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Jul 02, 2023

Coisas que você talvez não tenha ouvido falar sobre blindagem

O que determina a eficácia de uma blindagem de cabo? E como a decisão de aterrar ou não um escudo afeta sua eficácia? Felizmente, existe uma teoria bem desenvolvida de

O que determina a eficácia de uma blindagem de cabo? E como a decisão de aterrar ou não um escudo afeta sua eficácia? Felizmente, existe uma teoria de blindagem bem desenvolvida, que será discutida como uma forma de obter uma compreensão geral do que se pode esperar do desempenho da blindagem. Mas há mais do que isso. A maneira como o escudo é encerrado pode afetar significativamente a sua eficácia, como veremos.

A teoria da blindagem começa com um modelo do ambiente físico da blindagem. O modelo assume que o cabo é revestido, de modo que a blindagem não esteja em contato com o plano de aterramento em nenhum lugar, exceto possivelmente nas extremidades. Sendo esse o caso, uma linha de transmissão é formada por qualquer plano de terra existente e pela parte externa da blindagem. Da mesma forma, o interior da blindagem e os condutores encerrados também formam uma linha de transmissão. Assim o que temos são duas linhas de transmissão acopladas pelo vazamento através da blindagem (ver Figura 1).

Figura 1: O modelo básico do ambiente físico

O acoplamento das linhas de transmissão interna e externa é caracterizado por um mecanismo denominado impedância de transferência de superfície, Zt. Na maioria das instalações, a blindagem e, portanto, a linha de transmissão externa, está em curto com o terra em ambas as extremidades ou em uma extremidade, mostrada esquematicamente na Figura 2, pelo interruptor SW estar fechado ou aberto, respectivamente.

Figura 2: O modelo do ambiente físico incluindo terminações

Os condutores internos são terminados em cada extremidade com alguma impedância, que quando as medições são feitas, geralmente é uma carga aberta, em curto ou combinada.

Se a blindagem tiver terminação em ambas as extremidades, a corrente poderá fluir ao longo da parte externa da blindagem. Esta corrente pode ser devida a loops de terra causados ​​pelos aterramentos nas extremidades do cabo com potenciais diferentes (Vd), ou pode ser devida à indução de campos externos, ou ambos. Em ambos os casos, a corrente de blindagem externa é acoplada aos circuitos internos através da impedância de transferência de superfície, Zt.

Se a blindagem terminar em apenas uma extremidade, o circuito de aterramento será interrompido. A corrente é limitada àquela que é induzida a fluir através da capacitância distribuída entre a parte externa da blindagem e o plano de terra (veja a Figura 3).

Figura 3: Modelo de cabo terminado em apenas uma extremidade

A corrente induzida pode ser pequena, caso em que a quantidade importante é a distribuição de tensão ao longo do cabo. A tensão é zero onde o cabo termina, mas pode ser alta na extremidade aberta para frequências onde o cabo excede um décimo do comprimento de onda, porque, nesse ponto, ele se torna uma antena muito eficiente.

Na extremidade aberta existe acoplamento capacitivo entre a blindagem e os condutores do cabo devido à capacitância de franja Cf (ver Figura 4). Como a tensão através desta capacitância pode ser alta, uma corrente significativa pode ser acoplada aos condutores do cabo através da capacitância marginal.

Figura 4: O esquema básico para acoplamento quando uma extremidade da blindagem está em circuito aberto

Até agora consideramos um modelo do ambiente físico e elétrico de uma blindagem. Agora precisamos considerar as características da construção de um escudo e como isso afeta o desempenho do escudo.

Para começar, vamos considerar um cabo aterrado nas duas extremidades. Para ver como funciona um cabo aterrado dessa forma, precisamos discutir a impedância de transferência de superfície. Simplificando, a impedância de transferência de superfície relaciona a tensão desenvolvida através dos circuitos dentro de um cabo blindado às correntes que fluem na parte externa do cabo. Assim na Figura 2 com a chave fechada, a corrente Ishield na parte externa da blindagem dá origem a V1 e V2 nos condutores internos à blindagem, via Zt.

Então, como determinamos o que é Zt? Bem, podemos medi-lo ou podemos calculá-lo. A rota de medição foi descrita em [3], e um exemplo será mostrado posteriormente. Vale a pena discutir a rota de cálculo porque fornece uma visão da física envolvida.