Localiser ce membre

Compatibilité CEM : solutions

Connexion, Inscription (Solo) Gérer, Créer (compte client)
 
Connexion : Stagiaire, Formateur
Voir le passe  
   Oubliés ?
 
Connexion pour Clients en compte
Voir le passe  
   Oublié ?


Inscription personnelle
 
 
Formateur ou Stagiare
Inscription individuelle, étape 1 sur 2 :
1 h offerte (sauf parcours), sans engagement


Veuillez suivre les instructions dans le mél pour créer un nouveau mot de passe

Choisissez bien, votre pseudo sera public
Votre adresse mél restera confidentielle
Toutes vos données restent confidentielles
preinsutilisateurs

Chargement page et sommaire en cours...

1/7 : Rappel des moyens de transmission d'une perturbation :

Résistif, inductif capacitif

  • Le mode résistif est le seul qui utilise un conducteur, via une partie (généralement masse) commune, il peut recevoir une composante continueLe courant continu ne peut circuler que dans des conducteurs !

    Une tension continue parasite en enveloppe qui s'ajoute à un signal impulsionnel peut saturer les entrées...
    L'analogie que j'utilise : dans l'obscurité votre télécommande infra-rouge (qui fonctionne en émettant des impulsions) fonctionne parfaitement, quand le soleil rentre trop ou si vous l'utilisez à l'extérieur, elle fonctionnera très mal !
    .
  • Le mode inductif se transmet très loin (ondes électromagnétiques radio, TNT, GSM...), il est très sensible aux boucles (pensez transformateur), la fréquence augmente son effetE = – L × (ΔI / Δt) ou E = – L × ΔI × f (Hz)
  • Le mode capacitif possède une portée plus limitée, maximale jusqu'à (λ / 2πChamps proche et lointain, lambda sur 2 pi), et là aussi son effet augmente avec la fréquenceI = C × (ΔU / Δt) ou I = C × ΔU × f (Hz)

Transmission perturbations inductif capacitif
Dans tous les cas, l'augmentation de la distance entre bourreau(x) et victime(s) potentielle(s) réduit la transmission.
Il est important de dépasser λ / 2π lorsque l'on appose aucun écran pour ne pas subir de couplage capacitif, le plus violent à haute fréquence...




Zoom sur cet élément

Principes de protection

Avant de les détailler, nous allons recenser les principales solutions pour se protéger des couplages :

Résistif :

  • Réduire l'impédance du plan de masse en multipliant les liaisons et en réalisant un maillage
  • Sauf cas très particuliers, ne plus câbler les masses en étoile

Inductif :

  • Utilisation de câbles torsadés
  • Suivant la fréquence, proximité d'une masse ferromagnétique en BF (basse fréquence : 50 Hz...) ou blindage

Capacitif :

  • L'éloignement, du fait de sa limite à λ / 2π, 30 cmA l'instar du fameux 100 nF pour le découplage, les 30 cm représentent une valeur souvent retenue, au vu des fréquences en jeu. (40 cm est encore mieux :-)) est la valeur plébiscitée !
  • L'écranEcran conducteur qui bloquera les ondes, pensez à la radio qui s'arrête sous un tunnel, après une certaine distance parcourue lorsque la provenance est unique, fixe et repérée dans l'espace ; le blindage sinon (360°)
  • Court-circuiter le condensateurLorsque rien ne l'interdit, le référencement d'une tension sensible à la masse de l'installation est le meilleur moyen de supprimer le condensateur parasite !
    Dans tous les cas les blindages doivent être connectés au plan de masse !
    , lorsque c'est possibleNormes de sécurité : TBTS qui deviendrait TBTF... ! Voir équipotentialité Conseil+




Zoom sur cet élément

Comprendre le problème, agir efficacement

  • Interroger le personnel pour savoir quand et en quelles circonstances se produit le défaut
    Ex : le signal de délestage jour/nuit du distributeur électrique déclenchait une alarme mal protégée... En interrogeant les voisins sur l'heure constante de déclenchement, le problème fut vite identifié !
  • Observer l'environnement et classer les perturbateurs potentiels
    Variateurs, alimentations à découpage, variateurs mais aussi transformateurs pour la BF, éclairages fluorescents...
  • Repérer les victimes potentielles
  • Analyser les erreurs flagrantes
    Masses non reliées, blindages flottants, boucles...
  • Effectuer des mesures relatives pour voir le gain apporté par la mise en place de solutions provisoires simples (blindage d'essai par adhésif aluminium...) et vérifier si l'événement se reproduit
  • Pérenniser les solutions efficaces
  • Informez, voire formez le personnel technique pour leur éviter des erreurs similaires !




Zoom sur cet élément

Le décibel (dB) :

De par son échelle logarithmique et surtout son unité relativeUn simple rapport entre 2 valeurs :
10 fois le logarithme décimal du rapport entre deux puissances
, le décibel est utilisé pour quantifier l'atténuation, et donc l'efficacité, d'une solution. Une baisse de 3 dB (–3 dB) représente une diminution de la puissance par 2 ; –10 dB, par P/10 ; –20 dB, par P/100...
Nos expériences s'effectuent directement en tension. Sachant qu'une diminution par 2 de l'amplitude de tension engendre aussi un facteur 2 pour l'intensité puisque l'impédance, elle, ne change pas.
Ainsi, chaque fois que les solutions prises diminueront de 50% l'amplitude d'un parasite, le gain sera de 4 en puissance et donc de 6 en dB...
Je n'évoquerai généralement que les gains en tension, vous avez la méthode pour les convertir en dB au besoin.
Le décibel est important lors du choix de produits du commerce pour connaître leur niveau d'atténuation sur une bande de fréquence donnée (ex : -10 dB de 0.1 à 10 MHz).




