Systèmes d’entraînement \ Systèmes d’automatisation \ Intégration de services \ Services Pratique de la technique d'entraînement Les systèmes d'entraînement et la compatibilité électromagnétique - Principes fondamentaux théoriques - Installation conforme à CEM en pratique Version 04/2013 11535822 / FR SEW-USOCOME – Moteur dans un univers mobile Sommaire Sommaire 1 Principes fondamentaux théoriques ............................................................... 5 1.1 Mécanismes de couplage ......................................................................... 6 1.1.1 Couplage galvanique ................................................................... 6 1.1.2 Couplage inductif ......................................................................... 7 1.1.3 Couplage capacitif ....................................................................... 8 1.1.4 Couplage par rayonnement ......................................................... 9 1.2 Comportement d'une liaison en hautes fréquences................................ 10 1.2.1 Inductance de la liaison ............................................................. 10 1.2.2 Capacité de la liaison................................................................. 11 1.2.3 Schéma équivalent d'un conducteur.......................................... 12 1.2.4 Branchement en parallèle des conducteurs .............................. 13 1.3 Aspects CEM du variateur ...................................................................... 14 1.3.1 Principe de base ........................................................................ 14 1.3.2 Commutation ............................................................................. 16 1.3.3 Harmoniques réseau ................................................................. 17 1.3.4 Émissivité par commande de l'onduleur .................................... 18 1.3.5 Courants de fuite par commande de l'onduleur......................... 20 1.3.6 Sollicitation de tension du moteur par commande de l'onduleur .................................................................................. 21 1.4 Filtrage .................................................................................................... 22 1.4.1 Selfs-réseau............................................................................... 22 1.4.2 Filtres-réseau............................................................................. 23 1.4.3 Self de sortie.............................................................................. 24 1.4.4 Filtre de sortie ............................................................................ 26 1.5 Équipotentialité ....................................................................................... 28 1.6 Pose des liaisons ................................................................................... 29 1.6.1 Caractéristiques des liaisons du point de vue de la CEM.......... 29 1.6.2 Torsade...................................................................................... 30 1.7 Blindage .................................................................................................. 31 1.7.1 Mise à la terre du blindage à une seule extrémité ..................... 31 1.7.2 Mise à la terre du blindage aux deux extrémités ....................... 32 1.7.3 Influence du raccordement du blindage..................................... 33 1.8 Normes et lois ......................................................................................... 34 2 Installation conforme à CEM en pratique ..................................................... 35 2.1 Mise à la terre via un concept CEM entrelacé ........................................ 36 2.1.1 Courants de fuite ....................................................................... 38 2.2 Tension d'alimentation ............................................................................ 39 2.2.1 Choix du réseau......................................................................... 39 2.2.2 Basses tensions......................................................................... 40 2.2.3 Commutation des freins 24 V .................................................... 41 2.3 CEM dans l'armoire de commande......................................................... 42 2.3.1 Armoire de commande en tôle d'acier ....................................... 42 2.3.2 Plaque de montage dans l'armoire de commande .................... 43 2.3.3 Barre de masse ......................................................................... 43 2.3.4 Disposition des composants CEM ............................................. 44 2.3.5 Selfs-réseau............................................................................... 45 2.3.6 Filtres-réseau............................................................................. 47 2.3.7 Self de sortie (anneau de ferrite) ............................................... 49 2.3.8 Filtre de sortie (filtre-sinus) ........................................................ 52 2.4 Composants de l'armoire de commande ................................................ 