CEM : mode commun, différentiel
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Compatibilité électromagnétique : introduction
Présentation résumée de nos expériences CEM
Introduction en vidéo : expériences en CEM (compatibilité électromagnétique). Le matériel pédagogique qui sera exploité pour réaliser nos expériences dans nos cours est dévoilé ici.
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, interférences, 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)
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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) !
Bourreau et victime potentiels...
Commençons par une évidence :
Un parasiteLe mot institutionnel est 'perturbation' ou interférence, 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 !
C'est l'impédance (Ohm) qui défini la victime !
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'impulsion
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 !
Signaux perturbés
Nous allons voir ensemble comment un signal parasite parvient à s'immiscer dans le signal utile suivant leurs fréquences respectives créant des interférences...
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)
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...
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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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)
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...
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 !
Transmission 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.
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... !
Transmission 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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Cours extrait du stage : CEMINIT
Stage : CEMINIT
CEM Perturbations