Zoom sur cet élément

Mode analyseur de spectre


La bande de fréquence en abscisse, les décibels en ordonnés, cette expérience nous démontre la pollution électromagnétique engendrée par l'action du variateur convertisseur de fréquence !




Zoom sur cet élément

Vérifions... Cochez en vert les propositions j...


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

2/7 : Protection contre l'inductif : torsadage, ferrites

Les fils torsadés

Pour s'affranchir des champs magnétiques et parasites inductifs, on a recours à des câbles composés de fils torsadés par paires.

1
2
3
Torsadé blindé 4 paires
Face aux perturbations parasitaires inductives, le torsadage est la solution de base. Elle est très utilisée notamment en téléphonie filaire, informatique industrielleNappe multibrins torsadée
Vue sur une nappe industrielle torsadée
... Ci dessus, un câble 4 paires (on utilise le mot paire pour les fils torsadés 2 par 2) téléphonique blindé (le blindage sera vu un peu plus loin !).
annulation des champs induits, fils torsadés
Le torsadage des fils offre un effet similaire au différentiel :
Principe différentiel : annule champs aller/retour
En effet, en torsadant des filsMéthode artisanale pour torsadé des fils (prévoir ≃ 40% de longueur en plus !)
Torsadage rapide de fils
Avec une simple perceuse électrique, vitesse lente, en maintenant le coté opposé et surtout en maintenant la paire crée tendue pendant toute l'opération !
, on crée des boucles en opposition dont les champs magnétiques induits s'annulent (tout en haut vert et violet).
Résistance bobinée classique inductive
Ci-dessus une résistance bobinée 10 Ω noire et en rose sa méthode de production, simplement enroulée...
(Points de raccordement en orange/vert)
Résistance bobinée non inductive
Ci-dessus, une résistance marron 13 Ω non inductive comme le révèleOn plie le fil résistif en 2 avant de l'enrouler, créant ainsi 2 demi-bobines opposées dont les champs magnétiques respectifs s'annuleront ! la tige rose en dessous.

Enfin, coté champs magnétiques :

Pour des puissances < à 1 kW, toujours privilégier des transformateurs toriquesTransfo torique vs classique CEM
Comme on le voit, le champ magnétique H est important à gauche, inexistant à droite sur le torique.
Attention si vous utilisez un boulon conducteur central pour le maintenir :
Ne reliez ses extrémités : cela fermerait 1 spire en la court-circuitant !
! Pour les liaisons unifilaires multiples : toujours croiser les phasesLiaisons unifilaires multiples : croiser, alterner les phases !
Ainsi, un mode différentiel existe (à droite) ce qui réduira les champs parasites et même les mouvements de fil, mouvements dus à l'addition de champs magnétiques circulant dans le même sens (à gauche) !
!




Zoom sur cet élément

Les ferrites, le bouclier absolu des '90'

Très (trop ? ) en vogue dans les années 1990, quand la CEM s'est vulgarisée, les ferrites se sont multipliées !
Ferrites d'écran informatique
Présentes sur les écrans informatiques, claviers et souris filaires, elles offrent une protection différentielleRappelez-vous : la perturbation qui circule en aller-retour dans les fils, le mode commun est celle qui utilise la masse pour le 'retour' et circule dans le même sens dans les brins actifs.. Comme pour un transformateur ou une simple spire, le fait d'ajouter ce noyau magnétique augmente l'induction et l'impédanceL'impédance d'un conducteur est, à haute fréquence, essentiellement due à son inductance. Avec la ferrite d'un µ (perméabilité magnétique) plus élevé, l'inductance et dont l'impédance augmente et donc l'effet atténuateur différentiel.
Elles ont d'ailleurs l’inconvénient de leur avantage, si vous en installez trop : vous allez atténuer le signal utile. L'information, surtout pour les signaux numériques, ne transitera plus avec un niveau suffisant !
Utilisation sur circuit impriméFerrite pour circuit imprimé
Souvent utilisé pour l'arrivée d'alimentation, simplement 2 ou 3 spires dans un noyau ferrite pour une inductance : 'self de choc'
et composantsIci un filtre LC, la simple longueur des pattes grâce aux petits anneaux ferrites suffit à obtenir une valeur d'inductance non négligeable !
Anneaux ferrites sur capa, filtre LC
et en essaisFerrite clipsable
Ferrites clipsables pour faire des essais
.




Zoom sur cet élément

Self de choc !

Self de choc : inductances
En plus français : bobine d'arrêt !
A gauche, une self de choc double pour le (mode différentiel), à droite une simple à insérer en série.



Ci dessous, une version miniature, pour circuit imprimé :
Self de choc miniature
Self, inductance, tracée sur circuit imprimé
Self tracée directement sur circuit imprimé ; pour la HF ! Les clipsablesFerrite clipsable pour essais.




Zoom sur cet élément

Pourquoi l'indu...


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

3/7 : Filtrage antiparasite

Photos avec filtre LC blindéFiltre blindé Tecnipass interne

MLI filtrée avec filtre LC blindé
Le signal de sortie est très proche d'une sinusoïde, on peut le comparer au signal MLI originalA une fréquence supérieure mais sans incidence sur la forme...
MLI brute, avant filtrage
.




