LA COMPATIBILITE ELECTRO-MAGNETIQUE

DEFINITIONS :

MODE DIFFERENTIEL : façon habituelle de transmettre les signaux. Le courant se propage sur un conducteur et revient sur l’autre. La différence de potentiels se mesure entre les conducteurs.
MODE COMMUN : mode parasite. Le courant se propage dans le même sens sur tous les conducteurs et se referme par rapport aux masses. Les perturbations hautes fréquences se couplent efficacement sur les câbles.

TYPE DE COUPLAGE 

-COUPLAGE PAR IMPEDANCE COMMUNE : L’impédance des conducteurs n’étant jamais nulle, une circulation de courant dans un câble provoque une différence de potentielles entre les deux extrémités de ce conducteur.

-COUPLAGE CHAMP A CABLE : Un conducteur rectiligne soumis à un champ électrique collecte du courant. Les câbles se comportent comme des antennes de réception et donc supporteront des courants parasites.

-COUPLAGE CHAMP A BOUCLE : Un champ magnétique variable dans une boucle induit une différence de potentiel. Ce phénomène va être particulièrement critique pour les boucles de masse.

DIAPHONIE

-LA DIAPHONIE INDUCTIVE : La circulation d’un courant sur un câble génère autour de lui un champ magnétique qui induit une tension parasite dans les boucles voisines.

-LA DIAPHONIE CAPACITIVE : La différence de potentiel entre un conducteur et son environnement génère un champ électrique qui va injecter des courants parasites dans les conducteurs voisins.

NOTA : Dans les deux cas la diaphonie de mode différentiel est négligeable. Par contre les couplages par diaphonie en mode commun sont sévères.

GENERALITE :

La compatibilité électromagnétique est définie par l’aptitude d’un équipement à fonctionner de façon satisfaisante dans son environnement électromagnétique, et sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques intolérables pour d’autres équipements.

La génération des perturbations des équipements voisins sous formes de perturbation conduites ou rayonnées.
La sensibilité à des sources extérieures qui peuvent le perturber en conduction ou en rayonnement.
Ce document est destiné à une utilisation pratique sur site, en donnant des schémas de câblages simples permettant de limiter les phénomènes de perturbations

TERRE ET MASSES :

Les équipements et systèmes électroniques modernes fonctionneront correctement si aucune différence de potentiel n’apparaît entre leurs références. C’est la notion d’équipotentialité.

Mais à la différence de la sécurité des personnes qui demande une équipotentialité en basse fréquence, les équipement électroniques nécessitent une équipotentialité satisfaisante jusqu’à des fréquences très élevées.

La valeur de la résistance de terre n’est pas critique, c’est l’équipotentialité des masses qui est un paramètre essentiel.

	ATTENTION : L’optimisation des masses ne peu en rien se substituer au câblage de la terre de sécurité qui reste OBLIGATOIRE !
	ATTENTION : Les équipements échangeant des informations doivent avoir leurs masses interconnectées

En pratique, la réalisation d’une masse équipotentielle est difficilement réalisable puisqu’un câble présente, en haute fréquence, une impédance élevée.

LES CABLES ET LEURS CABLAGES :

CLASSIFICATION DES CABLES :

Catégorie 1 : Câbles analogiques à Ces signaux sont sensibles.

Catégorie 2 : Câbles numériques à Ces signaux sont sensibles et perturbateurs pour la cat. 1.

Catégorie 3 : Câbles de relayage à Ces signaux sont perturbateurs pour la cat. 1 et 2.

Catégorie 4 : Câbles d’alimentation à Ces signaux sont perturbateurs pour la cat. 1 et 2.

REGLES DE CABLAGE

Règle 1 : Le conducteur aller et le conducteur retour doivent toujours rester voisins.

Règle 2 : plaquer toute liaison contre des structures équipotentielles de masse afin de bénéficier d’un effet réducteur de haute fréquence.

Règle 3 : Sur blinder les câbles sensibles et les câbles bruyants. Ce blindage doit être raccordé à la masse aux deux extrémités.

