Filtros EMI para alumbrado público

La interferencia electromagnética (EMI) a menudo se llama “estática” o “interferencia”. Es una perturbación generada externamente que puede afectar el rendimiento de un circuito eléctrico. ¿Recuerdas cuando solían aparecer líneas en las pantallas de televisión cuando una aspiradora o licuadora funcionaba al mismo tiempo? Eran resultado de la EMI. La EMI también puede afectar a la radio AM en particular, pero también puede afectar a la radio FM, a los celulares y a otros dispositivos de comunicación, como controles remotos, dispositivos de llamadas de emergencia, televisores, a veces incluso audífonos.

La iluminación LED no genera EMI. La EMI es generada por los controladores electrónicos que alimentan el LED. La adopción de estos controladores reemplaza los balastos electromagnéticos que operan a una frecuencia mucho más baja (60 Hz). Los controladores electrónicos funcionan a 20-60 kHz, que es entre 50-200 veces la frecuencia de un balasto magnético, produciendo niveles mucho más altos de EMI debido a la conmutación de alta velocidad. La contrapartida es que los controladores de mayor frecuencia son mucho más pequeños, livianos, silenciosos y eficientes.

Desafortunadamente, hay muy poca regulación con respecto a la EMI en la industria de la iluminación. y como resultado, los fabricantes de iluminación simplemente están diseñando según las especificaciones de la FCC utilizando perlas de ferrita y varias técnicas de blindaje. Esta técnica es suficiente para satisfacer la especificación FCC parte 15, que es suficiente para las condiciones de laboratorio, pero es inadecuada para la aplicación de alumbrado público.

Este fue exactamente el caso cuando la ciudad de Amarillo, Texas, pilotó la instalación de un conjunto de farolas LED. Un “ciudadano preocupado” informó que hubo una interferencia significativa de radio AM después de que se instalaron las luces LED. Después de un análisis exhaustivo, se determinó que la luminaria era la fuente del problema. Una pequeña cantidad de ruido de RF puede acoplarse a la línea de alimentación o tierra, que luego sirve como una antena radiante. La longitud de la línea de alimentación que acopla el ruido controla qué frecuencias irradian bien. Dado que hay muchas longitudes de línea diferentes, los efectos podrían ser diferentes para cada casa en el mismo vecindario. También existe la posibilidad de que esta interferencia (ruido) sea inducida de nuevo a la luminaria a través del enrutamiento del cable, amplificado por las resonancias en los circuitos de alimentación o la falta de un cable de tierra dedicado.

Entonces, ¿cómo evitamos que estas fuentes de ruido interfieran con nuestros otros dispositivos? Los detenemos de inmediato antes de que se les permita causar problemas. Los filtros EMI están diseñados para filtrar la alta frecuencia problemática mediante el uso de un filtro de paso bajo o L-C. Estos filtros normalmente están formados por componentes pasivos como inductores (L) y condensadores (C). El inductor permite el paso de corrientes de frecuencia baja o CC, mientras bloquea la corriente de alta frecuencia. El condensador proporciona una ruta de baja impedancia para desviar el ruido de alta frecuencia lejos de la entrada del filtro, y de vuelta a la fuente de alimentación, o en la conexión a tierra. En el esquema a continuación, las resistencias se utilizan para ayudar a disipar la carga “filtrada”, capturando efectivamente el ruido antes de que pueda acoplarse con otras partes del sistema.

Además de ayudar a cumplir con las regulaciones de EMI, el filtro también debe cumplir con los estándares de seguridad. El aumento de temperatura del inductor se mide para el funcionamiento de la red y se controla el espacio eléctrico mínimo entre la línea, el neutro y la tierra. Esto reduce el riesgo de incendio y descarga eléctrica. Los condensadores también están certificados de seguridad individualmente, dependiendo de su posición en el circuito. Se utilizan condensadores especiales “X” en los terminales de entrada para evitar un cortocircuito y un posible riesgo de incendio. Los condensadores “Y” están conectados desde el circuito de CA a tierra y evitan la posibilidad de descargas eléctricas.
La serie FB de filtros EMI de TE proporciona la solución ideal para dichos problemas de alumbrado público. Esta serie está aprobada a 277 VCA, que se adapta a la mayoría de las aplicaciones de iluminación. TE también ha obtenido el reconocimiento UL, junto con una lista UL. La serie FB también admite el uso de cables de cobre sólido, que es preferido por la industria de la iluminación. Casi todos los filtros EMI están aprobados para solo 250 VCA, lo que hace que el producto TE sea una solución inmediata para los clientes de iluminación. Como se muestra a continuación, el filtro de EMI debe colocarse lo más cerca posible del balasto o del controlador para evitar que la RF viaje por los conductores y actúe como una antena transmisora.

Aunque la adición de un filtro de EMI agrega costo al diseño general, evita posibles quejas de residentes u otros usuarios de alumbrado público que experimentan interferencias debido a EMI. La protección anticipada evitará un análisis complejo y costoso de la fuente de la interferencia. La especificación de la FCC establece que: “Las partes responsables del cumplimiento del equipo deben tener en cuenta que los límites especificados en esta Parte no evitarán interferencias perjudiciales en todas las circunstancias”. (FCC parte 15, Sección 15.15, párrafo c).
Esta declaración establece que una luminaria puede pasar en condiciones de laboratorio, pero no puede cuando está rodeada de equipos de distribución, subestaciones y líneas de transmisión, entre otras fuentes potenciales de interferencia.