Zoom sur cet élément

Les filtres blindés :

Filtre blindé direct avec prise Filtres IEC CEM EMI miniatures blindés et pas
Filtre recevant directement l'alimentation, idéal dans une boite blindée, les parasites réseau ne rentrent pas, les parasites générés dans la boîte blindée ne sortent pasIl faut toujours penser : compatibilité
=
dans les 2 sens !
boîte blindée CEM masse
!
En haut un filtre non blindé à souder sur circuit imprimé, à droite avec prise intégrée.
Le blindage des filtres secteur est magnétiquecourt-circuit magnétique blindage
Le matérieux étant conducteur magnétique, il réalise un cct, excellent pour la BF du secteur 50 ou 60 Hz et multiples (harmoniques)
.

Analogie avec la mécaniqueAnalogie filtrage mécanique
L'analogie est simple : la bobine est un ressort, le condensateur une inertie : une masse ici.
Le mouvement représente le parasite, lorsque l'accord est optimal (à droite), le parasite n'est plus transmis !
.




Zoom sur cet élément

Filtrages efficaces... Ou pas !

1
2
3
4

Filtre passe bas :


Inductance ou résistanceEn noir : inductance pour la puissance, résistance (2 fois moins efficace) pour la mesure...
La HF, grâce à l'impédance élevée de l'inductance en HF, reste aux bornes du composant noir
série et condensateurEn HF le condensateur est un cct, Z=1/(C×ω), et contraint la HF à rester aux bornes de l'inductance (ou résistance). parallèle.
Filtre passe bas efficaceIci le parasite est HF (haute fréquence)
Alors que le signal utile est BF (basse fréquence, ex : PT100 mesure de T°).
L'écart entre fréquences : utile et parasite permet un bon filtrage.

Filtre passe haut :


CondensateurEn HF le condensateur est un cct, Z=1/(C×ω), et contraint la HF à rester aux bornes de l'inductance (ou résistance). série et inductance ou résistanceEn noir : inductance pour la puissance, résistance (2 fois moins efficace) pour la mesure...
La HF, grâce à l'impédance élevée de l'inductance en HF, reste aux bornes du composant noir
parallèle.
Filtre passe haut efficace
Ici le parasite est BF (basse fréquence, ex : ronflette 50 Hz)
Alors que le signal utile est HF (haute fréquence, ex : numérique).
L'écart entre fréquences : utile et parasite permet un bon filtrage.

Filtrage impossible :


Signaux : utile et parasite sont trop proches pour être filtrés !
Filtrage inefficace, fréquences proches
Il faudra utiliser d'autres procédés (équipotentialité, blindage...).

Filtre passe bas :


inductance ou résistanceEn noir : inductance pour la puissance, résistance (2 fois moins efficace) pour la mesure...
La HF, grâce à l'impédance élevée de l'inductance en HF, reste aux bornes du composant noir
série et condensateurEn HF le condensateur est un cct, Z=1/(C×ω), et contraint la HF à rester aux bornes de l'inductance (ou résistance). parallèle.
Filtre passe bas avec erreur, parasite asymétrique
Cette fois, le parasite n'est pas symétriqueEx : un contacteur émet un parasite violent mais unidirectionnel (tension inverse)... !
Le filtrage réalise une moyenne qui sera ici légèrement décalée :
Bon à savoir !




Zoom sur cet élément

Filtre antiparasite EMI blindé

1
2
3
Filtre CEM IEC blindé
Voici un filtre blindé, nous allons détailler sa partie filtrageComposantes d'un filtre EMI CEM
Autre modèle, la masse est représentée en bas :
Détail filtrage EMI CEM
constituée de filtres : de mode différentiel, de mode commun et d'une varistanceAbordée un peu plus loin dans ce cours parasurtenseur.
Notons que les inductances sont toutes symétriques A gauche : inductance double symétrique utilisant le même noyau pour le circuit aller et retour (différentiel)
Self de choc : inductances
.

Mode différentiel :


Filtrage de mode différentiel
A gauche l'arrivée 'line', puis en série la double self de choc symétrique (le cercle noir représente le tore commun), suivi du condensateur en parallèle qui offrant une basse impédance en HF, la maintient dans les bobines. On obtient donc la symétrie d'un filtre passe-basFiltre passe bas tel que vu précédemment.

Mode communFiltre LC mode commun miniature !
Minuscule filtre de mode commun : bobines avec noyau (le bout de patte fil fait inductance augmentée via le noyau ferrite, 1 par coté) et condensateur double avec au centre la liaison à la masse ! pour circuit imprimé...
:


Filtrage de mode commun LC
Cette fois, toujours la double inductance symétrique en série, mais 2 condensateurs en // avec la masse, le blindage du filtre. Rappelons-nous que le mode commun utilise la masse générale pour le bouclage du signal parasite...




Zoom sur cet élément

Les filtres......


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

4/7 : Parasurtenseurs, parafoudre...

Les surtensions

Les surtensions peuvent provenir, pour les pires, de la foudre (jusqu'à 1 TeraJoule) et des décharges électrostatiques à l'opposé pour les plus faibles (quelques Joule).
Une autre origine est la brutale rupture de chargeLiées aux caractéristiques des lignes (inductances...) elles interviennent lorsqu'un fort consommateur est brutalement déconnecté. Faibles en ΔU (par rapport à la foudre ou aux électrostatiques), elles sont d'une énergie moyenne : effet flicker
Effet flicker surtension libération de charge
réseau !

Surtension, enveloppe
Voici la forme moyenne de l'enveloppe d'une surtension, un premier pic suivi d'un amortissement dégressif.
Seuls les parasurtenseur les plus rapides peuvent intervenir dès la violente montée en tension notamment lors du premier front, mais concernant l'absorption de l'énergie totale, seuls quelques uns peuvent l'assurer sans être systématiquement détruits.
Tous les parasurtenseurs se raccordent en parallèle sur l'installation : la tension s'obtient en //. Ils sont toujours précédés d'une protection court-circuit car ils se comportent comme un cct face à une surtension !