55 2.4.1 MOVIDRIVE® MDX ................................................................... 55 2.4.2 Résistance de freinage .............................................................. 59 Pratique de la technique d’entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 3 Sommaire 2.5 2.6 2.7 2.8 3 Câbles..................................................................................................... 60 2.5.1 Pose........................................................................................... 60 2.5.2 Blindage..................................................................................... 64 Équipotentialité dans l'installation ........................................................... 71 2.6.1 Chaînage de l'équipotentialité ................................................... 71 2.6.2 Exemple d'un système d'entraînement avec réducteurs à arbre creux.............................................................................. 72 2.6.3 Exemple du plateau tournant..................................................... 73 2.6.4 Exemple de convoyeur aérien ................................................... 74 2.6.5 Exemple de dispositif de levage avec convoyeur à rouleaux intégré ......................................................................... 75 2.6.6 Décharge électrostatique (ESD) ................................................ 76 2.6.7 Référence de masse à basse impédance ................................. 78 2.6.8 Mise en contact ......................................................................... 80 2.6.9 Raccordements de goulottes de câblage .................................. 81 Équipotentialité de composants décentralisés........................................ 82 2.7.1 MOVIMOT® avec module répartiteur de bus............................. 82 2.7.2 MOVIFIT® .................................................................................. 83 2.7.3 MOVIPRO®................................................................................ 85 2.7.4 MOVIGEAR® ............................................................................. 86 Équipotentialité des moteurs triphasés ................................................... 87 2.8.1 Raccordement des options ........................................................ 87 2.8.2 Équipotentialité / Mise à la terre HF sur le boîtier de raccordement............................................................................. 87 2.8.3 Moteurs DT / DV ........................................................................ 88 2.8.4 Moteurs DR, mise à la terre BF externe .................................... 89 2.8.5 Option "Amélioration de la mise à la terre" (mise à la terre HF) pour moteurs DR ....................................... 90 Perturbations électromagnétiques................................................................ 93 3.1 Recherche de défauts............................................................................. 93 3.2 Élimination des défauts........................................................................... 93 3.3 Liste des défauts..................................................................................... 94 Index................................................................................................................. 96 4 Pratique de la technique d’entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques 1 1 Principes fondamentaux théoriques SystЮmes d‚ÄôentraÐÆnement et compatibilitЩ ЩlectromagnЩtique La compatibilité électromagnétique (CEM) décrit l'aptitude d'un système à fonctionner plusieurs composants électriques et électroniques les uns avec les autres dans un environnement défini et ce, sans perturbation. Paru dans la série Pratique de la technique d'entraînement de SEW, ce fascicule a pour vocation d'apporter des informations spécifiques pour l'application de la directive CEM dans le domaine des entraînements. Les principaux thèmes abordés sont les suivants : • Principes fondamentaux théoriques – Causes possibles des problèmes de compatibilité électromagnétique – Mise en œuvre et effet des mesures CEM • Installation conforme à CEM en pratique – Étude d'installations conformes à la directive CEM – Conseils en vue de l'optimisation de la directive CEM Ce fascicule se réfère à des données et expériences pratiques. Les informations de ce document doivent être considérées comme des principes généraux. Il n'est en effet pas possible, vu la multiplicité de configurations possibles, de donner des règles absolues pour un cas spécifique. Pour la détermination exacte des produits SEW, nous vous recommandons de consulter les informations détaillées dans les catalogues correspondants. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 5 Principes fondamentaux théoriques Mécanismes de couplage 1 1.1 Mécanismes de couplage Le chapitre suivant a pour but de décrire les circuits qu'empruntent les perturbations pour parvenir à la victime potentielle. Les couplages sont répartis en quatre mécanismes de couplage. 