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Origine de la CEM, causes, couplages

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1/4 : Compatibilité électromagnétique : introduction

Présentation résumée de nos expériences CEM





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C'est quoi la CEMCompatibilité électromagnétique ?

La CEM, compatibilité électromagnétique, est la capacité d'un équipement à fonctionner de manière satisfaisante dans son environnement électromagnétique sans lui-même apporter de perturbations nuisibles pour ce voisinage.

La réciprocité est essentielle :

  • Cet équipement ne doit pas se comporter en bourreau (source perturbatrice)
  • Cet équipement ne doit pas subir son environnement et devenir victime (perturbé)
Perturbations d'un variateur MLIVéhicule, moteur perturbe poste radio
Logo CE
Le logo CE, précise le respect de normes européennes notamment en terme de sécurité, il n'est pas le diminutif de compatibilité électromagnétique. Par contre l'application du logo CE inclue la CEM comme un des constituants normatifs (depuis le 1° janvier 1996).
Les automobiles modernes, avec le multiplexageVoir cours connexe en fin : Découpage Numérique, dernier chapitre, sont aussi sujettes à des risques de dysfonctionnements (et peuvent devenir victimes) !




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Bourreau et victime potentiels...

Commençons par une évidence :

Un parasiteLe mot institutionnel est 'perturbation', j'utiliserai alternativement les 2, un parasite, c'est quand même assez parlant :-) ! peut-il faire tourner un moteur électrique d'une puissance de 100 kW ?
Assurément non, sauf... sauf s'il est piloté par un variateur ; variateur contrôlé lui, par un signal très faible et donc sensible...

Le point de basculement est donc coté victime potentielle : l'impédance !
Une LED, pour laquelle il suffit de quelques mW pour commencer à s'allumer sera facile à perturber, à l'opposé un projecteur halogène de quelques dizaines voire centaines de Watts ne s'allumera pas avec des parasites !

Est-ce la tension ? Non : L'électricité statique représente plusieurs dizaines de kVEn marchant sur un sol synthétique, en quittant un pull acrylique ou simplement en fermant la porte de l'auto...
On génère jusqu'à 100 kV et plus !
!
De quoi détruire des composants sensiblesLa tenue des travailleurs en industrie de fabrication électronique est faite de coton (antistatique), de chaussures conductrices (pastille de carbone dans la semelle) tandis que le sol est aussi chargé de carbone pour équipotentialiser le tout !
Par là même, on se munit d'un bracelet conducteur relié à la masse pour souder les composants...
N'allez surtout pas dans une armoire TGBT ainsi équipé !
,
(MOSFET...), mais pas assez pour allumer la lampe à filament ! Est-ce l'intensité ? Réponse mitigéeNotamment lorsque les impédances sont communes, nous le verrons, les variations d'intensité ont toujours un impact, quelle que soit ne niveau de tension..

C'est la puissance (Watts) qui définit le bourreau
C'est l'impédance (Ohm) qui défini la victime !

Importance de la perturbation en fonction de l'impédance
Le parasite en rouge engendre un impact bien moindre à droite, orange, sur l'impédance basse ; qu'à gauche, jaune, sur l'impédance haute !
La MLI, modulation de largeur d'impulsionMLI
Ici la partie positive d'une alternance MLI
, est un signal émanant de tous les variateurs pour moteurs alternatifs, ainsi que dans une moindre mesure des alimentations à découpage, c'est un bourreau fréquent !




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Signaux perturbés

Nous allons voir ensemble comment un signal parasite parvient à s'immiscer dans le signal utile suivant leurs fréquences respectives...

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Parasite ballast HF, ronflette 50 Hz
En haut, en violet : le parasite le plus ancien, souvent caractérisé par une ronflette 50 Hz audible dans des haut-parleurs... Cette perturbation émane de tous les câbles, transformateurs, moteurs... Tous récepteurs raccordés sur le réseau électrique.
Autre exemple, un autre parasite, en bas en marron n'ayant pas d'origine électronique est celui émis par le ballast des tubes fluorescents, 100 fois par seconde (en 50 Hz ou 120 en 60 Hz)
Superposition HF à signal propre BF
En vert, le signal propre à transmettre, il est de basse fréquence et évolue lentement.
En rouge, le parasite, il est haute fréquence.
En marron, la résultante, le signal reçu par le récepteur une fois que le parasite a fait son oeuvre...
Ronflette 50 Hz enveloppant signal utile : effet d'enveloppe
En vert, le signal à transmettre, ici des impulsions numériques binaires à haute fréquence.
En rouge, la ronflette basse fréquence parasite (50 ou 60 Hz)
En bas en vert avec pointillés rouges, le signal perturbé...
La basse fréquence peut aussi perturber !