Zoom sur cet élément

Protections sur pylônes6 éclateurs de pylone électriques HT

Les pylônes HT Haute Tension sont équipés plusieurs protections :
  • Fil(s) d'équipotentialitéÉquipotentiel = au même potentiel.
    Relier électriquement les pylônes entre eux permet de répartir sur plusieurs poteaux la charge électrique à écouler.
    Par ailleurs ce(s) fil(s) peuvent 'attirer' l'éclair et protéger les phases...
    Fil équipotentiel pylône
    Ici tout en haut
    au sommet
  • ÉclateursLa continuité électrique est assurée par des brettelles alors que les disques de verre (≃ 10 kV pr disque) isolent chaque phase du pylône qui, lui, est relié à la terre. Si la foudre touche une phase, celle-ci va subir une violente différence de potentiel par rapport au pylône.
    Les anneaux à chaque extrémité des isolateurs vont amorcer et décharger ce surplus de tension électrique.
    entre les lignes et le poteau

Pylône électrique éclateur coupelles
Ces éclateursÉclateur gros plan limitent l'évolution des tensions entre phases et terre en les contenant à des valeurs acceptables pour le réseau.
Nous allons voir comment la terre est utilisée en distribution basse tension pour se prémunir des 'potentiels flottantsNon référencé, un élément conducteur (carcasse, fil...) sera soumis à un potentiel non maîtrisé et potentiellement dangereux !'.

NB : Les lignes électriques HTLa Haute Tension utilise des fils nus !
Il existe quelques cas de 20 KV isolé, auquel cas les 3 fils sont tressés
ne sont pas isolées.




Zoom sur cet élément

Éclateur à gaz

éclateurs à gaz
L'éclateur à gaz est basé sur le principe des éclateurs des pylônes électriques, en plus précis. Il est robuste en offrant une bonne durabilité mais reste le parasurtenseur le moins précis (tension maximale avant amorçage) et le plus lent ce qui le rend incapable de protéger une électronique sensible (informatique...)...
Il était installé autrefois sur les lignes téléphoniques (tel le modèle bleu à gauche), les extrémités à la paire torsadée, le milieu à la terre (et donc masse en régime TT domestique) locale des particuliers.
Souvent les 'hotlines' ADSL les ont fait retirer car, à cause de leur capacité parasite, ils ralentissent le débit... Datasheet éclateur.




Zoom sur cet élément

La varistance ou VDR

La varistance ou VDRVoltage dépendance résistance en anglais est devenu un composant très précis et il est très utilisé : lignes électriques ferroviaires, arrivées HT dans une usine et blocs parafoudreBloc parafoudre de tableau électrique :

Bloc parafoudre de tableau
chez les particuliers.
Il existe aussi en tant que composant électronique présent dans bien des alimentations à découpages (ordinateurs, variateurs, filtres blindés, comme les composants bleus à gauche sur la photo...)

VDR varistance, parasurtenseur
Comme le montre la courbeEn ordonnées, vertical : l'impédance,
en abscisse, horizontal : la tension
de droite : il oppose une résistance en vert quasiment infinie jusqu'à sa tension limite, après quoi celle-ci tend vers 0 écrêtant  la surtension, comme le montre le schéma du centre, ! Datasheet varistance.




Zoom sur cet élément

Diode transil

Diodes transil uni et bidirectionnelles
Le transilTransil est proche d'une diode Zener mais optimisé pour une grande rapidité d'action et une énergie absorbée en pointe très élevée, il existe en unidirectionnel et bidirectionnel.
Extrêmement rapide (quelques ns voire ps en unidirectionnel), il est le seul apte à protéger les électroniques sensibles mais sa capacité d’absorption reste limitée ce qui le rend fragile. Idéalement on le complète d'une VDR ou éclateur en amont, au TGBTTableau général basse tension, tableau électrique de la zone, ou de l'habitation pour les particuliers et il protégera au plus prèsIl s'agît typiquement du composant utilisé dans les prises, multiprises, parafoudre et les onduleurs
Prise parafoudre, protège aussi TV
Le voyant s'allume quand la diode transil est en cct, un fusible interne protège l'amont
le matériel sensible.
Le composant se met en court-circuit (interdisant toute tension) :
Un fusible ou disjoncteur est donc obligatoirement placé en amont. Datasheet transil.




Zoom sur cet élément

Comparatif éclateur, varistance, transil

Tableau résumant les principales caractéristiques des différents parasurtenseurs...

  éclateur varistance transil
temps de réaction dizaines de µs à ms dizaines à centaines de ns de quelques ps à ns
énergie absorbée Elevée Moyenne à élevée Faible
tolérance surtension ≃ 50% ≤ 20% < 5%
usage typique distribution... armoire, TGBT... électronique


Le cours connexe sur les bonnes pratiques précise comment installer les parafoudres de tableau de manière efficace !




Zoom sur cet élément

Quel est le seul parasurtenseur...


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

5/7 : Plan de masse, excellent pour contrer le résistif, efficace contre tous !

Mise en évidence de la grande importance de l'équipotentialité !


N'oubliez jamais que la tension est une différence de potentiel, pour qu'une différence existe il faut être soumis à au moins 2 potentiels différents. Les oiseaux peuvent se poser de fil en fil : ils ne sont qu'à 1 seul potentiel à la fois Comme les lignards (travailleurs haute tension sur lignes électriques) qui travaillent au potentiel, ils s'isolent des autres phases, et mettent une combinaison constructrice et surtout pas isolante, pour éviter toute différence de potentiel dans leur corps ! Voir Conseil+ à la fin équipotentialité ! ! La terre ne sert qu'à la protection des personnesCar on a les pieds par terre
Elle est donc fort utile ! Mais pas en CEM ! La preuve ?
Comment font les avions pour voler sans s'écraser lorsqu'il traversent un orage ?
L’équipotentialité est extrêmement importante !
 ou pour évacuer la foudre !