1.1.1 • Couplage galvanique • Couplage inductif • Couplage capacitif • Couplage par rayonnement Couplage galvanique Le couplage galvanique apparaît lorsque plusieurs sources de tension, conducteurs, liaisons, etc. se partagent un même circuit d'alimentation. L'illustration suivante en présente le principe de base. I A & I t Z U1 U1 U t U B t U1 = U – I · Z U U1 I·Z t t t 233570443 Le courant du circuit A (circuit numérique) provoque une chute de tension au niveau de l'impédance commune Z. Cette chute de tension provoque des creux de tension dans le circuit B (circuit analogique). La chute de tension est d'autant plus grande que le courant est fort et que l'impédance de couplage Z est importante. Le couplage galvanique entre deux circuits peut être réduit par les mesures suivantes : • Alimentation séparée des circuits de puissance et des circuits qui véhiculent de faibles signaux • Réduction de l'impédance de couplage Z grâce à un branchement en étoile Le point de masse centrale doit se situer le plus près possible de la source d'alimentation, car en cas de fréquences élevées, l'impédance de la liaison dépend en premier lieu de la longueur du câble. 6 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Mécanismes de couplage 1.1.2 1 Couplage inductif L'illustration suivante montre le couplage inductif entre une liaison moteur et les circuits électriques d'une carte. IL U + US B U US 234441739 IL B US Courant dans la liaison moteur Champ magnétique Tension parasite Chaque câble traversé par un courant est entouré d'un champ magnétique B proportionnel au courant IL du câble. Si ce champ magnétique traverse un circuit conducteur perpendiculaire à ce champ, une tension est induite à cet endroit (principe du transformateur). La tension est proportionnelle à la surface du circuit conducteur et à l'amplitude de la variation du champ magnétique. C'est la raison pour laquelle, une tension parasite n'est induite que si l'intensité du courant varie dans le circuit de charge (courant alternatif ou transitoire d'établissement/de coupure d'un courant continu). Un courant continu constant ne génère pas de tension parasite. Les facteurs suivants ont une influence sur la tension parasite : • Distance : la tension parasite diminue proportionnellement à l'augmentation de la distance entre le circuit de puissance et le circuit perturbé. • Orientation : si le circuit conducteur est parallèle aux lignes de champ magnétique, aucune tension parasite n'est générée. Si le circuit conducteur est à angle droit des lignes de champ magnétique, la tension parasite générée atteint une valeur maximale. • Fréquence : la tension parasite augmente proportionnellement à l'augmentation de la fréquence du courant de charge. • Surface du circuit conducteur : la tension parasite est proportionnelle à la surface du circuit conducteur. Les tensions parasites peuvent également apparaître lorsque le circuit conducteur se déplace dans le champ magnétique (principe de la dynamo), p. ex. en raison de vibrations. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 7 Principes fondamentaux théoriques Mécanismes de couplage 1 1.1.3 Couplage capacitif L'illustration suivante montre, à titre d'exemple, le couplage capacitif entre une liaison de puissance à fréquence de découpage et un câble de transmission de signaux. UL US t t CP CP CP IS I R M t UM UM t UM = U – I · R I·R US UM t t t 234536459 Deux conducteurs placés côte à côte ont une capacité parasite. Si une variation de tension apparaît sur l'une des liaisons, un courant perturbateur IS est véhiculé, via la capacité parasite CP, dans la liaison voisine et génère une tension parasite au niveau de la résistance de mesure. Le courant perturbateur est proportionnel à la capacité parasite CP et à la vitesse de variation de la tension U. Les facteurs suivants ont une influence sur le courant perturbateur : 8 • Résistance d'entrée R : plus la valeur ohmique de la résistance d'entrée est élevée, plus la tension parasite, générée par le courant perturbateur, est élevée. • Écartement des câbles : plus la distance est importante, plus la capacité parasite est réduite et plus le courant perturbateur est faible. La capacité parasite augmente à mesure que l'écartement entre les câbles diminue et que la longueur sur laquelle les câbles cheminent en parallèle les uns avec les autres augmente. • Amplitude de la tension parasite : le courant perturbateur augmente à mesure que l'amplitude de la tension sur la liaison perturbatrice augmente. • Raideur de front de la tension parasite (vitesse de variation) : le courant perturbateur augmente à mesure que la raideur de front de la tension parasite augmente. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Mécanismes de couplage 1.1.4 1 Couplage par rayonnement Les perturbations sur une liaison peuvent également être transmises à un circuit par rayonnement électromagnétique. Les liaisons et les circuits jouent alors un rôle d'émetteur et de récepteur pour les composants électriques ou magnétiques du champ. En cas de hautes fréquences, les signaux rayonnent d'autant plus que la fréquence augmente ; ces signaux se propagent sous la forme d'une onde. L'étendue (longueur d'onde λ) de cette onde est d'autant plus faible que la fréquence du signal généré est élevée. Le rapport suivant s'établit entre la longueur d'onde λ et la fréquence du signal f : λ=c/f λ f c Longueur d'onde Fréquence du signal Vitesse de la lumière dans le vide (c = 299 792 458 m/s) Dans le domaine de la technologie des radiocommunications, il est connu que le rayonnement d'une antenne (dipôle) est optimal avec une longueur d'onde de 1/4 λ. Cependant, une liaison peut émettre des rayonnements mesurables et recevoir des signaux mesurables et ce, même avec une longueur d'onde de 1/10 λ. Fréquence : Longueur d'onde :1) 50 Hz 6000 km 100 Hz 3000 km 1 kHz 300 km 10 kHz 30 km 1 MHz 300 m 100 MHz 3m 1 GHz 30 cm Les valeurs ci-contre montre clairement que même les petites structures peuvent réagir au champ (félectromagnétique dans la plage de plus en plus utilisée des hautes fréquences et faire office d'antenne d'émission ou de réception. 1) Ces valeurs sont arrondies. En général, on distingue deux formes d'antennes : Dipôle magnétique Dipôle électrique (disposition en boucle) (disposition linéaire) B E I I CR U I CS I CR CS U 234572811 B Champ magnétique CR E Champ électrique CS Conducteur / antenne de réception Conducteur / antenne d'émission Les dispositions en boucle, comme p. ex. les boucles de câbles, réagissent aux composants magnétiques et les génèrent. Les dispositions linéaires, comme p. ex. les câbles raccordés aux variateurs, réagissent aux composants électriques du champ et les génèrent. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 9 Principes fondamentaux théoriques Comportement d'une liaison en hautes fréquences 1 1.2 Comportement d'une liaison en hautes fréquences Pour connaître les perturbations possibles, il est nécessaire d'étudier le comportement de certains composants ; ceux-ci peuvent réagir de manière différente en basses ou hautes fréquences. Ce chapitre indique les différences essentielles en basses et hautes fréquences à l'aide du comportement de la liaison. Pour cela, on étudie la résistance variable en fonction de la fréquence, c'est à dire l'impédance de la liaison. 1.2.1 Inductance de la liaison Lorsque du courant passe à travers un conducteur, un champ magnétique, dans lequel l'énergie est emmagasinée, se crée autour de ce conducteur. En cas de variation de ce courant, il convient d'appliquer l'énergie au champ magnétique ou de l'en extraire. Cela se traduit sous forme de résistance qui s'oppose aux variations de courant. Cette résistance est appelée inductance de liaison. L'illustration suivante montre un conducteur traversé par le courant ainsi que son champ magnétique. B I LS Y X 232249995 I B LS X Y Conclusion 10 Courant Champ magnétique Capacité de ligne Conducteur Isolant L'inductance de la liaison augmente avec la longueur de liaison et dépend du type et de la pose du câble. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Comportement d'une liaison en hautes fréquences 1.2.2 1 Capacité de la liaison Lorsqu'une tension est appliquée entre les conducteurs ou entre chaque conducteur et la terre, un champ électrique dans lequel l'énergie est emmagasinée, se forme. En cas de variation de cette tension, il convient d'appliquer l'énergie au champ électrique ou de l'en extraire. Cela se traduit sous forme de résistance qui s'oppose aux variations de tension. Cette résistance est appelée capacité de liaison. En cas de liaison avec tension variable, les courants sont acheminés vers d'autres conducteurs situés à proximité via l'isolant et ce, en raison de la capacité de liaison. Si ces courants de dérivation sont acheminés vers la terre, ils sont appelés courants de fuite. L'illustration suivante montre deux conducteurs parallèles. CP CP CP 232255115 Conclusion La capacité de la liaison augmente à mesure que la longueur de liaison augmente et que la distance entre les câbles est réduit. Cette capacité dépend du type de câbles, de l'isolation des câbles et de leur pose. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 11 Principes fondamentaux théoriques Comportement d'une liaison en hautes fréquences 1 1.2.3 Schéma équivalent d'un conducteur Le schéma équivalent électrique complet d'un conducteur est représenté dans la documentation comme une combinaison de l'inductance de liaison, de la capacité de liaison et de la part ohmique. RS LS CP RI 232426891 RS RI LS CP Résistance-série Résistance d'isolement Capacité de ligne Capacité parasite Si l'on considère la relation des impédances (inductances et capacités) en fonction des fréquences, on obtient les impédances de ligne et d’isolement représentées dans les diagrammes suivants. ZL 100 10 1 100 m 10 m 1.5 mm2 [AWG 16] 10 mm2 [AWG 8] 1 m 35 mm2 [AWG 2] 100 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz f Impédance de ligne 462284555 ZQ 100 M d = 1 mm 10 mm 100 mm 10 M 1 M 100 k 10 k 1 k 100 1Hz 10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz 10MHz 