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Transmission en mode différentiel

Transmission de parasites en mode différentiel
Le mode différentiel, représenté ici par les flèches rouge et le petit i est le plus facile à comprendre, mais aussi le plus rare à subir, car simple à éviter donc généralement résolu !
Comme pour le signal utile, il circule en aller-retour.

Transmission en mode commun

Transmission parasites en mode commun
Cette fois, le signal parasite i circule dans la masse via les capacités parasitesEntre les masses des appareils et la masse du bâtiment, celles des autres appareils (inclus toute partie métallique y compris structure, table, armoire, fers à béton...) et se partage (ici représenté i / 2) entre les brins actifsIci 2 fils : donc i / 2, avec 3 fils : i / 3, avec 10 fils : i / 10... !




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Cochez en vert les affirmations exactes...


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2/4 : Mais ça se transmet comment ? Couplages inductif, capacitif, résistif !

Vidéo inductance et impédanceImpédance Z à plusieurs fréquences différentes :
F réseau, F MLI, F proche de la commutation des transistor IGBT de variateurs
d'un fil et de 2 spires différentes


Voilà pourquoi les 'queues de cochon' sont à proscrire définitivement, on ne laisse pas du 'mou' pas de spires sur un fil ou câble (même si concernant un câble blindé, l'effet est généralement négligeable) !
En rappel le triangle des impédancesTriangle des impédances
On constate clairement que lorsque Lω augmente, R devient de plus en plus négligeable et Z tend à évoluer vers Lω
.




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Couplage inductif

Les ondes électromagnétiques ? La radio, la TNT le réseau 4G, sont accessibles par ce biais ! Les perturbations électromagnétiques sont des ondes de même nature, et d'ailleurs : le téléphone n'a t-il jamais perturbé votre autoradio juste avant de sonner ?

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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 : 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 :
Périmètre = (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) seulement pour le profil plat...
L'effet pelliculaire sera donc bien moindre !
, des conducteurs multibrinsSpires non jointives et en parallèle multibrins
Les spires ne sont pas jointives et multibrins isolés entre eux afin de limiter l'effet de peau et l'inductance résultante
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
.
Conditions de couplage inductif
A gauche en rouge, des fils // (parallèles), H↗ représente le champ de mutuelle induction, les fils se comportent comme un transformateur de rapport 1 : 1Une spire, une spire car les fils même rectilignes finissent bien par se reboucler quelque part (base du circuit électrique) formant ainsi une spire...
Cela va mieux en le précisant : l'efficacité est moindre qu'un vrai transformateur :-)
, le primaire étant le perturbateur ou bourreau (la plus puissant), le secondaire la victime (le plus faible).
Par contre à droite en vert, les fils sont perpendiculaires (90°), l'induction mutuelle est nulle (Connexe électromagnétisme pour mémoire).
Delta I Delta t parasite inductif
De par les lois sur l'électromagnétisme , l’importance de la tension E parasite induite : E = – LL'inductance mutuelle qui n'est qu'estimable × (ΔILes variations d'intensité dont l'amplitude est connue ! / Δtt, la période du signal parasite) ou E = – L × ΔI × ff, fréquence du signal parasite (ex : MLI du variateur). Si l'inductance L n'est pas vraiment quantifiable ou mesurable, on peut avoir une idée de son importance avec les surfaces de boucles et la proximité du voisinage entre bourreau(x) et victime(s)...
Enfin il existe 3 principaux modes de couplage :
filInduction parasite sur un fil
C'est le principe de l'antenne. Le champ magnétique reçu va engendrer le parasite. On pourra y remédier en intercalant un écran conducteur (comme lorsque l'on passe sous un tunnel), ou en plaquant le fil contre une masse métallique (formant condensateur).
, boucleInduction parasite sur une boucle
C'est un peu le principe du transformateur. On y remédie par blindage, en plaquant les boucles contre une masse métallique... Et lorsque c'est possible en réduisant le surface de la spire ! (cela diminue le flux : B.S).
et diaphonieDiaphonie entre spires : induction mutuelle
La boucle perturbatrice est naturellement formée par le(s) générateur(s) et son (ses) récepteur(s).
La boucle perturbée se forme de la même manière. La tension induite E = –M.(ΔI/Δt). M pour Mutuelle inductance. On pourra éloigner les boucles, les réduire ou torsader les fils, on y reviendra !
.