Zoom sur cet élément

Pourquoi un bon plan de masse ?

S'il existait une solution à privilégier, le plan de masse serait indubitablement le grand gagnant !
Pourquoi ? Sur un même plan, fortement conducteur il ne peut exister aucune ddp (différence de potentiel ou tension) ! Tout simplement car :
U = R × I (en continu) U = Z × I
Si R et Z tendent vers 0, exemple une plaque de cuivre, aucune tension ne peut exister entre ses extrémités ni en tout point, ce quel que soit le perturbateur !

R ou Z, résistance ou impédance ?

Tresses de masse CEM
Pour assurer l'équipotentialitéMise au même potentiel et supprimer toute tension :
équipotentialité des masses
, un fil de masse, la cablette de 'terreAttention, la terre n'est pas toujours reliée à la masse (suivant régime du neutre : SLT) et n'est pas un conducteur efficace dans notre cas ! Elle ne sert que de référence pour la sécurité des personnes. En CEM, elle n'a pas beaucoup d'utilité !', donc on corrige : la cablette de masse souvent en 25 mm² ou 35 mm², offre une résistance faible, son impédance Z est par contre élevée car liée à la règle des 1 µH par mètre.

On lui préférera donc en CEM une tresseLes tresses combinent naturellement les 2 avantages : Profil plat et Multibrins !
Tresses CEM masse zoom
de section équivalente pour respecter la norme électrique.
Tresse courte et large
Tresse courte et large : très efficace !




Zoom sur cet élément

Solutions pour un bon plan de masse :

Le maillage des masses :

en multipliant le nombre de liaisons et en assurant des liaisons courtes on baisse l’impédance globale (résistance et inductance) du plan de masse.
Maillage des masses
  • Efficace seulement en BF (50 Hz...), le schéma rouge à gauche n'assure pas une bonne immunité en HF (haute fréquence) et donc en CEM.
  • A droite, la multiplication des interconnexions assurent la mise en // parallèle des liaisons, baissantTant pour les résistances que pour les inductances, la mise en // diminue la résultante :
    Équivalent = constituant / nombre de liaisons
    Vrai pour résistances et inductances et donc pour impédance Z !
    de fait leur impédance !

L'idéal est la cage de FaradayEn plomb pour sa densité, le plomb atténue aussi les rayons X et gamma : ondes très ondes :

enterrée ! Solution utilisée par les militaires ? Pour s'en approcher à moindre frais, on va multiplier les liaisons entre masses, relier l'armature du bâtiment et toutes les parties métalliques (conductrices) y compris structurelles et non électriquesChez les particuliers les liaisons équipotentielles concernent tout conducteur dans la salle d'eau : bondes d'évacuation, huisseries métalliques... (armoires de rangement...) entre elles !
Liaisons entre plans de masse
  • Mauvaise liaison, le minimum imposé en sécurité, totalement inefficace en HF
  • Acceptable si nombreuse tresses pour limiter la distance et l'impédance
  • Excellent, à utiliser pour les chemins de câbles sensibles, on va le voir !




Zoom sur cet élément

Réduction de l'impédance et de la surface de boucle

Mailles serrées ou larges
Le maillage d'un treillis doit être le plus fin possible, il est aussi possible d'utiliser 2 treillis en les décalant et en les soudant ou les reliant le plus souvent possible !
Toujours relier les treillis métalliques à béton à chaque élément de structure conducteur, à des rubans cuivrés avant de couler le béton pour assurer la meilleure des équipotentialités.
Et surtout multiplier les liaisons !

En HF, la résistivité importe relativement peu pour le plan de masse, et donc la nature du matériau (fer ou cuivre ou alu) n'est pas essentielle :
C'est l’impédance qui compte le plus !
L'autre avantage des treillis serrés : la surface des boucles se réduit, sachant que coté électromagnétique, la tension induite est proportionnelle à la surface (flux = B × S).




Zoom sur cet élément

Plaquer les câbles contre les masses !

Câble plaqués sur masses
A gauche en rouge, la catastrophe : boucle de grande surface !
A droite en vert, on a minimisé la surface !
L'optocoupleur : isolement galvanique imparfaitOuverture boucle optocoupleur
Un optocoupleur d'entré automate oppose ≃ 1 pF qui à 1 MHz il oppose donc seulement ≃ 100 kΩ ! Et 1 kΩ à 100 MHz...
Même isolé galvaniquement, un câble doit être plaqué ! Seule la fibre échappe à ce défaut, la distance d'ouverture du circuit n'est pas de quelques mm !
!

Chemins de câbles pour l'équipotentialité :

Cablofil, chemin de câbles CEM
Notons les clinquants métalliques qui assurent une bien meilleure continuité en haute fréquence que la simple cablette, ici dessinée en vert... Une belle réalisation de chemins de câblesChemins de câbles correctement reliés
Arrondi doux et sans rupture, reprises à 90° complètes...
.
Et une très mauvaise équipotentialitéCablofil assemblés avec des isolants...
Equipotentialité assurée par des isolants !
!




Zoom sur cet élément

Masse (terre ? ) propre et masse sale !

