A.3 e A.4 pode-se de-terminar a corrente I ^ e I t, ou seja:

72

z=h

>

r 142=0

h-Z

h+z

-' Vjt iv. .y '

Fig. A.4 - Linha de transmissão considerando dois geradores

eTii série

Zv e Z . serio as impedancias de terminação da linha, no

ponto z = h e z = -h.

Z(lU2>

Fig. A.5 - Impedância vista pelos geradores em direção a car

e Z.h

Essa corrente I corresponde a corrente I da Eq. A.2.

g 7 + 7Z(h - z) + z(h + z)

para o caso de cabos coaxiais dV_ = i ZT dz pela Eq. A.4.£à i.

n . ~ i t h o(h - z) o _ + t a n h Y ( h _ 2)

o T "h

Z -h + Z0

e pela Iiquação A. 3.

Viocosh-y(h - z) + Z_, senhv{h - z)

L-hQ coshyth + z) + Z, senhy(h + z)

Substituindo I na equação anterior, vem:

i Z-

-h

h

-h

D

i Zn

D

li + z) + Z , senhv(h + z) }dz

(Eq. A.5)

{Zn coshY(h - z) + Z. senhy(h - z)} dz

(Eq. A.6)

D cosh2yh

(Eq. A.7)

onde i (no caso, corrente na blindagem) pode ser considera-

74

da como uma onda estacionaria.

Y = a + j

Considerando o cabo sem perdas, ou seja, y = jß, pois ot a 0.

As equações acima ficarão:

lh =

i Z

-h

fh ,

T {Z coseíh + z) + j Z v, senB(h + z)} dz

(Eq. A.8)

L-h {Z - z) + j Z. sen(3(h - z)} dz

-h(Eq. A.9)

D = l cos2ßh sen2ßh

(Eq. A.10)

Z™ será a impedância de transferência da blindagem do cabo,

estudada no Cap. 2.

Caso i seja uma onda estacionaria:

i (eS

js(h - z + l«) + -je(h -

onde, de acordo com a Fig. A.I, 1* sera o comprimento do

equipamento eletrônico, ao qual o cabo esta conectado, ou

seja, 4? = $1'.

75

•ATKI l í samio os diversos t.'pou de casamcMtus , a fim de deter-

minar a equação teórica --na define .J coivoi'io de interferen-

cia no condutor central quando se injeta uma corrente cons-

tante (i,) na blindagem-

i9 case: Cabo casado nau diips extremidjdes, <>u seja, para

Z. =-- Z , = 1 , peía Eα. A.8, considerando-se i como urna ondati * i") o

estaciona ría:

I ¿r,.<ZQ (cosf;(h + z) + j senís(h

-h

ZQ (cos20h + j se

i = i. eos {0 (h - z) +

como,

2h - 1

\ - lc

i Z_ 1 sen(2ßl + *) - sen<f> eos*

2 Z,

cosC2ßl - cos<() sen<)i

4 31

onde,

s^ vil o Ciib<\:! i iiH.ní •> d o c a b o -.%¡n

l - y r a .

= 0

. v4 | ' L

.1 , 2— iI

s e r r e i . 2 , 1 / 2j ;•

281

. A . J 1 )

para esse cnso , =•• J

Ou r.eja, I. bsrá a corrente induzida que aparece no condutor

central quando ocorre uma corrente na blindagem.

Logo, I é a corrente na entrada do equipamento e i é a cor

rente na blinpatient. 0 programa do computador e a tabela ob-

tidos encontram-se em A.2.

2* caso: Cabo em curto em uma das extremidades e aberto na

outra

Fa'.undo,

2, = 0

Pela Eq. A.8:

lc -

i Z„

-h D / 2-h

íj senß(h + z)} dz

ou seja,

77

Z.P

Zo J- h cos 2rh

logo,

ZT i 1T a j —i—2 itanß] . cos*

L 2 2 ßl

paia .

<f> -• 0

i s | Z T | lI | . —2—f {tanel}'• 2 Z

(Kα. A.12)

Pode-se fazer $ = 0 porque o tamanho do equipamento normal-

mente é bem menor do que o comprimento de onda empregado,

o;j seja, somente nas freqüências muito altas o parâmetro ij>

deve ser considerado.

39 caso: Cabo casado em uma das extremidades e aberto na ou-

tra

Zh = Zo

-h

Pela Eq. A.8

Se i for uma onda estacionaria:

• "

-h " / z - h

senB(h + z)} dz

Ü - Z f cos2f(l

2 Z .

'h

-h

- 2 j p h+ < ( . ) + s e n ( 2 p z - * ) } d z

1 =• 2 h

integrando,

is ZT X

2 Z{(senfßl •

ei

para,

2 Z(Eq. A.13)

A corrente na outra extremidade, será:

.h

49 caso: Cabo casado era uma extremidade e em curto na outra

I T ? a • ..[. ."•. 5

it:

' - h • i •-. E r.osf'ih - El * j 2j 2 O

- h

t •• o«,?«)1 <• j s i j « 2 ß b }

' h i Z....--•• f c o s e f h • z j + j s o n p . n i • 2)ie-~il}>

-h "0

•(.;ir»:> ; f- u!!Ki on-'g e s tac ionar ia ; com r out;

: i .

1 - 2b

(£q, A.M)

:'•:)

A • •

i . J

r'.prt.-.'.sista essa equação encontra-se na figura

S'' f.: ao: t.aiui abei to nas duas extremidades

!'el«\ t:ijir,•.-..>(•*;? apresentadas, ve-se que H firrfnte <lv inter-

iVrííicu, para o caso de ujn cabo coaxial í i pado di > d .nnen1 <;

<•»• uma d«.' ;,.: u- extremidades a câmara de ionizuçíio -¡LIR 1 em

"JIJ1-, .:.-ÍJK;Ís' 'imito alta o a outra extremidade liñudo :'• uro -'*ai—

p'l i! ¡ i ;ulo• -i v.-íT vula cora também alta impedi'me:;; .:oma por c

in i¡ i, a'.ti -Jí.' pentodo, tende a valores muito ptquenos.

Ls-;? tipo de lifciição não deve ser feita, deviUu a grande re

fl<'xa'o qu<- h.-!-"jra no cabo, provocando 1 R Í ' •J1 ,->S erradas na

medivão, ei seja. o sinal enviado peía câmara de tori-ação

sera tf.i a Lin.Mit o. rei'] et ido no firiít! da '.abo-,

Paru tu-los or, d •>. ífTt-nt c; tipos de ligarão, pode-se determi

nar a «M,u;!^5o d.'t c orrfM'.'t«* na outra rxtromidade do cabo ut

ljzando u equação geral df 1, ou I.f.-

Calculo da corrente de interferência quando ocorre uma cor

rente no circuito de terra, paia a blindagem aterrada ape

nas em umu das extremidades, deixando a outra em aberto.

