L'équipotentialité

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 :

R ou Z, résistance ou impédance ?

Pour assurer l'équipotentialitéMise au même potentiel et supprimer toute tension :
, 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 !
de section équivalente pour respecter la norme électrique.

Tresse courte et large : très efficace !

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.

• 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.
• À droite, la multiplication des interconnexions assure 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 (liaisons suffisamment espacées) et donc pour impédance Z ! de fait leur impédance !

L'idéal est la cage de FaradayEnceinte conductrice continue (cuivre, acier...) qui bloque champs électriques et ondes.
Les abris militaires y ajoutent du plomb, mais c'est pour les rayons X et gamma, ondes très courtes : une autre protection ! :

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 !

• Mauvaise liaison, le minimum imposé en sécurité, totalement inefficace en HF
• Acceptable si nombreuses tresses pour limiter la distance et l'impédance
• Excellent, à utiliser pour les chemins de câbles sensibles, on va le voir !

Réduction de l'impédance et de la surface de boucle

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 côté électromagnétique, la tension induite est proportionnelle à la surface (flux = B × S).

Plaquer les câbles contre les masses !

À gauche en rouge, la catastrophe : boucle de grande surface !
À droite en vert, on a minimisé la surface !
L'optocoupleur : isolement galvanique imparfait
Un optocoupleur d'entrée automate présente ≃ 1 pF qui, à 1 MHz, n'oppose donc que ≃ 160 kΩ ! Et ≃ 1.6 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 :

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 câbles
Arrondi doux et sans rupture, reprises à 90° complètes....
Et une très mauvaise équipotentialité
Équipotentialité assurée par des isolants ! !

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 nickelAvec un aérosol au nickel par exemple, on peut apposer une couche conductive sur un boîtier plastique isolant.

Conclusion en images :

Ci-dessus un schéma correct. Et l'ancien
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 masse au dernier bloc savoir : 7.