La seule solution est l'équipotentialité des masses !
La terre ? Si elle était utile, sauf pour évacuer la foudre, les avions s'écraseraient chaque fois qu'ils croisent un éclair...
Comme ils constituent une cage de faraday, leur potentiel peut changer sans souci, comme l'oiseau peut passer d'un fil à l'autre sans s'électrocuter : il ne fait que changer de potentiel, sans subir de différence de potentiel !
Les appareils électroniques ont tous un plan de masse, feuille d'aluminium voire couche de nickelaérosol nickel conducteur CEMAvec un aérosol au nickel par exemple, on peut apposer une couche conductive sur un boîtier plastique isolant.

Conclusion en images :

Masses maillées industrie
Ci-dessus un schéma correct. Et l'ancienMasses en étoile industrie
Masse en étoile, Z est très élevé favorisant l'apparition de tension et pire, si un câble de capteur vient boucler le tout... Une intensité parasite !
à éviter !

Vidéos plan de masseVidéo, démonstration plan de masse en CEM au dernier bloc savoir : 7.





Zoom sur cet élément

L'équipotentialité des masses est importante e...


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

6/7 : Protéger victimes et museler sources par blindage

Vidéo, mise en oeuvre d'un blindage, liaison avec tresse

  • Importance de la bonne liaison blindage vers masse.
  • Importance de l’unicité et la continuité (opacité, 'étanchéité') d'un blindageVoilà pourquoi on a évoqué la longueur d'onde, si le trou dans le blindage est proche de la longueur d'une antenne, tout le blindage devient fort peu utile !
    λ = vitesse × période et donc λ = vitesse (m/s) / fréquence (Hz)
    !
  • Importance de la qualité du câble blindé et de l’étanchéité de la boite !
Blindage : symétrique ou asymétriqueEn haut la mesure symétrique, à privilégier ; le parasite de mode commun qui circule dans les 2 sens, est supprimé par soustraction !
Mesure symétrique, asymétrique, anti mode commun
En bas la mesure asymétrique, on comprend bien que le blindage n'offre pas une impédance identique au fil 'chaud' : le fil rouge, ainsi les tensions parasites récoltées coté blindage et coté fil actif seront différentes : leur soustraction ne sera pas nulle !
?

Le mode symétrique protège très efficacement du mode commun en l'annulant !
L'asymétrique utilise le blindage comme conducteur actif de masse :
cas défavorable car le câble aller n'offre pas la même impédance que le fil retour (blindage).
Enfin, en BF : il convient d'utiliser un matériau ferromagnétiqueLa basse fréquence, et à l'extrême le courant continu, émet un champ magnétique dont le premier effet est d'aimanter ! Il convient donc d'utiliser un conducteur magnétique, un des meilleurs étant le mu-métal ! L'opacitéEn HF, le moindre 'trou' dans le blindage laisse passer les ondes les plus courtes.
En BF, il faut de la matière pour absorber les ondes plus magnétiques qu’électriques...
Rails blindés et avec écran 2
On constate ci-dessus que les chemins de câbles colorés sont fermés (aluminium non magnétique) et donc étanches (opaques) tandis que la plus basse fréquence utilise un rail en fer (magnétique) zingué sans couvercle, par économie, avec des trous ils ne posent pas de souci à cette fréquence...
compte moins !




Zoom sur cet élément

Ecran et blindage

Boîtes blindées
Le blindage protège du parasite d'où qu'il provienne, à 360° !
L'écran est valable quand tout est statique : bourreau et victime sont stables dans l'espace, auquel cas une simple paroi, cloison, plaque conductrice référencée à la masse sera suffisante pour les séparer!
Les couvercles de boites blindées doivent posséder un chevauchementEmboîtement les rendant quasiment étanches à un fluide, la HF (haute fréquence) étant assimilable à un fluide...
Boîte blindée vissée
et être vissés ou simplement emboîtés mais à contacts multiplesCouvercle boite blindée CEM
Notez les multiples languettes, en cas de déformation, au moins un point par languette sera en contact ce qui met en // les points de contacts, diminuant l’impédance !
!
Il est indispensable d'utiliser des presse-étoupes conducteurs, le diamètre de perçage doit être très inférieur à la longueur :
Presse étoupes blindés




Zoom sur cet élément

De quel coté relier le blindage ?

Nous allons répondre à cette épineuse question, étape par étape, cas par cas !

Câbles de puissance blindés :

Sauf conditions très particulièresJ'ai croisé un cas où l'équipotentialité était tellement mauvaise que le câble, acheminant toute cette dernière, chauffait énormément... :
Des 2 cotés sans hésiter !
Le blindage d'un câble de puissance est suffisamment épais pour offrir une impédance faible et participer à l’équipotentialité générale ! Son inductance elle aussi est faible, l'effet de peauLe blindage étant uniquement autour, tel un tube fin, il n'est pas concerné par cet effet ! est minimal !

Câbles de mesure blindés :

1
2
3
4
Où relier le blindage, câble de mesure
Pourquoi ne pas systématiquement relier le blindage des 2 cotésLes fils de mesure et leur blindage sont de faible section avec une impédance Z assez élevée (pour un conducteur). Si ce blindage vient boucler des masses pas assez équipotentielles, il 'court-circuitera' partiellement (à cause de son Z assez élevé) la tension parasite engendrant une intensité parasite circulant en son sein...
Ainsi le blindage censé protéger les fils de mesure qu'il entoure, se transformera de par sa proximité, en bourreau perturbateur redoutable !
? Maintenant que vous savez pourquoi, nous allons voir ce qui, dans la majorité des cas, est préconisé d'expérience...
Blindage relié des 2 cotés, capteur non isolé
Lorsque le capteurOn le nomme aussi générateur car c'est lui qui crée la ddp (différence de potentiel) de par son impédance !, est relié ou référencé à la masse (exemple une sonde PH qui baigne dans l'élément...), on relie systématiquement coté capteur et lorsque les liaisons sont relativement courtes et/ou l'équipotentialité déjà correcte : des 2 cotés comme sur le schéma ci-dessus.
Liaison longue, blindage relié coté capteur
Si la liaison est trop longue, si le câble participe trop à l'équipotentialité, on ouvrira coté conditionneur / traitement (ampli à droite ici). Comme généralement il faut isoler pour la BF, il peut s'avérer intéressant de shunter la HF avec un condensateur de quelques centaines de pF (à droite en vert) .
A valider au cas par cas.
Capteur isolé, blindage relié coté traitement
Lorsque le capteur est isolé, on relie le blindage coté conditionneur (traitement). La liaison capacitive à gauche ne concerne que des cas très particuliers.