Se a corrente no c i rcui to de ' e r ra for considerad1} es tac io-

nar ia , a corrente induzida na blindagem,, considerando o me¿

mo raciocínio que para o c i rcu i to blindagem/terra, pela e

aijiio íiíial no 2Ç caso, para $ - • ( ) , será

b —- t c i n ( ß l j2 ZSL

81

Sutistitu. JKIO na equação final do 1» caso: ('Eq. A.11)

8 h ZU sen2ßl

SE ei

Vi tangí ) }__________

2

2,1/2

(Eq. A..m

onde,

Zp será a impedância do terra e Zcr¡ será a impedir«: i a rarac

terística do circuito blindagem/terra.

Se a corrente no terra for uma onda passageira (traveling-

8 Z

pois, i , sera:

(Eq. A.16)

j J-L-ÍL1 í tanel + j ( tangí _ 1)}2 ZSH »I

Foram testados no computador e experimentalmente, apenas os

casos de onda passageira. A tabela obtida por «ssa equação

enccntra-se no final desse apêndice (A.2).

69 caso: Corrente de interferencia no condutor central quan

do ocorre uma corrente no circuito de terra, para o caso de

i! i aclagein aterrada nos dois lados.

ii Jiq. A . 8 , v.'Pi:

1 ZSB - cci;¡|i(h + ?.) d z

-h

» = j Zgj- sen2iíh

Consiri-.-ramJo-se i como uma onda passageira, vem:

i = i s e

Substituindo na eqtiação final do l c caso:

* cotan81) (Eq. A-17)8 ZçM Z

Se a corrente no terra for considerada uma onda estaciona-

ria :

8 Z Z e Bo Sh Bl öl

A corrente no circuito de terra (i~) de<x ;;er consideradaconstante.

A.2 Programas e tabelas obtidas no computador IBM-1620, para to-das as equações apresentadas

«Liar

Progrtma d* A.11

CC

GRÁFICO DA CORRiNTI Oí INTeWiH.BNCIAEM t>9

I rem4AT<8Xtf!MPKtlOXt8HeLi§X,*4H>lIBS«//}

, CASAROS

oo

3Q TO

9t6

0009900613000330003?000430009300 6630007300083000930009700107Oft) 17

oosrrooi inoe i*i00193

C-QNT INUE

CALÍ. LlNKtSKBDi Nβ

ppeooooemtOSO)J&OÇ9000-J^öOOOOOO«!3H000O0-1^Í^ÇOOOC»!10000000-123900000"1S2000000»<J10000000"!OHOiooooeoo-0l0000003-4^OOdOCQO^O

R2LSPK

00191 XL 0016« ooiat

OOOS 06f9ft 0006 0909 00*04 0004 0041!4 000«

COMMONBITA COMPILADO

Tabela cia equação A. 11

FK xroe

3O.62

61*2491.86

122.Aβ

153.il183.73

214.36244.97

276.60

3 06.2?

t>12.44Q!S.»66

i 224* ~r.

1531.12

1837.33

2143.5S

2449*7?

2756*00

3062- 2?.

336fí ,4436 7->»6639S1. »8942tt7. l l4S93.334899.5562 05.70SS52.O0

õ"-8.226124.44Ö43CU6?6736.897043.117349»33

76S5.S67961.788268 . OO6874.228880.45

9166.67

9492.899799.11

101 05.3 '\1C4I1.5610717.7tít i 024.00

• ülO.020• 030

• 040

.050.060.070«080.090

.100• 2O0• 300

.400

.600• 600.700

.eco

.900

1.0001 . 1001.2001.3001.400i.SOO1 »6001.700! *8UO1.900

2.0002* 1002.2002.3002.400

2.SOO2.6002.70O?*8002.9003.000

3« 1003.2003.300

3.4003.5003.60O

0 . 00 . 00 . 0

o.o0 . 00 * 00 . 00 . 00 . 0

0 * 00 » 0- . 1

- . 2- . 4- . 6-r,8

- l . l-1 .4

-i.a-2.2-2.6-3. !-3.6-4.i

-4.7-5.2-5.a-6.3

-6.«-7»2-7.5-7.7-7.8

-7.7-7.5-7.3-7.0-6.7-6.4

-6.1-5.8-5.6-5.4-5*2-5.1

Continuação da tabela da equação A.U

11330*2311636,451 1942,6712248*6912555.1212861.3413167,5613473.781378O.0O14086,23i 4392,4514698.671&004«891631? * 1216617-3415923*5616229*7810536,011¿8*2*2317146,-451^454*6717760s9010067*1219373e3410679*5618985*7919252»0119598*23i 9904c4520220*662 05 ? 6 a 9 02 0023,122112Ç ,3421435*5721741,7922048*012 23 5-* e 23P.2 66-- *4&2 29ôüeC-3?3272<r9ö> 357*7o l2388;", «3524191*572449?«79.? 4804*01¿5;10*242 S-';. i firJ462 5T?-1.68

3*700

3*aoo3.9004.0004» 1004.2004,3004.4004.5004.6004*7004*6004,9005.0005.1005,2005»30O5.400SaEOO5a&!.;Ü

5*7005»S0O5 6 9006»OOO6*1006.2006.3 006»4CC6.SPO6»6006.7006,8006a<3 007.0007slOO7.200

• 7*3007„4OG7« SOO7.ÓO07.7007&8 007»9G08,0008*1008e2008,3006*400

-5.0-4*9-4,9-4.9-4.9-5,0-5.1-5.3-5.4-5,6-5.8-5»9-6.1-6» 3-6.5-&*&-6*7-6»?-6.8-6*7-6,7-6*6-6e5-6.4«6,2-6*1-5*0-»5*8~5e7-5.6-5,5-5,-, 4-5*4-5« 4-5a4-5*4-5*4-5*5-5.6-5*6-5.7-5*8-6»O-6»!-6*2-ô*3-6.3-6* 4

inuaç

£-60 2«?ff 6'S Ti &?. 664 1í'6«472 7? 5."?2 7560?. 73 66<?61 7?2 64 78

¿P9Ü917.93 972 9703300093 031&306223Q92C

ao da

t 9 0o t ?.*25

. 5 7« 7 '3

. 0 1

<.,?<»r. '16». 8

I 13. 3 5

- 5 7» 7 9. C Z

» ? *. 4 6

tabela

8. SCO8.600B,~'QO8,8 00á A 9 009.G009 , X 009 * ? C 09 . 3 0 0

9.5009.6009.7C09.6009.9 00

10.C001 0* ? ¡0

equação / . . l l

-6.5-6« S

-6.3-6.3- 6 . r>"6.1"6.0-5.9•5.R-5.7• 5 . 7-5.0-5c 6-5.6

*L1ST

Programa da

C CORRc'-TlH Ofc INTEi'if'EUCNCiA EM Dβ

C CAPC '.:** CtJIUU ":í'l '>i-'.*. EXVrtf::P«IN1 1

í f « , g H F f , í f /X . •. H f í ! . P e k

MA OüTRA

X L - i O«Bi..™ o tiDO J L . = Í . 13 i>¡F(f".-« U4>5,6

GO TO 95 8l. = BL + « 19 F=BL/(a»*3*14*RZLC*XLJ

F K = F / Í 0 0 0 *Z»ABSF t Í. í N ( BL ? ••'COS ¡ BL > )

P R 1 N T 2 Í F I ' U H L . X I 0 B 1

3 CONT INUE2 FORMAT t 3X4»=1 0»2 .3X ,FB«3»3X .F8e l >6 CALL L INMSKÜL)

END

00C09000130002 300 0330 0043000530006300 07 300077000S700097001 0?