100MHz f Impédance d’isolement 9007199717033227 ZL ZQ d 12 Impédance de ligne de la liaison (longueur 1 m) Impédance d'isolement) Distance entre les câbles Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Comportement d'une liaison en hautes fréquences 1 En plage basses fréquences, l'impédance de ligne d'un conducteur long est faible. En revanche, l'impédance d’isolement (résistance d'isolement) est élevée. Les signaux basses fréquences peuvent facilement se diffuser le long de l'impédance de ligne. • À mesure que la fréquence augmente, l'impédance de ligne augmente par rapport à l’inductivité de ligne. • À mesure que la fréquence augmente, l'impédance d’isolement du conducteur baisse par rapport à la capacité de ligne. Plus un signal est à hautes fréquences, plus il peut se diffuser facilement le long de l'impédance d’isolement. 1.2.4 Branchement en parallèle des conducteurs L'illustration suivante montre le schéma équivalent de câbles montés en parallèle. RS LS RS LS RS LS CP RI CP RI CP RI 364492683 RS RI LS CP Résistance en série Résistance d'isolement Capacité de ligne Capacité parasite Le branchement en parallèle des conducteurs ne réduit pas seulement les impédances de ligne, mais aussi les impédances d’isolement, car il engendre des inductances et des capacités plus faibles. C'est la raison pour laquelle, une source de tension alternative est nettement plus sollicitée par des portions de conducteurs branchés en parallèle que par un seul conducteur dont la longueur correspond à la somme des différentes portions. Par conséquent, des conducteurs branchés en parallèle engendrent des courants de dérivation élevés. Il convient d'en tenir compte lors de la détermination. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 13 Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1 1.3 Aspects CEM du variateur Les variateurs sont désormais très largement répandus dans le secteur industriel. Ils convertissent l'énergie fournie par le réseau sous forme de courant et de tension en une énergie appropriée à la fonction d'entraînement souhaitée. Le rendement devrait être, comme pour tout convertisseur d'énergie, le meilleur possible. En raison de cette fonction de base, il existe des aspects CEM spéciaux qui sont décrits ci-dessous. 1.3.1 Principe de base L'illustration suivante montre le schéma de principe d'un variateur avec circuit intermédiaire à tension continue. [2] [4] [1] [5] M [3] U U t U t t 234593419 [1] [2] [3] [4] [5] Source de tension alternative Redresseur Condensateur de circuit intermédiaire Onduleur Moteur À partir de la tension alternative réseau de forme sinusoïdale, le variateur génère une tension de sortie dont l'amplitude et la fréquence peuvent être ajustées dans une large mesure. Pour cela, la tension réseau est redressée en tension continue dans le circuit intermédiaire. L'onduleur génère, à partir de la tension de circuit intermédiaire, une tension de sortie à fréquence de découpage. Un régulateur change la largeur d'impulsion du pas, de sorte qu'un courant de forme quasi sinusoïdale est appliqué au niveau de l'inductance du moteur (fréquence de découpage = PWM). Les différents composants du variateur génèrent différents phénomènes CEM. En plus des effets du redresseur-réseau et du condensateur du circuit intermédiaire utilisés également dans la plupart des appareils électriques courants, c'est surtout l'onduleur qui génère des effets typiques au variateur. Sa tension de sortie se compose d'une série d'impulsions de différentes largeurs qui se répètent selon une fréquence fixe. Les différentes impulsions se caractérisent par leur niveau de tension, leur largeur et leur raideur de front. Il convient alors d'accorder une importance toute particulière à la raideur et à la fréquence de leurs fronts de commutation, non seulement pour les pertes et donc le rendement, mais également pour la compatibilité électromagnétique. 14 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1 L'illustration suivante montre les trois états de commutation de l'onduleur ainsi que les fronts de commutation de tension et du courant. U I P [1] [2] [3] Pv U I ts t 368869259 U I PV ts Tension au niveau de l'interrupteur de l'onduleur Courant traversant l'interrupteur de l'onduleur Pertes au niveau de l'interrupteur Durée de commutation États de commutation [1] L'interrupteur est fermé. Malgré le courant d'utilisation élevé, la faible chute de tension génère de faibles pertes. [2] Lors de la commutation, des tensions et des courants importants apparaissent simultanément au niveau de l'interrupteur. Des pertes élevées surviennent dans cet état de commutation. [3] Lorsque l'interrupteur est ouvert, une tension élevée est appliquée. En raison du faible courant, les pertes restent cependant négligeables. Afin de maintenir ces pertes à un faible niveau dans l'onduleur, la commutation doit se faire rapidement. En d'autres termes, la durée de commutation doit être la plus courte possible et la raideur de front la plus grande possible. En outre, il convient d'obtenir une fréquence de commutation