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Vidéo mise en évidence du couplage capactitif


Ici l'efficacité de l'éloignement est évidente, l'absorption du fil de masse aussi, le torsadage ne fonctionne que sur l'inductif. Les solutions seront reprises dans le cours connexes sur le plan de masse.




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Couplage capacitif

L'isolant est son allié ! Le champ électrostatique vous est inconnu ?
Il est pourtant responsable, avec son champ électrique, électrostatique, du principe des fours à micro-ondes, des machines à souder les platiques...

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Capacité parasite entre fils
Capacité parasite châssis masse
Que ce soit entre fils prochesTout est lié aussi à la fréquence, mais on considère qu'au delà de 30 cm de distance, pour les fréquences industrielles, l'effet capacitif devient moindre.
On y reviendra avec la longueur d'onde
ou chassis par rapport à la masse, une capacité parasiteProportionnelle aux surfaces (lignes pour des fils) en vis à vis, inversement proportionnel à la distance les séparant (isolant), d'où les 30cm... se forme.
Elle est responsable d'un champ électrostatique en cas de variations de tensionC'est la tension qui charge une capacité traversée par une intensité I.
C'est une intensité qui induit un champ magnétique dans une inductance soumise à une tension...
!
Delta U delta t parasite capacitif
L’importance de l'intensité I parasite induite :
I = CLa capacité parasite entre conducteurs ne peut que s'estimer... × (ΔULes variations de tension dont l'amplitude est, elle, connue ! / Δtt, période du signal parasite) ou I = C × ΔU × ff, fréquence du signal parasite (ex : MLI du variateur). Si la capacité C n'est pas vraiment quantifiable ou mesurable, on peut estimer son importance avec les surfaces en vis à vis et la proximité du voisinage entre bourreau(x) et victime(s)...
Fil masse intercalé nappe, semi blindage
Si le blindageCâbles de puissance blindés :
Câbles blindés de puissance
est la solution ultime, il reste plus onéreux.
Alternative en exemple : à la fin du XX° siècle les fabricants ont augmenté la fréquence des nappes (fils en //, photo en haut) pour disques durs informatique en intercalant un fil de masse entre chaque fil de donnée ou adressage (à partir de l'UDMA66) réalisant ainsi un écran entre fils ; un semi-blindage...
Sur les circuits imprimés on entoure la piste sensibleBlindage autour piste circuit imprimé
Ici à droite, la piste est bien entourée de masse...
Circuit imprimé semi blindage masse
d'un plat et large plan de masse....




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Couplage résistif !

Le seul qui fonctionne aussi en courant continu (lisse) ! Couplages inductif ou capacitif exigent un Δ, une variation et ne sont donc possible qu'en courant alternatif ou unidirectionnel impulsionnelUnidirectionnel : un seul sens, impulsionnel tel le rapport cyclique, toujours positif et variable tel que ci-dessous :

Courant impulsionnel rcy
ainsi qu'avec un signal redressé mais non ou mal filtréRedressé non filtré en rouge, peu ou mal filtré en bleu
Redressé non filtré en rouge, peu ou mal filtré en bleu
.
Pour revenir au résistif, voici un schéma :