001 XI00171

OOOOOOOORROOOiJOOOOOOO-J2 0 0 0 0 0 0 0 - 131400000-123000000-1Ö20000QO-Q10000 000-201 1 0I O O O Ü O O O - 0

iOílOOOOO-4.2 0000000-2

RZLCF

0012700185

XLFK

0013T*1 BL 00141

0001 00212 0003 0079600976 COMPRe59999 PRDX COMMONESTA COMPILADO

0005 00454 0009 00490 0004 00410 0002 0083

B I .

30.62fü,í'4•?) » 8 6

12? » 4 01 ?.3 . 1 1J «3.7.32)* .35244.97275«"O

.05 D

. 0 ?. 0

.030

612

:5Jj. i i3 B3 7.33

2 756«003 062*2233 6S »<*4

, 3 I

5.? cs, rs5512 .00

ô 8 1 X ,. á í•• . J í 4 Í Í &

-* '.0*67

7 0'-" 1 572sy * 337655.^6796 1 «,7ob?68»UÜ8 5 7<¿ v ? ;?Ö 8 ö 0 * " õ

9799»11! 0 3 05 .3 41 0« 1 J *t>6I07 ? 7« ?8I 1 0¿>¿t o 0011330.23

. 0 3 0

. 060

.07 0

. 0 6 0

J '

* i cio

171}

J1 .

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1

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2.2 i

2 .2«

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3 ,•J? t

3«

3 «

.500

.600, 7 00.800

.000

. - c o

. 2 0 0

. 3:->0

. 4 0 J

.SCO, 6 0 0. 7 00.SOO, 9 00

• í O O

f . •' y

i - "0

> j y O• 4 0 0

, SüO

.7 00

• a oo.soo• 000. t 00,200

'(005 0 0SOO

7 00

-¿10. O

-34 .0

-30» 4

- 2 7 . 9

-26 ,0

-24,4

-23«. 1

-21 -9

- 2 0 . "

- 1 9 . *

- 1 3 , =-•

-10*2

-7*4

•"* ' ) i ti

-3 .3-1 .4

• 22.03.85.Be>.?.

11 . Í15.2?3.030*71 7.7i::. 6

9t. ~6«

2.7«9

— 4 7

- £ » 5

Tabela da »qaa^ão A.12

- 6- 8

2 72 41 51 1- f t- 6

- 4

. 5

, 6

. 6

. 9. 5»5. 1«0

C o n o . 1U-.--C .: .? t? .1

1 1 6 31> . '* 5

da

12Ü« t>.ö9

J ¿ ä ä S . l 2

1 2tí6! .--41 3 lo". . ¿613473,7813780,uO14 OB6« -'.H1 439?»-»514 69!-, ,o71 500 ' ,o915311.1215617.34

06923.o&1 62 2 9 . 7 816536.1)]1 &»4?<.2317148.4517454.6717 760.9018067.12103 73.3418679,56

16905.7 91929?.0 1I Qf. ~j& * ¿i 3

199 04.4 520-? 3 0.682 0S16.9020823.122l129.3421435.572174 1.7922 040.0122354.2322 66 0.4 6

2

2 419 1.5724497.79248 04,0125110.242 5« 16.46<--:5722 „6826028.90

4

44'+4

44

45555555b5566

66(-

66666777777.77.77,

8.

a,8.8,

a<e.

• »B 0 0

-.9 00»Oi'O

» r.io

* 300• . 4 0 0

» ii'-O

,6 00«7 00»I.1 _• 0.9 00.000. l 00.20 0.300.400.500.6 00.7 00.800.900. 000.too.200. 10 0«¿0 0

.500«6 00.7 00.800.9 00.000. 1 00»200»300.400.500.6OO.7 00.800.900.000» 100«200> V) 0 0.400• 500

¿quai.io

-2

i

3S7o

1 3

3 8Pl

1 075

31

0

-1

-5,- 7

-10,-14

-21 ,-35-18.-13,-V,

- v ,

.2

.4»2,0.0. 1.8.3

li=. 1

*7.5

.5* /".0.?

» ó.9.7»6»6.5<. 6

> !.6, 0

i"»

-2 .9- Í ,r 1

.52.4.6.8,

1 1 .

2£-.26«36,12«8»6.4.2 .

,3, 1,2,6,7

3,7608434

CONTINUAÇÃO DA. TABELA DA EQUAÇÃO A»12

£ 6 3 3 52 e>64 12694 72 72 S32 7 5 6 0278662*31722 84762S78429091293972 97 03300093 0316306?. 23 0926

« 12. 3 5« S 7

. 7 9, 0 1

, 4 6

, 6 8

. 9 0

•>1 3

• 31>

. 5 7

. 7 9

» 0 2» 2 4« 4 6

6*6008.7 00

e.eooe.9009*0009« 1009.2009.300

9,5009.6005.7009*8009.900

10.00010.100

. 6-1 „0*~ 2 » S

-4»7-6.8-9*4

- ! 2.8-Iβ.0-32e 1-2?.4-15. ö-10.9

-e . i-5,7-3.7-1 .0

*LIST

Programa da equação A.13

C CQRRENTE DE INTERFERENCIA EM DBC CABO CASADO EM UMA EXTRcMTDAOE E ABERTO NA OUTRA

PRINT 1J FORMAT<ex»2 HPK«1 OX,2H8L,8X»4HXIDB,//)RZLC=5»2E~9XL=10.BL=.ODO 3L = 1 ,110!F(BL-*1)4»S,5

« BL=BL+.O1GO TO 9

5 3!9 F=BL/(2.*3.14*RZLC*XL)FK=F/1QOO«XIDB1=10.*LOG(<5INC2«*BL>/2.)**2+SIN<BL)**4>/2.3PRINT2»FK,BL.XIDB1

3 CONT INUE2 FORMAT(3X.FI0.2,3X»F8,3*3X•Fβ.I)6 CALL LINKÍSKOL)END

000090001 30O023000330004300053000630007300077000870 0 0 970 0 i 0 100 3 05001 IS00169