faible, ce qui peut être atteint grâce à une faible fréquence de découpage. À cela s'oppose la précision de la régulation du courant moteur qui augmente avec des fréquences de découpages plus élevées. Les variateurs modernes se caractérisent par de courtes durées de commutation et des fréquences de découpage élevées afin de pouvoir réaliser des tâches d'entraînement dynamiques et de répondre aux sollicitations de matériels plus petits, qui présupposent de faibles pertes du variateur. Du point de vue du comportement CEM d'un variateur, des raideurs de front et des fréquences de découpage élevées entraînent une émissivité accrue (voir chapitre "Émissivité par commande de l'onduleur"). Cette émissivité doit être maîtrisée dans le variateur et son environnement immédiat et ce, via la mise en œuvre de mesures CEM. Sur la base des ces exigences, le fabricant doit faire un compromis pour ses variateurs électroniques. Il doit alors prendre en compte le fait que les semi-conducteurs de Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 15 Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1 puissance de nouvelle génération ne peuvent pas être commutés à une vitesse ralentie quelconque. Dans la pratique, des tensions de plusieurs 100 V sont commutées régulièrement à des intervalles nettement inférieurs à 1 µs au niveau de la sortie du variateur (onduleur). Conclusion 1.3.2 En ce qui concerne le comportement de commutation de l'onduleur, les conditions suivantes s'appliquent : • Afin de minimiser les pertes du transistor, il faut viser des durées de commutation courtes et de faibles fréquences de découpage. • Afin de minimiser l'émissivité du transistor, il faut viser des durées de commutation longues et de faibles fréquences de découpage. • Pour atteindre un faible facteur d'ondulation du courant, des fréquences de découpage plus élevées sont nécessaires et ce, pour des raisons techniques de régulation. Commutation Un variateur dispose d'un redresseur au niveau de l'entrée du réseau. Les diodes du redresseur prennent en charge, en alternance, le flux de courant dans le variateur. Lors de la commutation, cela peut entraîner un bref court-circuit des phases-réseau si une diode n'est pas encore désactivée alors que la diode suivante est déjà activée. Sur les variateurs équipés d'un pont de diodes non piloté, cet effet est négligeable en raison du très court temps de récupération inverse des diodes-réseau utilisées. Les appareils à réinjection en bloc constituent un cas spécial. Lors du fonctionnement avec des impédances de réseau élevées, ils peuvent causer des chutes de tension régulières et donc entraîner une distorsion de la tension réseau. U t 237116043 16 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1.3.3 1 Harmoniques réseau L'utilisation d'un redresseur à l'entrée du variateur entraîne une absorption de courant non sinusoïdale. Le condensateur du circuit intermédiaire destiné au stockage de l'énergie ne peut être rechargé par le réseau que lorsque la valeur instantanée de la tension réseau est supérieure à la valeur instantanée de la tension du circuit intermédiaire. Cela entraîne un flux de courant discontinu. Le courant n'est pas sinusoïdal et se compose, conformément à la série de Fourier, d'éléments électriques sinusoïdaux dont la valeur de fréquence est un multiple de la fréquence réseau. Ces harmoniques entraînent, en raison de la chute de tension au niveau de l'impédance-réseau, une distorsion de la tension réseau. L'illustration suivante montre le courant réseau pour les circuits intermédiaires à grande capacité. U NC U N= U I t IN UN 234657291 IN UN Courant réseau Tension réseau phase-phase UN= UNC Tension réseau redressée Tension au niveau du condensateur du circuit intermédiaire Dans la pratique, on utilise différentes technologies de circuit intermédiaire générant des harmoniques à différents degrés. Le tableau suivant compare p. ex. les composantes harmoniques à basses fréquences des variateurs à circuit intermédiaire à grande capacité (condensateurs électrolytiques) et à petite capacité (circuit intermédiaire "peu capacitif"). Harmonique Variateur avec condensateurs électrolytiques Variateur avec condensateurs électrolytiques et self-réseau Variateur SEW avec circuit intermédiaire "peu capacitif" 5. 86 % 42 % 25 % 7. 72 % 17 % 13 % 11. 42 % 8% 9% Ce tableau montre les avantages des variateurs de nouvelle génération avec circuit intermédiaire "peu capacitif" qui, à une puissance de sortie identique, présentent une réduction de jusqu'à 20 % des courants réseau à une charge harmonique nettement plus faible. Conclusion Sur les variateurs de nouvelle génération SEW intégrant un circuit intermédiaire "peu capacitif", les harmoniques de courant réseau sont déjà tellement réduits qu'aucune self-réseau n'est nécessaire. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 17 Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1 1.3.4 Émissivité par commande de l'onduleur Ce chapitre décrit les effets des impulsions typiques de l'onduleur. La fréquence se distingue par : • le niveau de tension (typiquement quelques centaines de volts) • la fréquence de découpage (typiquement quelques kilohertz) • des durées de commutation courtes (typiquement quelques centaines de nanosecondes) Lorsque l'on considère une impulsion dans une plage temporelle en tant qu'impulsion trapézoïdale, il est possible d'en déduire son spectre d'amplitude grâce à la transformation de Fourier. Ceci permet d'estimer les amplitudes de perturbation dans la plage des hautes fréquences. L'illustration suivante présente la courbe-enveloppe du spectre de fréquence de la tension de sortie d'un variateur. U 100 V [2] 1V [4] 10 mV 100 μV 1 kHz 10 kHz 100 kHz [1] 1 MHz 10 MHz f [3] 234630539 [1] [2] [3] [4] Fréquence de découpage du variateur Chute proportionnelle de l'amplitude à 1/f Inverse de la durée de commutation Chute proportionnelle de l'amplitude à 1/f2 En fonction de la durée de commutation des semi-conducteurs de puissance de l'onduleur, la tension de sortie comprend des composantes parasites à hautes fréquences ayant des amplitudes de quelques millivolts jusqu'à la plage de fréquence de 100 MHz. Les composantes parasites à hautes fréquences de la tension de sortie peuvent influencer des systèmes sensibles sous forme de tension parasite, de courants perturbateurs ou de rayonnements parasites. Afin d'éviter cela, les normes CEM en vigueur définissent une limite en matière d'émissivité. L'émissivité sur les câbles est p. ex. mesurée sur la liaison réseau dans une plage de fréquence située entre 150 kHz et 30 MHz sous forme de tension parasite. À partir de 30 MHz, les rayonnements parasites du système, qui se compose du variateur, du moteur et des câbles raccordés, sont reçus au moyen d'antennes. En fonction 18 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1 de la limite fixée, seules les tensions parasites de quelques millivolts sont admissibles dans une plage de fréquence bien supérieure à 1 MHz. Lors de la comparaison de ces valeurs limites avec le spectre de fréquence parasite représenté sur l'illustration ci-dessus, il apparaît clairement que des mesures visant à réduire l'émissivité sont nécessaires. En l'absence de mesures de blindage et de filtrage, les limites d'émissivité en vigueur dans le domaine d'utilisation concerné risquent d'être dépassées et les perturbations peuvent se propager dans l'environnement immédiat et aux liaisons situées à proximité. Le niveau et la fréquence de ces perturbations dépendent d'une multitude de facteurs, notamment • du type de câbles utilisés et de leur pose • des rapports de mise à la terre et des impédances • et de la topologie du système installé Les fabricants de variateurs électroniques proposent habituellement des filtres adaptés à vos variateurs et avec lesquels le respect des limites d'éléments typiques a été prouvé. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 19 Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1 1.3.5 Courants de fuite par commande de l'onduleur Les courants de fuite représentent un aspect particulier des perturbations générées par l'onduleur. Ils apparaissent car la charge des structures capacitives au niveau de la sortie variateur est renversée par la fréquence. Il ne s'agit pas là de courants de fuite devant être mesurés par un disjoncteur différentiel (FI), mais de courants de dérivation générés en fonctionnement classique qui surviennent principalement au niveau des isolations du câble moteur et du moteur. Le schéma de principe suivant présente les courants de fuite à la terre, générés par le variateur. I I t t [1] [3] [2] [5] [4] [5] U M [5] [5] 234636939 [1] [2] [3] [4] [5] Transformateur réseau Câble d'alimentation Variateur Câble moteur Courant de fuite Comme il est, dans la plupart des cas, impossible de prévoir comment les courants de fuite retournent à la source dans le variateur via le câble de terre et le dispositif de mise à la terre, on parle également de courants de fuite vagabonds. Ainsi, il existe le risque qu'ils se propagent dans des circuits électriques sensibles et qu'ils y génèrent des perturbations. Les pics de courant de dérivation et les courants de fuite dépendent des éléments suivants : Conclusion • la longueur de câble • le type de câble (p. ex. blindé, câble à basse capacitivité) • le nombre de câbles posés en parallèle • la taille des moteurs • le nombre de moteurs branchés en parallèle Afin d'assurer un fonctionnement de variateur conforme à la CEM, il est donc important de compléter le câble de terre avec un dispositif d'équipotentialité compatible aux hautes fréquences, ce qui garantit une dérivation contrôlée et donc sûre de ces courants perturbateurs. Dans cette optique, il peut s'avérer avantageux de déterminer les câbles de sortie les plus courts possibles et ayant la plus basse capacivité possible. Cela est mis en œuvre de façon optimale pour les variateurs décentralisés sur lesquels les câbles de sortie sont supprimés et non remplacés en raison du montage direct du variateur sur le moteur. 