Résistance, impédance commune
En violet une partie conductrice commune (masse généralement) formant une impédance commune. Ainsi le circuit de puissance en rouge, via V le variateur MLI, va créer une chute de tension dans le fil violet, fil commun. A cause de son impédance Z (addition vectorielle de R et L fil), cette chute de tension va s'ajouter au signal utile du capteur C. Cette tension sera amplifié par A et traitée par T engendrant ainsi un risque d'erreur...
A cela, 2 solutions :
  1. L'ancienne valable en BFMasses en étoile
    N'offrir qu'un seul point de liaison pour toutes les masses (masses en étoile). Toutes les masses convergent en un seul point, évitant les impédances communes. Délicate en pratique, hormis les petites installations (1 seul point de contact), cette solution fonctionne en BF ou en continu.
    Historiquement c'était la plus usitée, je l'ai avantageusement exploitée dans des ampli audios... Mais en industrie, vu les distances, cette solution avec toute l'électronique devenue omniprésente est rendue caduque !
  2. la nouvelle préférable en HFImpédance commune quasiment nulle : le plan de masse
    Le fil violet à laissé place au rouge épais représentant un plan de masse, la solution idéale !
    Exemple le châssis conducteur d'un élément si les liaisons entre différents éléments sont courtes, multiples et constituées de tresses.
    Ainsi l'impédance tend vers 0 : U = Z(0+) × I.
    . Ex : îlots de masse en Conseil+




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Les parasites se propagent exclusivement :...


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3/4 : Perturbateurs : des exemples concrets !

Le cas du convertisseur de fréquence !


Pourquoi découper ainsi le signal ?

On sait reproduire une sinusoïde fidèle mais celà implique de dissiper en chaleur toute la puissance qui n'est pas envoyée au moteur lorsque le signal n'est pas au maximum... ...C'est à dire presque tout le temps !
Imaginez : 50% environ de la puissance perdue et autant de chaleur donc à dissiper : aucun intérêt !

C'est pour cela que le convertisseur, comme aussi les onduleurs et les alimentations à découpage 'hachent' le signal et fonctionnent en Tout Ou Rien (TOR) !
Le rendement des meilleurs convertisseurs dépasse les 90%.
Notons aussi que les moteurs à balais génèrent des parasites au niveau du collecteurParasite à chaque transition sur rotor
C'est pour cette raison qu'un petit condensateur est soudé en // sur le collecteur
Concerne les moteurs universels et à courant continu avec balais (charbons)
!




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Surtension inductiveEnregistrement des surtensions du contacteur de la vidéo
Surtensions sans protection à gauche, puis en minimisant le couplage (4 cm), enfin avec diodes puis condensateur à droite. Le cours prochain mettra en exergue les solutions !
, contacteur, en expérience vidéo


E ≃ Lorsque le poussoir ouvre le circuit, c'est l'air qui interrompt la circulation.
Or l'air est réputé isolant donc sa résistance tend vers l'∞
× I ⇒ E ≃ ∞
La loi d'Ohm permet de rapidement estimer la femforce (contre) électro-motrice, la loi de Lenz permet de la calculerSi l'on connait le flux ou l'inductance L et I (L = Φ / I) et le temps d'ouverture
E = - ΔΦFlux Φ = L [(Nspires × µ0 / Lg) × µr × surface embrassée] × I
passe d'une valeur L liée à la bobine à 0 quand on ouvre le circuit !
/ ΔtC'est le temps d'ouverture du poussoir, il tend vers 0, quelques dizaines, centaines de µs... (10^-6) donc E = ΔΦ / 0+ ⇒ E ≃ ∞

Dans tous les cas ; la tension ainsi générée est très élevée !





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Le tube fluorescent possède un ballast...


En autre exemple, voici tracée sur un enregistreurenregistreur de surtension contacteur d'instrumentation la surtension du contacteurEnregistrement des surtensions du contacteur de la vidéo
Surtensions sans protection à gauche, en minimisant le couplage (4 cm), avec diodes puis condensateur. Le prochain cours présente les différentes solutions !
!




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La CEM existe aussi en 50 Hz !


Eviter tout fil, à cause de son inductance propre1 µH par mètre pour tout fil !, faisant l'aller-retour avec le condensateur.
La règle : 2 fils par borne du condensateur : 1 aller et 1 retour !




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La foudre : LA perturbation majeure !

Champs proche et lointain, lambda sur 2 piLa foudre, génère une tension grimpant jusqu'à 130 000 000 V pour une intensité jusqu'à 150 000 Ampères. D'une durée moyenne de quelques ms, elle est constituée de salves d’impulsionsSalves d'impulsion surtension foudre
En rouge, les salves d'impulsions ≃ 1 µs, équivalent à 1 MHz, en pointillés gris : l'enveloppe d'une durée de quelques ms (millisecondes)
dont le temps de montée est ≃ 1 µs.
Sa puissance moyenne est ≃ 100 GWGigaWatt = 10^9 Watt ou 1 million de kW ! pour une énergie ≃ TJTeraJoule = 10^12 Joule ce qui équivaudrait à ≃ 300 000 kWh !, ainsi, la foudre est de loin la perturbation majeure !