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RZLCFK

00125 XL 00135 BL

FK BL XI Dβ

Tabela da equação A.13

30.6261.2491.86

122.48153 . 1 1133.73214.35244.97275.60306.22612.44918.66

1224.861531.111637.332143*552449.772756.003 062.2233 68.443674.663980.8942b7.114593.334899.5552 05.785512.005816.226124.44643 0.6 76736.fc97 043.t 3734g,337655.567961.7862 6B.Ü08574.228880.459186.679492.899799.11

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-12.4-17.0-27.6-24.7-16.0-11.8-9.1-7.0-5.5-4.2-3.2-2.4

Continuação da tabela da equação A.12

12555.1212861.3413167*5613473.7813780.0014 086 * 2314392.4514698*6715004*6915311.12Í5617.3415923.5616229.7816536*0116842.2317148.4517454*6717760.9018067»12lS373s3416679.5618985*7919292.0119598.23199 04a4520210.68205-6*9020823s1221129*3421435.S721741*7922 048*0122354*2322 660.4622966*6623272*9023579*1223885*3524191.5?24497.7924804*0126110.242 5416*4625722*662 6028*9026335.122 6641.3526947.57

4*1004*2004*3004»4O04.5004*6004.7004.6004*9005.0005.1005.2005*3005.400SeSOO5»6005.7006*3005.9006.0006»1006*2006*300ôt,40Q

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CONTINUAÇÃO DA

372 53.7927560.OJ27866.2428172.46£8*76 „6828784.902<3091.13

2 9703,5730009.793 03 i6»0230622»S*

TABELA

8,9009.0009.1009.2009*3009e4009 »5009.ft 009o7009«8009« 9O0

OA EQUAÇÃO

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A.13

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Programa da equação A.14

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Tabela da equação A.14

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CONTINUAÇÃO DA TABKLA DA EQUAÇÃO A«I«

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Continuação da

12?48.89125BS.1212861 .3'+131O7.5613*73.78137Q0.001*086.2314392.4514696.6715004.3915311*1213617.3415923.6616229.7816536.0116642.2317148.4517454.6717760.9018067.1218373.3418679.5618985.7919292*0119598*2319904.4520210.6820516*9020823*122 1129.34£1435.5721741.7922 048.0122354.232?660.4622966.6823272.9023579.IT23885*3524191*5724497*7924804*0125110.2425416.4625722.63

tabela da

4.0004. 1004.2004.3004.4004.Ü004.6004.7004.8004*9005.0005.1005.2005.3005*400S.5006.6005.7005.8005.9006.0006*1006*2006*3006.40O6*5006*6006*7006.6006*9007.0007*1007.2007,3007.4007.5007*6007,7007,8007*9008.0008.1008.2008*3008*400

equação A

4 * 13 * 12 . 11 .10 . 0

-1.0-2.3-3.7-5,4-7,4

-10*3-14.9-26*6-20.0-11*5-6.7-3*1

0*02 * 8S . 99 . 3

13.821*235*519.013*910.9

8 . 66 . 85 * 33 . 92 . 61*4

• 2- * 9

-2*2-3.6-5.2-7.1-9.5

-12.8-16.4-45*5-18.6-12*0

CONTINUA€AP ©A TA8RUA P*

28764,90

89703 ,§730009,79

is 7908*800

9*300

9*500

10*090Í0.I90

A*If

?«*

32*0

9,07#0

3 c - •

APÊNDICE B

B. Equação da impedância de transferência para condutores cilin-

dricos ocos

B.l Cálculo da impedância de transferência teórica de cabos coa-

xiais com blindagem externa maciça

De acordo com o parágrafo 2.1, haverá uma corrente total

I + I. no circuito coaxial de retorno da corrente, onde I.

irá fluir mais internamente e I. mais externamente.D

O campo magnético nessas duas superfícies de raio a e b, se-rá:

2iraH••b 2irb

(Eq. B.l)

O campo magnético, pela equação de Maxwell adaptada para o

caso de um condutor cilíndrico ôco.

De acordo com S.A. Schelkunoff (17).

84

d ( 1 __d__ (r H )) » o£ H^

d r r d í (Eq. B.2)

£ uma equação de Bessel, que tem por solução mais geral:

A l1 (ar) + B Kj_ (or)

(Eq. B.3)

onde, a l a constante de propagação intrínseca do metal so-

lido.

Ij (or) e Kj (or) são função de Bessel modificadas de pri

meira ordem e respectivamente de segundo tipo, para grandes

valores do argumento.

(2*cr)1/2 8ar(Eq. B.4)

Io (ar) (1Sar

[ a r )

2or 8ar

(Eq. B.5)

Kn (ar) = (2ar 8ar

Aplicando ao caso em questão:

85

A J.J (aa) + B I^ (aa) « -

A I, (ab) * B L (ab)

2 IT a

h2nb

(Eq. B.6)

ficando os valores das constantes A e B;

K, (oa)— K

2irbD

K- (ab)l

2iraD

(Eq. B.7)

B . _2rraD a

onde,

(ab) Kj (aa) - Ij (aa) Kj (ab)

(Eq. B.8)

Pela equação de Maxwell para o campo e l é t r i c o .

d(r HJ

dr(g • juc)r E,

(Eq. B.9)

86

Fig. B.I - Elemento de cilindro

De acordo com Ramo, Whinnery^21^, vem:

JL_0

p ** resistividade do material

g - condutividade do material

n ê a impedância intríseca do metal sólido. De acordo co>A.S. ^ 1 3

d(xn I 00)

— • x

dx

d(xn Kn (x))

dx

(Eq. B.10)

- x Vi

Para o caso em questão, vem:

n - 1

x • cr

K, (x) In (x) - I. (x) Kn (x)

logo, pelas Equações B.j e B.ö, vem:

Ez(r) = nfA X0 (or) " B K0 Car)

aplicando-se nas duas superfícies

n<-A Jo < o a> - B K

Ez(b) =r' ÍA lQ (ob) " B K

(Eq

(Eq. B.I?)

(Eq. B.12J

Substituindo A e B pelos valores anteriormente encontrados.vem:

(ab) l 0 (aa) (ab) Ko (aà)

2iraD

K (aa) I o (ca) I, (oa) K. (aa)+ ( 1. 0. + i 2 ) I^)

2irbü

K]_ l>*0 Iy (ob) + I j (ab) KQ (ob) :

KT (aa) I o (ob) + I j (ca) KQ (ab)

2irbD

Eza - Zaa Zab

Ezb " Zba h + Zbb xb

pelo teorema da reciprocidade sabe-se que

sab 2irbDx (oa) I o (a*) + I x (ae) KQ (oa)

pe l a Equação B . l l , vem:

'ab 2jrbD oa

Substituindo as Equações B.4 e B.5 em B.8

D senh (o . t)a fãTTb

logo,

Zab, sera

'ab2ir (a . b) 1/2

cosch(o . t)

em módulo

88

89

I Zab!L IT (ab)1/2

at = ( 2 ™ f j g ) 1 / 2 t - t (2*pgf)

fazendo,

u = 2t ( 1 / 2

t = b - a espessura média da blindagem, para cabos trança*

dos, será a espessura média dos fios que compõe a fita.

