EuroWire May 2015

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Articolo tecnico
Maggio 2015 105
Brand-Rex Ltd
Glenrothes
Fife
Regno Unito
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I risultati illustrati nel presente articolo
mostrano un aumento di temperatura di
una coppia energizzata con CC, utilizzando
un cavo posto in un ambiente controllato
a 20°C.
In realtà, la temperatura ambiente varierà
a seconda del luogo d’installazione e,
pertanto, si dovrebbe prestare attenzione
quando si installano sistemi PoE in
ambienti non controllati e/o più caldi.
Ulteriore attenzione va prestata alla
correlazione fra i dati simulati e quelli
dell’ambiente di installazione. Da un
lato, la simulazione può basarsi sul
peggiore dei casi; tuttavia, in realtà, il
ciclo di funzionamento può richiedere che
l’alimentazione venga fornita solo durante
una frazione di tempo.
Si dovrebbero adottare, ove possibile,
adeguati metodi di installazione
come ridurre le dimensioni del fascio,
considerare l’aumento di temperatura per
lunghezze di cavo massime ed eliminare
materiali termoisolanti nei circuiti e negli
spazi liberi.
È importante sottolineare che sebbene sia
stata osservata un’eccellente correlazione
fra i risultati simulati e quelli misurati nel
caso di una configurazione a cavo singolo,
con questo studio non si intendeva
riprodurre il comportamento dei cavi in
fascio.
Tuttavia, si prevede che una buona
correlazione fra la teoria e la pratica possa
essere valida anche per le configurazioni
di cavi in fascio, in aria libera e in vari
sistemi di contenimento per cavi, come
ad esempio passerelle, canalizzazioni,
condotti, ecc.
Una comparazione fra i campioni UTP
24AWG CCA e U/FTP 26AWG Cat6A mostra
che i cavi con conduttori più piccoli
possono irradiare meno calore rispetto a
quelli con conduttori più grandi quando
sono alimentati con valori di corrente
CC identici. É inoltre noto che la lamina
conduttrice dei cavi blindati funge da
dissipatore di calore, contribuendo così a
ridurre la quantità di calore irradiato dal
cavo[10].
Pertanto, nell’installazione di sistemi PoE
è importante tenere conto della struttura
del cavo e non solo del diametro del
conduttore.
La crescente domanda di maggiore
fornitura elettrica dai dispositivi
di alimentazione PSE ai dispositivi
alimentati PD è evidente, e si attende
da parte dell’IEEE[11] la normalizzazione
dell’alimentazione di tutte quattro le
coppie e di una serie di prodotti non
standardizzati attualmente disponibili sul
mercato che forniscono livelli di potenza
superiori a quelli indicati dalla norma
IEEE 802.3at. Livelli di potenza più elevati
comporteranno l’aumento dei rischi
di prestazione, ma consentirà altresì di
utilizzare i sistemi PoE in una gamma di
applicazione più ampia
Conclusioni
È stato realizzato un modello in due
dimensioni utilizzando il software
COMSOL Multiphysics per riprodurre
i risultati misurati. É stato adottato
un metodo di prova proposto dal
sottocomitato 46C dell’IEC per testare
i cavi per sistemi di alimentazione via
Ethernet PoE (Power over Ethernet), che
descriveva a grandi linee come effettuare
la misurazione dei cavi di trasmissione di
dati per riscaldamento mediante corrente
CC. É stata dimostra un’ottima correlazione
fra i risultati simulati e quelli misurati nel
caso di un cavo singolo.
Questa correlazione incoraggia l’uso
del software per la previsione del
comportamento termico dei cavi
installati in reti densamente popolate. Si
auspica inoltre di fornire un’importante
indicazione per quanto riguarda l’aumento
di temperatura per varie dimensioni di
fascio, temperature ambientali, sistemi
di contenimento, ecc.. É stato anche
dimostrato che il rendimento termico di
un cavo CCA alimentato con CC, a parità
di valori di corrente CC, irradia più calore
rispetto ai cavi che utilizzano conduttori di
rame pieno.
Le installazioni basate sulla tecnologia
PoE differiscono notevolmente in termini
di configurazione ed ambiente. Data
la domanda crescente di maggiore
potenza, che probabilmente richiederà
un’alimentazione su tutte quattro le
coppie, è necessario effettuare uno studio
più approfondito delle prestazioni dei
cavi e dei componenti disposti in fasci,
il comportamento termico in luoghi
con diverse temperature ambiente, le
lunghezze di cavo in sistemi PoE e il
disaccoppiamento dei connettori sotto
carico. n
Riferimenti bibliografici
[1] IEEE Standard 802.3at, 2009
[2] M Gilmore, ‘The impact of copper clad aluminium
(and steel) conductors within balanced pair cables
(intended for use within implementations of
generic cabling),’FIA-IAN-002, 2011
[3] IEC Subcommittee 46C, ’Proposal for measuring
of heating of data cables by current,’ 46C/906/NP,
2009
[4] COMSOL Multiphysics:
[5] G J Anders, Rating of Electric Power Cables
in Unfavorable Thermal Environment,
Wiley-Blackwell, pp 2-4 (2004)
[6] National Instruments LabVIEW:
labview
[7] Minitab:
[8] J Wilson and C Hernández-Hall, Physics Laboratory
Experiments, Brooks/Cole, p 361 (2009)
[9] F S Akinnuoye, H Sasse, V Kang, A Duffy, ‘Heating
Effects on channel performance for Power over
Ethernet (PoE) applications,’ Proceedings of the
International Wire & Cable Symposium (IWCS),
November, 2013
[10] H Congdon, B Davis, ‘Mythbusting takes on
shielded cabling,’Bicsi Presentation, 2009
[11] Four-pair PoE study group: 802.
org/3/4PPOE
Documento presentato con l’autorizzazione
del 63º Simposio Tecnico IWCS, Providence,
Rhode Island, Stati Uniti, novembre 2014.