La tension dans l'air avant un éclair peut atteindre 20 kV par mètre.
Ainsi, un être humain mesurant ≃ 1.8 m peut subir jusqu'à 35 000 Volts entre la tête et les pieds !
Ceci explique les électrocutions dues à l'orage. Pour imager cela, voir la tension de pas (en Conseil+).
Dans le cours suivant, solutions CEM, nous découvrirons comment essayer de s'en prémunir !

Longueur d'onde, champ proche et lointain

Le champ proche, est la zone la plus proche du perturbateur : celle où le champ électrique, lié au couplage capacitif, est prépondérant. Comme nous venons de la voir avec la tension de pas, il peut s'avérer dangereux instantanément pour l'homme... Le parasite n'est alors pas le premier souci !
Autre exemple : le téléphone portable GSM que nous utilisons collé à l'oreille nous soumet lui aussi à un champ proche et donc électrique. Si ne présente pas de risque d'électrocution, il peut à moyen terme engendrer d'autres conséquences... Mais... Rien n'est établi ! ?
Le champ lointain est la zone ou l'inductif, le champ électromagnétique, prend le dessus. Cela concerne les ondes radio et toute les transmissions radioélectriques (Wifi, TNT, VHF, GSM...).
Lambda λ est la longueur d'ondeLa longueur d'onde est la distance parcourue par un signal pour rebondir, c'est à dire pour retrouver son amplitude et son sens de départ. C'est donc la distance parcourue en 1 période. Pour calculer cette distance, il ne reste qu'à connaître la célérité (vitesse) du signal., dont la valeur est liée à la célérité d'une onde, 300 Mm/s≃ 300 000 km par seconde soit en USI :
≃ 300 000 000 m/s, la vitesse de la lumière
, ainsi qu'à la fréquence de l'onde : λ = vitesse × période et donc λ = vitesse (m/s) / fréquence (Hz).
Exemple la radio FM : 300 000 000Vitesse de propagation / 100La bande FM va de 88 à 108 MHz, donc ≃ 100 en moyenne = 3 mètres. Ainsi, à proximité d'un émetteur FM, le champ électrique est prépondérantAprès il s'amenuise mais ne disparaît pas ! jusqu'à : 3 m / (2 × π) ≃ 0.48 m, d'où les 30 cm requis au minimum pour les fréquences les plus présentesLes temps de commutations des appareils industriels : variateurs, alimentations à découpage..., voir la norme IEC, NF EN 61537.
Pour info, on utilise λ pour le calcul de la longueur des antennes réceptrices (calées à 1/2 ou 1/4 d'onde généralement)
A retenir : nous verrons dans le cours sur les solutions comment lutter efficacement contre le champ électrique, le champ proche : le plus violent !





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Définissez des perturbateurs potentiels...


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4/4 : Nos chers conducteurs, composants et produits si imparfaits !

Déformation du réseau sinusoïdal

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Signal redressé double alternance
99% des appareils électroniquesAlimentations d'ordinateurs, appareils hi-fi, TV, chargeurs de téléphones et autres... incorporent de nos jours une alimentation à découpage ! Ces alimentations déforment le réseau, nous allons le voir mais commençons par ce constat :
En bleu le signal filtré par des condensateurs après redressement double alternance d'un courant monophasé (marron hachuré)
Temps de travail réseau et condensateur double alternance filtré
Comme le démontre ce graphe, le condensateur ne sollicite le réseau R que lors des temps R en rouge, pour sa charge. Le reste du temps en vert, le condensateur C restitue son électricité à l'alimentation !
Intensité appelé filtrage monophasé double alternance
Le réseau n'est sollicité que pendant le très court temps en orange.
Cela provoque une pointe d'intensité I en rouge très brusque et élevée, générant des harmoniques (fréquences plus élevées que la source, ici 50 Hz ou 60 Hz) dues à la vitesse de montée de I. Harmoniques ⇒ parasites, perturbations !
Comparaison formes I, surfaces maximaux
Allure des intensités
  • Avec une intensité de charge en rouge, I sollicité uniquement lorsque U est maximum : cas réel
  • Avec un I idéal en vert, si la charge était répartie sur toute l’alternance... Cas idéal !
Les surfaces en verte et en rouge à droite sont identiques, l'énergie est la même.
Mais la conséquence sur la sinusoïde du courant des réseaux électriques est une déformation notableSinusoïde écrasée par charge capacitive lorsque U est maxi
En pointillés verts, la courbe idéale. En rouge, une courbe réelle telle que disponible partout où ne ne choisit pas correctement ses équipements...
...