¡at I u = x + j y

= R'DC.u

(2)1/2jcoschCot)

Porem, de acordo com Churchill1 ;

¡sen (2)i = (sen2x +

¡sen (ct)| = {(coshu - cosu)/2} 1/2

onde,

1 - x + j y

90

Onde, a impedância de transferência para um condutor cilín-drico ôco será:

R. D.C. u(coshu - cosu)1/2

pode-se também expandir coshu e cosu

2 4coshu * 1 + —-— + — — • ...

21 41

cosu = 1 - — — + — — + ...21 41

'abR. D.C.

fcl/214'.

B.2 Tabelas e programas do computador IBM-1620 teóricas e expe-rimentais da impedância de transferência dos cabos tipo

TCS-95 especificação militar RG58C/UTFS-70 especificação militar RG58B/U

encontram-se na tabela 1, 2.

Cabos especiais pedidos, sob encomenda na Pirelli, para pos-terior utilização no Instituto de Engenharia Nuclear. Anti-go TFS-70 contendo uma camada de material semicondutor entreo condutor externo e a antiga camada isolante. Tabela 3. 0outro tipo foi um cabo TCS-95, acima especificado, tendo si-do colocado uma nova camada de cobre funcionando como blin-dagem. Os resultados encontram-se na tabela 4.

As características desses tipos de cabos especiaistram-se na fotografia 1.

encon-

Anexo a todas s.s tabelas seguem o programa que foi utiliza-do, no computador 1620 do IEN, juntamente com todos os parâ-metros físicos dos acima citados cabos coaxiais.

As características dos cabos TCS-95 © TFS-70, encontram-seno manual da Pirelli para cabos coaxiais.

Características dos cabos especiais

1') Cabo especial coaxial tipo RG-S9 B/U, antigo tipo(TFS-70) porém com camada semicondutõra (grafite) sobre o.isolamento.

Impedãncia característica - 750Seção - 0,27 mmFormação - - 1/0,584 mmEsp. prot. nom. - 0.94 mmEsp. isol. nom. - 1,56 mmDiam. ext. nom. - 7,15 mmPeso líquido/km nom. - 73»20 kg

Cabo especial coaxial tipo RG-58 C/U, antigo (TCS-9S) porém com outra trança de cobre e nova cap* de pirevenil n>cor preta.

Impedância característicaSeçãoFormaçãoEsp. isol. nom.Esp. 1- prot. nom.Esp. 2- prot. nom.piam. ext. nom.Peso líquido/km nom.

50»- 0,48 ma*- 19/0.118 mm- 1,03 mm- 0,74 mm- 0,97 mm- 7,4 mm- 91,1 kg

«LIST

Programa B . I

PRINT 33 FORMAT ( <JX 12HFK , 8X » 3HZ T1 , 7X t 3HZT2 )

C IMPEDANCIA OE TRANSFERENCIA ItrOKICA DO CA60 TCS-95C iMpenANClA CARACTERÍSTICA «50 OHMSC ZT1 fi A IMP. TRANS. TEÓRICA ZT2 E A EXPERIMENTALC AMPAS FM MIL. I OH MS POR METRO

T = . i I--3XROC=13.5*lO«**<-3)XN0=l .»E-6P=Ic7t:-8XNR=1.015

* RE-ADl«FliZT2F = F l * 1 0 0 0 .U=2.*T*SQRTF({3.14*XN0 *XNR*F)/P)XA=.5*(EXPF(U)+EXPF<-U>)XLS=1.46E-9ZT=S&RTF(((XROC#U)**2.)/(XA-COS(U))+(e.*3.i4*F*XLS)**2.)ZT1=2T*1OOO«PRrNT2,Fl,ZTX.ZT2GO T O * :

1 FORMAT(F7.0»F5.2)2 FORMAT<3X,F9.0.3X.F7.1.3X.F7.1)S CALL EXIT

END

0000900013000230003300043000530006300073000830009300 1030011300 1230018300243

lOOOOOOO-L000312000000-N17000000-PlOlftOOOO-120000000-13 1400000-113500000-a10000000-210000000-450000000-01*600000-0

TZT

XLS

0013300193

XROCZTl

0014300203

PXN0

0015300213

0003 00274 0001 01102 0005 01206 0004 00488 0002 0 114001234 COMPR. fS9999 PROX COMMON

T a b e l a B . I

f"K.

10 .?0 •,t"U .

4 0 .

Ml .6 0 .

70 .8 0 .M i l .

1 0 0 .l-->0 .200 .

yso.'•>ñ<¡.

3S0 .400.

bOO .6 0 0 .700 .800.

yoo.1 0 0 0 .1 1 00 .1 i>00 .

1 4 0 0 .lr-00 .K > 0 0 .

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1 Ü Ü 0 Ü .

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13.51 .-... b1 3 . "3i ; < . b1 ."•>.&l:-.-* t>

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1 7 . 017-bí r t . i1H . 71 9 . >•

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91.7

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1 ft.6] o. 7

17.818.920 . 1Kl . 4

??.6y :•>. 8

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i>7. 1?;#.?2 • -> . f>

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*LlbT i - ri

P r o g r a m a B . 2

p l< 1 i\i r :,3 FliftN'AT (9X ,¿H l -K , f cX • M-tZ f ) , 7X

C I'-'Pi c-'iMC: I A OP TKAMSi-bKi-NC 1 A IEEJRICA E hXFEHIMENTAL 0 0 CA8D T F b - 7 0C P's ° I k ' - t . L I CUM i MHr DANi. l A CARACTERÍSTICA 7b OHMSC Zil .-' A J».H, I R A N Í . M 'UHIC« 2T2 E ' A EXPERIMENTALc AMH/%*-. F-Μ MIL. innMf> COR MF-TRII

r - . n - <•

4

1

2

<-> •

00009000 1 H000?9Ono.i^0004900C--9

000f;9

COO7 90O0Ö90009900 1 09001 19

00 1?900 1 i< 900249

x---'()=i . ¿ e - 6P = l . ; K - HX*iR= t . 0 1S>XL S=1 . 3BFr-9XKHC-r1 / ! . - . 1 W Tkt- AIM »I- 1 ,XVO.XF=:F J * 1000 .U = ?» *T*.SOR1K< (XA=.'.5=MI-Xff1 { O)

W O )

10

3 . I 4 * X N O * X N R * F ) / P )+ HXPH-U) )

/ T = SI,PKTF ( ( (XR DC* U ) # * ? . ) / ( XA-CDS(U> ) + ( 2 . <-3 . 1 4*F *XLS ) * * 2 . )¿T 1=;' T*1OOO.