Règle 4 : Ne regrouper dans un même câble que les paires d’une même catégorie.

NOTA : Les lignes numériques sont séparées entre elles par un fil au zéro volt afin de minimiser la diaphonie.

Règle 5 : Il est déconseillé d’utiliser un même connecteur pour des liaisons de catégories différentes

Règle 6 : Tout conducteur libre d’un câble numérique de circuit de relayage et d’alimentation doit être systématiquement raccordé à la masse des châssis aux deux extrémités.

Règle 7 : Utiliser des câbles blindés pour éviter la diaphonie entre câbles.

Règle 8 : Eloigner les câbles perturbateurs des câbles sensibles (30 cm suffisent.)

Règle 9 : Ne pas faire cohabiter dans un même câble des petits signaux et des alimentations perturbatrices.

Règle 10 : Les câbles d’alimentation n’ont pas besoin d’être blindés s’ils sont filtrés.

LES EFFETS REDUCTEURS :

On appelle effet réducteur un système de câblage qui permet de réduire les couplages sur les câbles.

Toute structure de masse apporte un effet réducteur.

CHEMIN DE CABLES :

Un chemin de câble type dalla marine permet un effet réducteur d’environ 50 entre 1 et 100Mhz. D’autre part, on observe à l’intérieur du chemin de câble des zones d’ombres. Lorsqu’un câble se trouve dans cette zone il ne perturbe plus ou par réciprocité, il ne voit plus de perturbation.

zone d’ombre

ATTENTION : L’effet réducteur d’une structure n’est possible que si cette dernière est raccordée aux masses. Une liaison filaire de 10cm fait chuter l’efficacité d’au moins un facteur 5

Les câbles non blindés doivent être placés dans les zones d’ombres

Les câbles blindés doivent être placés au centre du chemin de câble.

CABLAGE INTERNE A L’ARMOIRE :

ATTENTION : Veiller à câbler systématiquement fil aller et fil retour proche l’un de l’autre. Utiliser au maximum les effets réducteurs à l’intérieur de l’armoire. Plaquer les câbles perturbateur contre la grille de montage ou contre la tole.

FILTRAGE :

L’efficacité en haute fréquence d’un filtre secteur est plus conditionnée par son montage que par son schéma électrique. Trois erreurs sont à éviter :

Mise à la masse du filtre par une liaison filaire.

Diaphonie entrée/sortie en regroupement des câbles.

Rayonnement entrée/sortie des câbles.

ATTENTION : Tous les circuits selfiques coupés par un contact sec sont très perturbateurs.

Lors de l’ouverture du contact, des réamorçages avec des fronts de montée très rapides (5ns) apparaissent aux bornes des contacts. Le câble est alors « secoué » en mode commun et risque de polluer tous les câbles voisins par diaphonie.

Toute charge inductive doit être dotée en parallèle d’un limiteur de surtensions à l’ouverture.

LE BLINDAGE DES CABLES :

Les câbles à blindage feuillard sont trop fragiles pour l’industrie, choisir un blindage à simple tresse. Son effet réducteur peut atteindre quelques centaines à partir du MHz si les connexions de l’écran sont convenables.

Le raccordement du blindage détermine l’effet réducteur en haute fréquence.

Lors d’un raccordement sur bornier, la queue de cochon doit être la plus courte.

RACCORDEMENT A UNE EXTREMITE : Un raccord unilatéral empêche les courants basse fréquence de circuler sur la tresse. A partir de la fréquence de résonance du câble, l’efficacité de l’écran disparaît. En haute fréquence, ce type de liaison est inefficace.

RACCORDEMENT AUX DEUX EXTREMITE : Un raccord bilatéral permet de se protéger contre les perturbations les plus sévères : Le mode commun haute fréquence.

Même à la fréquence de résonance l’écran reste efficace. Le seul problème est qu’en basse fréquence un courant circule sur l’écran. Ce courant va générer un bruit : La RONFLETTE.