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Correction par filtre actif et passif FPC, CFPFactory Power Correction ou Correction du Facteur de Puissance, à ne pas confondre avec le cosinus phi ! Ici on limite une déformation, il n'existe pas de déphasage temporel !

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PFC actif synoptique
Le synoptique ci-dessus représente le FPC actif qui comporte 4 éléments :
  1. R : le redresseur avec son traditionnel pont de diodes
  2. E : l'élévateur sollicité en début et fin d'alternancePFC pilotage de l'élévateur
    En marron, pointillés du haut : les alternances redressées
    Au milieu, en bleu : le pilotage de l'élévateur
    En rouge, en bas : la tension double alternance en sortie de l'élévateur !
    Notez qu'on est proche du maxi pendant la majorité du temps !
  3. F : le condensateur de filtrage
  4. D : l'alimentation à découpage
Comparaison des signaux PFC actif et passif
En rouge I sans correction du facteur de puissance (FPC/CFP),
En violet avec un PFC passif économique constitué d'un filtre LCPFC passif, schéma
Tout simplement en amont du redresseur
.
En vert le signal issu du FPC actif que l'on vient de voir ensemble !
Les alimentations à découpage sans PFC sont vivement déconseillées et à terme elles seront interdites, elles concernent les produits < 50 €...
Les alimentations à filtre FPC actif sont souvent > 100 € (tarif 2018)




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Limites en fréquence d'un condensateur !

Dans cette vidéo, le condensateur est en série avec la résistance. On observe l'évolution de l'impédance en appliquant un signal sinusoïdal évoluant en fréquence.
Rouge : tension aux bornes du condensateur, Bleu : tension aux bornes de la résistance


Limite HF d'un condensateur

Outre l'inductance des 'pattes' de condensateurs comme représenté ci-contre, l'inductance due à la spirale des modèles cylindriques, proche d'une bobine, est responsable de la limiteZ passe de capacitif à inductif vue dans la vidéo :

Incapacité de maintenir sa caractéristique physique de condensateur à partir d'une certaine fréquence...




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Limite en fréquence de l'inductance d'une bobine

Dans cette vidéo, la bobine est en série avec la résistance. On observe l'évolution de l'impédance en appliquant un signal sinusoïdal évoluant en fréquence.
Rouge : tension aux bornes de la bobine, Bleu : tension aux bornes de la résistance
Limite HF d'une inductance

Toute bobine est constituée de spires jointives électriquement isolées par un simple vernis isolant.
L'inductance de chaque spire devient minoritaireZ passe de inductif à capacitif HF sur la capacité parasite formée entre 2 spires à partir d'une certaine fréquence...

C'est pour cette raison que les spires des inductances conçues pour de hautes fréquences ne sont pas jointivesSpires non jointives et en parallèle multibrins
Les spires ne 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)
!




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Conséquences de c...


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Hacheur de tension

Agissez sur le curseur pour ajuster la consigne (en pointillés larges noirs). Vous verrez la largeur du signal en bleu passer de 0 à 100%. Ce signal est simplement obtenu en comparant un triangle ou ici rampe en pointillés verts à la consigne (exemple 0 à 10 Volts).

50%

La MLI/PWM

Reconstitution d'une pseudo-sinusoïde

Le curseur règle la consigne U (tension)
50%

Jouez avec le curseur sous la sinusoïde

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.

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 !

Conseils+, compléments, prérequis :
Hacheur rapport cyclique variable
MLI PWM sinusoïdale
îlots de masse
Tension de pas

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Gu5835e07c1389f
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