/ T2=;- . .i*iooo.PH I «Ml ? ( l - " l i Z T l »bO T()4FORMAT (K7 . 0 , F 5F O R M A T ( 3 X « F 9 . 0CALL ^ X I TEND

l O O O i / 0 0 0 - L1 ^OÚv.'óüO-N1700O000-P10 IS0000-1Jt 1400000-1HOOOOOOO-1J 4 140000-1:>400u000-K13800000-010000000-4SOOOOOOO-09e.00o000-0

T

ZTXVO

ZT2

,?»f-S.O )» 3 X » F 7 . 1 i 3 X , K 7 . 1 )

00139 P 00149 XNR 001i>900199 ZTl 00209 ZT3 0021900P59 XIO 00269 F 00279

01434 COMPR.59999 PROX COMMONESTA COMPILADO

Tabela B.2

FK

10.60,

100.200.300.400.500.600.700.800.9O0.

1000.1400.1600.1800.2000.2500.3000.3500.4000.SOOO.6000.7000.8000.9000.9600.

10000.

ZTl

13.83 %. 81¿, 813.913.914.014.114. 314.414.714.915.216.717.618.719.923.327.031.035.143.552.160.769.378.033.286.6

2T2

11.912.012.012.433.213-814.316,316.818.119.120.223. '25.77;7.32 3.3

J3.836.939.545.152.659.567.*7: s-.9

aö.8

•LIST PRINTER

Programa 6.3

PRINT 33 FORMAT(9X»2HFK,8X,3HZT1,7X,3HZT2)

C IMPEUANCIA DE TRANSFERENCIA TEÓRICA DO CABO RG 59B/UC DA PI^FLLI COM IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA 75 OHMSC ZT 1 Ê A l í ' P . TRANS. TEÓRICA ZT2 E A EXPERIMENTALC AMBAS EM MJLIOHMS POR METRO

XRDC=13.5#lO.**<-3)

P=1.7E-8XNR=I.O15REAO1.FLZT2F=F1*1000.U=2.*T*S0RTF({3.14*XN0*XNR*F)/P)XA=.5*(eXPF(U)+EXPF(-U>)X L S = 3 . 1 « 1 0 . * * ( - 9 ) / { ? . * 3 . 1 4 )ZT=SORTF(((XRDC*U)**2.)/tXA-COS(U))+(2**3,14*F*XLS)**2«)ZT1=ZT*1OOO.PRlNT2fF1,ZT1»ZT2GO TDftFORMAT(F7.0.F5.2)FORM \T(3X fF9.0 »3X »F7.l t 3X»F7.1)CALL EXITENO

00009000130002300033000*30005300063000 7300077

00007000970010700117001270018700247

15000000-L000312000000-N17000000-P10150000-120000000-131400000-131000000-J000913500000-210000000-210000000-450000000-0

TZT

XLS

0003 00278 0001

00137 XRDC00197 ZT1

01214 0005 01318

0014700207

0004 00492

PXN0

0002 01252

00 150021

01346 COMPR.5 9999 PROX COMMON

Tab-ia B.3

Ftí1 .

30.20.30.40.50.60.70.eo.90.100.150.200.250.300.350.400.500.600 .700.800.900.1000.1100.1200.1300.1400 .lñOO.1600.1700.1800.1900.2000.2 100.2200.2300.2400 .2500.2600.2700.3000 .3500.4000.5000.6000.7000.8000.9000.

ZTl13.513.413.413.413.413.413.413.413.413.413.413.313.213.012.812.612.411.911 .410.910*49.99.59.18*88.56.38.18.07.97.97.97.98.08.18.38.48.68.89.09.711.112.315.518.621.724. 827.9

2T213.713.713.713.813.613.613.613.513.51 3.513.513.413.413.413.313.313.113.012.712.311.81 1.411 .010.510.19.79.38.88.48.17.87.67.47.27.17.17.17.27.47.58.39.811.714.817.821.223.627.1

*LIST

Program B.4

PRINT 33 FORMAT(8X,2HFK»8X,3HRK1,8X,3HRK2. ,3Hfi„¿ ,9X .3HRA2»8X»3HZT1,8Xt3HZ

C IMPEOANCIA DE TRANSFERENCIA TEÓRICA DGC TCS-95 COM UMA OUTRA BLINDAGEM EXTERNAC JMPEUANCIA CARACTERÍSTICA 50 OHMS

XLS1 = 1 .4fit—rXLS2=.31E-9XLSP=80.E-902 = 6.211-3Dl=3.f>¿£-3Tl=.lE-3T2=.lE-3P=1.7E-8XNR=1.015XN0=1.2E-6

CABO TIPOD li COBRE

RG58C/U.ANTIGO

F=F1*1000.RDC2=P/<3.14*T2*O2)ROC.l=P/{ 3.14*T1*D1 )

U1=2.*T1*sa«TF((3.14#XN0*XNR*F)/P)U;Í = .*T2*SORTF( C3. 14*XN0*XNR*F/P) )RA?=(S0RTr{(F*XN0*XNP*P)/3.14))/D2RA1=(SQ«TF((F#XN0*XNR*P)/3.14XA2-.5*(EXPF<U2)+EXPF(-U2) )XA1--.5*(EXPF(U1 )+EXPF{-Ul > )

RK1=HDC1*U1/SQRTF(XA1-COS<U1)>RK2=RDC2*U2/SQRTF<XA2-C0SCU2))RAI=RA1+RA2ZT = 3G1RTF< (RK1**2+(2.*3.14*F*XLSI ) * *2 ) * ( RK2*#2+ (2 . *3« 14*F*XLS2 ) **2 )

{RAI)**2+(2.*3.14#F*(XLSP))*#2))ZTl=ZT*{1O.**3)PRINT2«F1,RK1,RK2fRAl»RA2.ZT1 »ZT2GO T04ZTl t ZT2 ESTÃO EM MILIOHMS/METROFORMAT<F5.0,2X»F5«3>FORMAT(2X,F9.0,4(3X,E9.3),3(3XiF7.3))CALL EXITEND

00009 31000000-Rnonio

FK

2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 *9 0 .

100.110.120«130*140.150.160.170.ISO*190.200 .250 .300 .350.400.500.600*700.800 .900.

1000.1 100.1200.1300.1400.1500.1600.1700.