Zoom sur cet élément

Où donc relier le blindage ? ...


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

7/7 : Contacteur : diode de 'roue libre' ou filtrage ?

Expériences avec le contacteur comme perturbateur


Avec nos 3 platinesPlatines sondes en CEM
Torsadée, rapprochée, boucle
, plan de masse puis filtrage du parasite avec diode de roue libre
Diode dite de roue libre (courant continu uniquement !) :
Diode montée à l'envers pour réinjecter la tension électromotrice inverse de la bobine.
Son inconvénient principal (vu en vidéo) : elle ralentit l'ouverture du contacteur !
Effet de la diode roue libre
A gauche sans protection.
A droite avec : la courbe orange montre le ralentissement à l'ouverture, le temps pendant lequel le champ magnétique emmagasiné maintient l'alimentation de la bobine...
et condensateurRéseau RC antiparasite bobine
Le condensateur s'utilise
aussi bien en
courant continu qu'en
courant alternatif.

La résistance en série
R série ≃ R bobine
Lue à l’ohmmètre
.




Zoom sur cet élément

Mesures de perturbation avec variateur de fréquence


Ici nous allons tester avec les 3 platinesPlatines sondes en CEM
Torsadée, rapprochée, boucle
l'influence des choix et procéder au blindage avant d'utiliser, en vidéo réservée aux abonnés, le plan de masse.




Zoom sur cet élément

Suite avec le plan de masse : efficace ici !...


Quiz/Complément réservé aux abonnés :

Je m'abonne !
   ― ― ― ― ― ―
Je me connecte !
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours décodéco Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0
S'abonner, accéder à mon espace membre Personnalisez, customisez, modifiez cette page Tutorat, demande d'assistance Mettre en favoris ce cours Quiz, se tester sur ce cours
< Espace privé, abonnés
Partagez, participez >
Discuter, échanger sur cette page Partager sur Facebook Recommander sur Google+ Discuter sur Twitter 0

L'équipotentialité

Comme vu précédemment le meilleur moyen de s'affranchir des risques liés aux potentiels flottants, (dus à toutes les masses métalliques non référencées), consiste à relier les masses à notre référence : la terre...
Les camions citernes, avant de remplir les cuves, réalisent une liaison équipotentielle avec des raccords anti-déflagrationNotamment en bronze (ATEX) afin d'éviter toute étincelle et donc risque d'explosion ! comme schématisé ci-dessous :
Camion citerne liaison équipotentielle
Les bornes de prise de terre ou masseLa masse c'est la carcasse conductrice (métal...). Notre cuve est dans le sol : elle fait office donc à la fois de masse et de terre ! sont placées en hauteur, éloignées des vapeurs d’hydrocarbures, lourdes : au sol...

Le cas des avions !


Les avions ne peuvent réaliser de liaison avec le solA chaque atterrissage, une liaison équipotentielle est réalisée afin d'éviter tout risque pour les passagers quittant l'avion
Le volume conducteur de l'avion représente une masse bien plus importante et donc une capacité et un risque plus élevés qu'une voiture !
Sachez que les hélicoptères réalisent aussi une équipotentialité en cas atterrissage sur un porte-avion...
...
En vol, un éclair peut traverser un avion, cela n'est pas aussi dangereux que s'il était au sol !

Pourquoi ?
  • L'avion n'est pas en contact avec le sol, à l'instar des oiseaux se posant sur un fil, il peut changer de potentielLe potentiel est relatif, comme on a les pieds au sol, notre référence est le sol et on considère que c'est le 0 !
    Mais quel 0 ? Zéro par rapport à quoi ? A nous, mais le 0 de l'oiseau change tout le temps ! Il peut devenir le potentiel d'une phase lorsqu'il se pose sur un fil !
    !
  • L'avion est lui-même équipotentiel, ainsi s'il change de référence, c'est tout l'avion qui change de valeur et il n'y a pas de différence au seinLes lignards (électriciens qui travaillent au potentiel des lignes HT) sont entourés d'isolants, comme l'avion, mais se vêtissent d'une combinaison conductrice qui empêche toute différence de potentiel dans leur corps ! même de l'avion !
  • C'est donc au moment du décollage et de atterrissage qu'il existe un risque importantEn vol, même si un passager marche dans l'avion, il ne sera pas soumis aux cercles de potentiel car contrairement au sol qui est un conducteur assez moyen, l'avion est bon conducteur et donc U = R × I sera plus faible. Mais surtout, en vol, l'avion est entouré d'isolant donc I est bien plus faible qu'au sol :
    Rappelez-vous que la foudre est le seul cas où le sol, notre terre, devient une des 2 bornes du générateur et pas seulement un conducteur !
    .
L'équipotentialité est essentielle car elle rend toute ddpdifférence de potentiel (tension) est impossible !
Nous verrons à quel point cela est vrai en CEMCompatibilité Électromagnétique
Symboles de terre, masse, équipotentialité, la couleur jaune est généralement respectée...
Symboles d'équipotentialité

Îlots de masse

îlots de masse, plan de masse CEM
Lorsqu'un site est étendu ou qu'il est difficile d'assurer une bonne équipotentialité ; on regroupera les éléments par îlots. L'impédance entre masses d'un même îlot sera faible : treillis (inclus les fers à béton et éléments de structure métallique) voire plaque au besoin. Les liaisons entre îlots devront être multiples pour minimiser l'impédance.

