EuroWire May 2015

Artículo técnico

Alimentación de CC medida y simulada en cables de datos para instalaciones de suministro eléctrico sobre Ethernet Por Stephen W Simms, Brand-Rex Ltd

Resumen La demanda creciente de niveles de potencia más altos en las instalaciones de suministro eléctrico sobre Ethernet (PoE - Power over Ethernet ) resulta evidente por toda una variedad de productos no normalizados actualmente disponibles en el mercado que suministran niveles de potencia superiores a los indicados por la norma IEEE 802.3at. Estos niveles de potencia más altos permitirán usar el suministro eléctrico sobre Ethernet (PoE) en un campo de aplicaciones más amplio, pero con el riesgo de afectar negativamente al rendimiento. Con el aumento de la demanda de mayor potencia, y el hecho de que las instalaciones que usan tecnología PoE difieren enormemente en términos de configuración y entorno, conviene atenuar el riesgo usando la simulación numérica. En este trabajo se presenta la simulación numérica y la verificación experimental de las propiedades térmicas de cables de datos con alimentación de CC usados en aplicaciones PoE. Introducción El suministro de CC a dispositivos finales a lo largo del mismo recorrido eléctrico que se usa para la transmisión de señales de CA ha sido usado con éxito durante años, por ejemplo para los teléfonos y los equipos de sonido. La técnica usada para implementar esta función se conoce corrientemente como “alimentación fantasma”.

Con relación a Ethernet, esta técnica permite mandar energía desde el equipo de suministro de energía PSE ( Power Sourcing Equipment ) hasta el dispositivo alimentado PD ( Powered Device ) con el mismo par que se usa para los datos. La alimentación de CC se aplica a la toma central del transformador de acoplamiento de las señales y no interfiere con la transmisión de datos. Esto permite usar la tecnología PoE en sistemas 1000BASE-T, que utilizan los cuatro pares para la transmisión de datos. La norma IEEE 802.3at, ratificada en el 2009, determinaba los parámetros de sistema requeridos para instalaciones de Tipo 1 (PoE) y Tipo 2 (PoE+) [1] . La norma establece que los valores de corriente de CC nominales máximos deben ser 0,35A y 0,60A por par para el Tipo 1 y el Tipo 2 respectivamente. Algunas de las aplicaciones más corrientes que usan la tecnología PoE incluyen puntos de acceso LAN inalámbricos, teléfonos VoIP y cámaras de seguridad de red. Si se aplica corriente eléctrica a un conductor, éste produce energía térmica, un efecto conocido como calentamiento Joule. Con referencia a los cables y componentes Ethernet, este calentamiento es fuente de preocupación porque hace aumentar la atenuación, que limita la longitud del enlace. Esta preocupación es mayor en caso de cables con resistencia más alta respecto a los cables convencionales, por ejemplo los cables conductores de aluminio revestidos de cobre (CCA) [2] y los de cobre macizo de diámetro más pequeño (26AWG).

Pares energizados

Cubierta LSZH

Aire

Sonda

Cu

En el 2009, el subcomité 46C de la IEC propuso un método de prueba (46C/906/ NP) llamado “Propuesta para medir el calentamiento de cables de datos causado por la corriente” [3] . En este artículo, el objetivo es alcanzar una fuerte correlación entre simulación y el método de medición propuesto con respecto a la alimentación de CC de cables Ethernet para aplicaciones PoE. Este artículo también intenta comparar el aumento de temperatura causado por la alimentación de CC de cable CCA con cables que tienen conductores de cobre macizo. Modelación numérica Se realizó un modelo 2-D usando COMSOL Multiphysics 4.4, un paquete de programas que usa el método de elementos finitos [4] . Cinta Al/PET ▲ ▲ Figura 1 : Configuración de la simulación con COMSOL Multiphysics Poliolefina

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Mayo de 2015