RK1

.148E-01

.148E-01

.148E-01

.148E-01

.148E-01

.148E-01

.2 48E-0J

.I48E-01•148E-01•148Ü-01.148C-01.148E-01.148E-01»147E-01. 147E-01.147E-01.1476-01.J47E-01.1476-01.147E-01.146Ê-01•146E-01•145E-01.144E-01.142E-01. 140E-01o138E-01. 136E-01.133E-01.131E-01. 1?.8E-O1.125E-01•122E-01.120E-01. 117E-01. 1 14E-01

RK2

.873E-02•873E-02•873E-02•872E-02• 872E-02.872E-02.872E-02.8725-02•872E-02.872E-02.871E-02•871E-02.871E-02.871E-02.870E-0?•870E-02.870E-02.8&9E-02.869E-02.867E-02.864E-02•861E-02.857E-02•849E-02• 8 39E-02.828E-02•815E-02.802E-02.78 7E-02.7726-02.7S6E-02•740E-02.72 3E-02.707E-02.690E-02.673E-02

T a b e l a B.4

RAÍ

•314E-02•38SE-02»444E-02.497E-02•544E-02•588E-02•629E-02•667E-02•703E-02.737E-02.77 0E-02.802E-02•832G-02.861E-02.88 9FT-02.917E-02.943E-02•969E-02•994E-02.11IE-01•121E-01•«131E-01•140E-01•157E-01•172E-01•186E-01«198E-01•211E-01.222E-01.233E-01•243E-01•253E-01•263E-01.272E-0I.28 IE-01.290E-01

RA2

.18SE-02•226E-02•261E-02•292E-02•320E-02•346E-02•370E-02•392E-02•414E-02•434E-02.453E-02• 4 72 E -02•490E-02.507E-02•523E-02.540E-02•555E-02•570E-02.58SE-02.654E-02• 717E-02.774E-02•828E-02•926E-02•lOlE-01•109E-0 1•117E-0 1•124E-01•130E-01.137E-0I«143E-01.149E-0 1.154E-01.160fc~0 1.165E-01.170E-01

ZT1

11 .5417.9616*0804*9184.1293.5593.1272*7882*5162.2922.1051.9461 .8091.6901.5861.4941.4121.3391*2731*020

• 8S1.730.640.512.428.367• 323.288.261.239• 221.207.195.185.176• 169

ZT2

7.5506*6606.1905.5605*0104.5304* 1103.7503*4803.1702*9302*7802.5402*4202*2802*1702.0501*9601*8701.5201*2901.120

• 990•810• 690.610• 530• 490• 440•410.380• 350.320• 300• 280.270

1800.1900.2000.

. 11 ie-01, 108E-01.tose-oi

• 65 6E-02.640E-02»623E-02

.298E-01• 306E--01.3I4E-01

•175E-C1•180E-01.185E-01

.163

.158

.154

• 250.240• 230

2300,2400.2500.2600.2700.2800.2900*3000.32 00*3300.3400.40CO.4500.5000*6000.7O00.8000*9000«9600*

(

»<?7°fc:-02.953E-02• 9é'8Fi-02.904E-02•eaoe-02• B5 7E-02.635E-02•613E-02.7716-02•751E-02•732E-02•626E-02•555E-02.492E-02•391E-02.314E-02•2S5E-02•209E-02•I86E-02

.f^òE-Or;• 5Ó1E-02.546E-03• &3?t-02•5J8E-02.50 ¡E-Ü2.491E~02»478E-0??•4&&E-02•442E-02•431E-02•369E-02•326E-02. 2a9£--02•230E-02.185E-02•1Ö0E-02•123E-02•11OE-02

ca tabela B.337E-01•344E-01•351E~01•35BE-01.365E-01.372E-01.378E-0S.385E-01.397E-01•404E-01•410E-01•444E-01•471E-01•497E-01.544E-01.588E-01•629E-01•66 7E-01•689E-01

.4. i ose-o i•202E-01•207E-0 1»2iie-01•215&-01.219E-0 1.,"2 36-0 í•226E-01.234E-01•237fc'-01.241E-0 J•261E-01•277E-01•292E-01•320E-01.346E-01.370E-01•392E-01•40SE-01

.146• 14S.144• 143• 142• 142• 143• 143• 145.146.147.159• 172• 186,217• 251.265• 320• 341

. 2 1 1 I

.207 !

.205 !«203 '.202• 201»200 i• 200 !• 202• 203• 205.215• 232• 253.287• 315.345• 379• 392

APÊNDICE C

c. Estudos gerais sobre cabos coaxiais

C l Cabos coaxiais especiais para reatores de potência

Atualmente, com o desenvolvimento de reatores de potência,tende a aumentar cada vez mais a temperatura e o nível deradiação de operação destes reatores, não se podendo maistrabalhar com isolantes comuns nos cabos coaxiais. Tem sidodifundido um tipo especial de cabo coaxial, o qual utilizaum isclante mineral entre os condutores, como por exemplo,óxido de magnesioC19)

Quatro aspectos de grande importância nesse tipo dedevem ser estudados.

cabo,

a) Características de transmissão em elevadas temperaturas

b) Suscetibilidade ã interferência elétrica

c) Produção intríseca de ruído nas altas temperaturas e emaltos fluxos de neutrons.

í~

d) Compatibilidade com o ambiente do reator

a e b são os pontos mais importantes aos quais se dará maior

destaque. Como a parte b foi detalhadamente estudada no Ca

pitule 2, será apresentado um pequeno resumo da parte a.

a) Características de transmissão

A Perda em cabos coaxiais é um dos problemas principais de

uma linha de transmissão, a qual serã estudada como sendo

devido a atenuação., nas altas freqüências, logo de acordo

com a literatura, essa perda sera:

a •R

•MM

112- nepers

0

onde,o 1' t^rmo e a perda no condutor e o 2* no dielétrico.

R é a resistência nas altas freqüências1/2

Zg - (L/C) ' é a impedância característica

ü é a condutância do dielétrico (mhos) - wctanô

5 ângulo de perdas no dielétrico.

De acordo com R.W.1/2• )ohms/m

(Eq. Cl)

"ri e vr2 s*° a PeTmeabilidade magnética relativa do con

dutor central e do condutor externo.

Sabe-se que:

1 neper • 8.686dB

logo, a perda devido ao condutor será:

1 2« . 2.16 x IO"3 }dB/100m

(Eq. C.2)

i~

95

onde d, e d-, são respectivamente o diâmetro externo do con

dutor interno e o interno do condutor externo.

p = resistividade dos dois materiais.

A perda devido ao dieletrico será:

9.1 x 10~6fVlÇ tanô dB/lOOm

(Eq. C.3)

onde e é a permissjvidade relativa do material dieletrico.

A perda total será a soma das duas perdas individuais

De acordo com as equações apresentadas vê-se que a perda no

dieletrico se torna mais atuante nas altas freqüências.

f está expresso em MH£

É relativamente simples obter o valor da permissividade re-

lativa do dielí-Ticü, basta tona" o valor da capacitancia a

parente bem abaixo da freqüência crítica e comparar com o

valor calculado em função das dimensões do cabo, assumindo

o ar como dieletrico.