Inductance linéique d'un conducteur

Résistance et inductance filaire linéique
En bleu, un fil de 1 mm², en vert, un fil de 35 mm².
Tout fil conducteur offre une inductance ! Si la résistance d'un fil évolue inversement de sa sectionR (Ω) = ρ × lg / section, il en va tout autrement de son impédance en alternatif du fait de son inductance intrinsèque qui reste
1 µH / mètre à cause de l'effet de peauComme le montre le graphe, 1 mm² ou 35 mm² ne changent pas grand chose à partir de quelques kHz (échelle logarithmique)
Le responsable est l'effet de peau ou effet pelliculaire. En courant alternatif, quand la fréquence augmente, le courant ne circule plus qu'en périphérie, à cause des phénomènes électromagnétiques.
Pour cette raison les fortes sections, même en 50 Hz, sont constitués de tubes creux (économie de matière et de masse) dont la cavité peut, dans des applications particulières, servir pour le circulation d'un liquide caloporteur (de refroidissement).
!
Il est donc préférable de choisir une section platePérimètre et section HF effet de peau
Ci-dessus 2 sections de 20 mm², le périmètre du plat = (10 + 2) × 2 = 24 mm
Le fil rond = π × 5.06 ≃ 16 mm ce qui offre moins de périphérie, il sera donc plus sensible à l'effet de peau, de plus son centre est à 2.503 mm (5.06 / 2) de 'profondeur' contre 1 mm (2 / 2) pour le profil plat...
, des conducteurs multibrinsSpires non jointives et en parallèle multibrins
Les spires sont non seulement pas jointives mais multibrins isolés entre eux afin de limiter l'effet de peau et l'inductance parasite
Les inductances ainsi en // diminuent (L final = L unitaire / nombre de fils)
et dans tous les cas une tresseLes tresses combinent naturellement les 2 avantages : Profil plat et Multibrins !
Tresses CEM masse zoom
.

Recroquevillez-vous lorsque la foudre guette !

Cercles de potentiel et foudre

Tension de pas :



Une légende explique le nom de 'tension de pas' comme liée aux militaires, qui marchant au pas cadencé sous l'orage, auraient été foudroyés alors qu'ils avaient les jambes en action cadencée...
Comme l'explique le dessin ci-contre, seule la personne ayant les pieds joints ne risque rien !

Origine des cercles :



Lorsque l'éclairéclair d'orage Marco se forme, la tension moyenne entre sol et nuage est de 40 MVEt oui ! 40 000 000 Volts en moyenne, avec des records dépassant les 130 MV, une intensité moyenne de 30 kA et jusqu'à 150 kA pour une durée de quelques dizaines de ms, ≃ 100 GW et jusqu'à 1 TJ (1 T = 10^12) et lorsque l'éclair se forme, brisant la rigidité diélectriqueL'opposition à la circulation du courant électrique, la faculté d'isolement....
Un air sec à une rigidité ≃ 3 MV par mètre pour ≃ 20 kV seulement juste avant la formation de l'éclair
de l'air, la tension se répartit dans l'air mais aussi au sol qui subit une 'montéeEn réalité les nuages peuvent être chargés positivement ou négativement par rapport au sol, le sens nous importera peu devant la valeur !' en potentiel qui meurt plus ou moins rapidement en fonction de la résistivité su sol... Ainsi, des 'cercles' de potentiel se forment et toute personne offrant une distance entre ses membresVoir la vache dans le pré qui à cause de la distance entre ses pattes peut décéder sans avoir été directement touchée par la foudre... C'est ainsi que des vaches, des footballeurs qui courent dans un stade... Peuvent être foudroyés par un seul impact ! D'où la légende du bataillon de militaires électrocutés pour avoir marché au pas cadencé sous l'orage... peut être électrocutée...
Par là même, il vaut mieux se tenir recroquevillé que debout pour offrir le moins de distance possible !
La 'règle' est simple : plus l'écart entre nos extrémités est important, plus le risque est grand car plus la tension sera élevée !
Les vaches et la foudre, tension de pas !
Si l'on doit absolument se déplacer, il convient d'effectuer des bonds à pieds joints, comme en cas de câble HT dont on doit s'éloigner !

Terre et équipotentialité en montagne

S'il est bien un lieu où l'orage est fréquent, c'est le sommet d'une montagne...
Souvent constitué de roche, bien moins conductrice que la terre, la mise à la terre devient problématique...
Ici, le grillage fixé par des pieux offre un double effet :
  • maintient mécanique
  • équipotentialité électrique !
Mise à la terre sur rocherMise à la terre sur rocher, avertissement
Mise à la terre sur rocher, zoom

Conseils+, compléments, prérequis :
Equipotentialité
îlots de masse
Inductance linéique
Tension de pas
Équipotentialité sur rocher

Cours connexes recommandés par l'auteur :

Crée le 26 / 06 / 2017, der. màj le 04 / 11 / 2017 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 190 fois ★★★★★
Pas encore de commentaire
Gu5835e07c1389f
https://www.tecnipass.com/cours-electronique.cem-cem.perturbations-cem.solutions QUIFOCUS https://www.tecnipass.com Cx594eadb6423f0
coursactifs