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Transmissão de dados via rede elétrica      (4)

Autor:  Gabriel Alan Gehm Marques

Esta página contém uma figura grande. Aguarde a carga se a conexão estiver lenta.
 

3.4.1: Impedância variável

A rede elétrica de uma residência é montada de forma que todos os eletrodomésticos, lâmpadas e outros dispositivos sejam ligados em paralelo com a alimentação.
Assim a impedância da rede elétrica varia não só de casa para casa, e de tomada para tomada, mas conforme aparelhos são ligados e desligados. O dispositivo que injetar um sinal de alta freqüência na rede, entre uma fase e o neutro, enxergará uma carga em paralelo que pode variar de várias centenas de ohms, quando nenhum aparelho estiver ligado e o único consumidor de sinal for a rede de fornecimento, a apenas três ohms, considerando um disjuntor de 40A e cargas resistivas em uma tensão de 127V (pior caso). Um chuveiro é um bom exemplo de
carga capaz de mudar totalmente o comportamento da rede.
Quadros de distribuição, fios espalhados, emendas e interruptores também afetam a impedância da rede elétrica.

3.4.2: Indutância elevada dos fios

Os fios que conduzem energia são normalmente longos e espessos, sem nenhum tipo de blindagem, apresentando uma elevada indutância, que para as freqüências mais altas, representa uma forte atenuação de sinal.
Para um fio paralelo comum, como o usado em extensões, a indutância é de 0.6mH por metro [ 6 ] em média, o que equivale a uma impedância (reatância indutiva) de 4,5 ohms a cada 10 metros.
Esta indutância é tal que transmissões PLC raramente ultrapassam 600m de fio quando existem cargas em paralelo e, além disso, a indutância dos fios está sempre presente, diferentemente das cargas parasitas e ruídos.

3.4.3: Filtros EMC de eletrodomésticos

Como a carga para o sinal injetado é de natureza reativa, além de resistiva, cada eletrodoméstico terá um comportamento diferente, às vezes independente de seu consumo, como é o caso dos televisores, que possuem filtros passa-baixas contra interferências vindas da alimentação.
Estes filtros são basicamente uma seqüência de capacitores em paralelo com o circuito de alimentação e bobinas em série. Os capacitores têm normalmente menos de 5mF, mas para uma portadora de 120kHz um capacitor de apenas 1mF se comporta como uma carga de 1,3 ohm. O que equivale a uma absurda carga resistiva de 37KW.

3.5: Distorção de sinal

Mais uma vez o grande vilão são as fontes chaveadas, desta vez por gerarem freqüências com harmônicas iguais ou muito próximas à da portadora, modificando o sinal detectado.
Como a primeira etapa de uma fonte chaveada é um retificador de onda completa, e este só absorve energia da rede durante os picos de onda, o sinal de baixa freqüência que a portadora carrega acaba sendo modulado pela variação de carga e harmônicas da fonte com um ruído intenso de 120Hz.
Podem ocorrer ainda ecos da portadora devido a sinais que rebatem em terminações de fios e defasagem entre portadoras de diferentes freqüências, no caso de mais de uma ser utilizada.

3.6: Instalações trifásicas

Em pequenas residências a alimentação é feita com apenas uma fase, e desta forma todos os aparelhos da casa são ligados à rede em paralelo. Assim não importa em que pontos da rede (tomada) sejam ligados os dispositivos PLC, estarão sempre ligados ao mesmo par de fios.
Já em residências maiores, ou mais recentes, a alimentação é trifásica, e a distribuição dos pontos de energia é feita visando igualar a carga em cada fase.



Figura 2: Esquema de rede trifásica


O resultado é que em uma mesma casa temos tomadas ligadas a redes diferentes, visto que só o neutro é comum a todas. Ainda que as três fases sejam provenientes do transformador da rua, este é um enorme indutor, capaz de barrar quase completamente as freqüências elevadas de pularem entre as fases.
A situação pode ser corrigida colocando-se acopladores entre as fases, que atuam como condutores para o sinal, como no desenho abaixo:

 

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