0 ponto de f, onde as perdas slo iguais, será:

f = 14.25 x 10

2er tan fi (Eq. C.4)

com isso vê-se que somente nos cabos de diâmetro muito gran

de a perda no dieletrico deve ser considerada.

R.W. Levell^¿ ' mostra que somente nas temperaturas muito

grandes,(-500 C) a perda do dieletrico deve ser considerada

na faixa de 100 Kc/s a 100 Mc/s, para o cabo com óxido de

magnesio como isolante. Ele também mostra que uma grande

fonte de erro nas medidas ê devido ao gradiente de temperatura ao longo do comprimento de cabo, pois nem todo ele es-tá sujeito a mesma temperatura. Ou seja,

onde t é o comprimento do cabo em questão.

A atenuação jn"axima encontrada pelo citado autor, ê de9,2 dB/100 pés na freqüência de 200MHZ.

A tabela encontrada para perdas no condutor, no cabo tipop.R. 137 de impedancia 42« é de:

0°C p cobre » l,56yß.cm

200°C 9 cobre » 2,92yn.cm

400°C p cobre a 4,28gn.cm

^ » f r e q ü ê n c i aTemperatura""1**"—»-^^^

0°C

200°C

400°C

IM c/s

.496

.680

.824

100 Mc/s

4.96

6.80

8.24

dB/100 pes

Em termos de impedancia de transferencia o estudo paraesses tipos de cabos é idêntico ao apresentado no capjtulo 2.

97

C . 2 Med i d a d e

S a b c - s e q u e í?f = i> ( L C ) 1 / Z >. ( E q . C . 5 )C 3

onde,

L. - indutãncia aparente do cabo em curto

C. -- capacitancia aparente do cabo em aberto

Normalmente para a medida de /Te ut 11 i r.a-se um medidor de

"0" con o qual so determina a .idm.i tãucici de entrada com a

saída em circuito afecto o a impedñncia '.le entrada do s.ist£

ma con a siída em curto, ou seja, mede-se c valor de L e

O, aparentes através da ponte e substitui-se na equação a-

ciwa.

É a])resentado um jnótodo mais rápido e eficiente para a med_i_

da de VLC em cabo? coaxiajs cujo procedimento está' indicado

a sep.ui i . _

Toma-se 'i.- íjera'ior de carrc-Oura f-''v!;írP) , injeta-se o sinal

deste- nc. 'IÍTCI 't'1 c!e terra di n' c •'•><.! aborto em umrn ex1: re ni

dade tendo a nutra en curto circuito. A tensão vista ao la-

do aberto por um ose iloscopio SSS Tektronix, i rã apresen-

tar sinais físicos correspondentes aos diversos pontos de

ressonância. Pe acordo corn o cipxt'iJo I vê-se que o primei-

ro pico irá ocorrer para p. = ~j~- f o» 1 0 Ä = ~^j~~

B ••--

/Ic =• ses.• i f . f

Onde f é determinado pelo marker do SWEEP em ciclop/sRg. e

i é o comprimento do cabo e"i metros.

Como teste, foi feita a medida em 10m do TCS-95 obtendo o

valor:

SfJT = 5.2 x 10"9 se.g.

A curva encontrada está na Figura C.l

C.3

Fig. C.I Picos de ressonância para determinação de /LC

Tendo o l< pico uma freqüência de 4.8 MHZ e o segundo urnafreqüência de 14.S MHZ.

O método foi testado para diversos tamanhos de cabo apresentando sempre o mesmo resultado.

Calculo da indutância, capacitancia e impedancia caracterií»tica em cabos coaxiais

C.3.1 Calculo da indutância

A figura C.2 apresenta um elemento de volume de um cabo co¿xial.

Fig. C.2 - Distribuição- do fluxo magnético em

coaxiais

condutores

onde, de acordo com

i . ar

(21)

tfi, ê a quantidade de fluxo que passa através de um elemento

ds. Como a indutância é definida por:

passando-se uma superfície gaussiana de raio r, para:

d/2 < r < D/2

¡í . dr » 2nr H.

2nrAmpéres/metro

logo, a área pontilhada na Fig. C.2 será e fluxo nagnético

por unidade de comprimento.

D/2T .. T

log

d/2 2nr 2n d/2

IOC-

Sub st i tu indo cm L, vçcn:

L = _ Ü ~ log ----- Henry/ü.fíro?.-.. o.

(Eq. C.6)

C.3.2 Cálculo da cr--acirância

:

Fig. C.3 - Superficie Gaugsiana de raio r

Se a >> D/2 pode-se de?pxc?.ar o afeito de bordas

i E. ds = q

)í ~ q

2* e0 r i

a diferença de potencial entre as armaduras, sera:

fD/2 fD/2v = ! E . dr -

id/2 d/2 2rf 6

C

Logo, a capacitancia será:

2it e _ «•C =»

ln (D/d)

C.3.3 Impedincia característica

(Eq. C.7)

Zo - 138 /-£— log D/d.ohffiSe

C>4 Medida experimental da impedância característica

(Eq. C.8)

As equações que dão as ondas refletidas, quando se joga na

entrada um grau unidade, será

v(0) - vo

'(*)••Pβ

z-z,z+z,

(Eq. C.9)

casos particulares de terminação

1« cabo casado nas duas extremidades

Γ - Oo

r « oi

V(0) - Vn

2* gerador adaptado, saída em curto

(0) V 1 - e

CO

3» gerador adaptado, saída aberta

vo(i •

2V -v*

De acordo com as equações acima, se for tomado um gerador

de onda quadrada e for jogado um grau» unitario(largura do

pulso muito maior que o tempo de atraso),no cabo coaxial pa

ra. o caso, por exemplo, gerador adaptado saída aberta, e na

saída do cabo for colocada uma década de resistores de gran

de precisão, de acordo com a fig. C.4.

oscifoscopio

ceba

Fig. C.4 Medida experimental de ZQ

103

colocando-se o osciloscopio na entrada-a equação correspon-dente será:

(0)

sinal de entrada de 2V

-»tFig. C.5 Leitura no osciloscopio para cabo descasada»

Ajustando-se na década até o degrau desaparecer, o valor da

resistência na década corresponderá a impedância caracterí¿

tica do cabo, ou seja, cabo casado não há reflexão.

Foi feito o processo cora um cabo TCS-95 de 10 metros -com

uma resisten-: i?t inicial de lOOMa numa freqüência de 400KHZ.

O valor da impedância característica encontrada foi de 49fl.

Onde, t, é • o tempo necessário para o sinal percorrer o ca-bo, senoo:

r. • coeficiente de reflexão para x * B

To " coeficiente de reflexão para x * 0

Z - impeàância de terminaç~ao do cabo

Z * impedância do gerador

Y « a + Jβ

V(0V y. . posição do osciloscopio para x • 0 ou x • t

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