20 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Aspects CEM du variateur 1.3.6 1 Sollicitation de tension du moteur par commande de l'onduleur En pratique, la tension quasi carrée au niveau de la sortie du variateur alimente le moteur via des câbles de différentes longueurs. Les effets de la réflexion et de la durée de signal, que l'on connaît de la technologie haute fréquence, peuvent entraîner des surtensions au niveau du moteur raccordé. En principe, le moteur représente, de par son caractère inductif, une impédance de terminaison inadaptée au câble moteur. Ainsi, il est possible que des réflexions ayant une amplitude deux fois plus élevées que celle de la tension de sortie du variateur apparaissent au niveau des bornes de raccordement. La durée de signal du front de tension d'un variateur est principalement définie par la structure et la longueur du câble moteur. Si d'autres signaux de front de tension du variateur sont envoyés au câble moteur pendant cette durée, des superpositions peuvent se produire entre les signaux retour et les signaux aller. Si ces superpositions surviennent dans des conditions défavorables au niveau des bornes moteur, il est possible d'y mesurer plus du double de l'amplitude de la tension de sortie du variateur. Les oscillogrammes suivants montrent p. ex. les tracés de la tension aux extrémités du câble moteur. Tracé de tension en sortie de variateur 3763712779 Tracé de tension au niveau de la borne moteur 5105317003 En raison des multiples facteurs, il est souvent impossible en pratique de définir au préalable avec précision si une configuration particulière entraîne des surtensions au niveau du moteur. C'est la raison pour laquelle les moteurs destinés à fonctionner avec un variateur sont recommandés. Pour les moteurs inadaptés au fonctionnement avec variateur, des actions de filtrage sont cependant nécessaires, voir le chapitre "Filtrage" (voir page 22). Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 21 Principes fondamentaux théoriques Filtrage 1 1.4 Filtrage 1.4.1 Selfs-réseau Une self-réseau est un élément inductif passif. Elle se compose d'une ou de plusieurs bobines en cuivre ou en aluminium par lesquelles passe l'intégralité du courant de charge du consommateur raccordé. Ces bobines sont la plupart du temps disposées sur un anneau en matériau magnétique souple. Grâce au type du matériau de l'anneau et à la structure de la bobine, les caractéristiques de la self-réseau sont définies (p. ex. inductance, inductance de fuite, tracé de l'inductance via la fréquence, capacité de charge en courant, pertes). En règle générale, les selfs-réseau sont branchées en amont du consommateur. Elles constituent un moyen efficace de lutter contre toute une série de phénomènes CEM. 22 Harmoniques Les selfs-réseau réduisent les répercussions du réseau pouvant découler de courants harmoniques (voir le chapitre "Harmoniques réseau" (voir page 17)) ou d'autres perturbations basses fréquences. Pour les variateurs à circuit intermédiaire "peu capacitif", les harmoniques sont généralement si faibles que l'utilisation d'une self-réseau n'est pas nécessaire. Pour les appareils monophasés ou les appareils avec un circuit intermédiaire "très capacitif", il convient en revanche courant d'utiliser une self-réseau. La taille dépend de l'impédance réseau et de la puissance du variateur. Habituellement, les selfs présentent des valeurs uk de 2 à 4 % env. Créneaux de commutation Les créneaux de commutation surviennent lorsque, pendant le passage du flux de courant d'une diode à une autre, les deux diodes sont conductrices, voir le chapitre "Commutation" (voir page 16). Ce bref court-circuit de deux phases provoque des courants élevés qui ne sont limités que par l'impédance réseau, ce qui entraîne par conséquent une importante chute de tension. Le montage d'une self-réseau en amont permet d'augmenter l'impédance réseau efficace et donc de limiter le flux de courant et la chute de tension. Pour les variateurs dotés d'un pont de diodes passif, les créneaux de commutation sont négligeables. Ces selfs de commutation sont encore nécessaires uniquement sur les appareils équipés d'un redresseur-réseau régulé ou présentant une certaine capacité de réinjection (variateur avec Active Front End). Pics de courant d'enclenchement Le chargement d'un condensateur de circuit intermédiaire peut, en fonction de la capacité, provoquer un appel de courant considérable. Ces pics de courant d'enclenchement peuvent entraîner une usure accrue des éléments en amont du circuit de fuite (p. ex. collage de contacteurs-réseau). Du fait de son comportement inductif, une self-réseau réagit sans problème à ces pics de courant et réduit ainsi ses amplitudes. Surtensions Les opérations de commutation, les courts-circuits dans le réseau ou les coups de foudre indirects peuvent causer des impulsions de surtension de forte intensité. Ces surtensions risquent de dépasser la tension maximale admissible des semi-conducteurs de puissance et donc de les soumettre à des surcharges. Une self-réseau en amont permet de réduire le courant généré par l'impulsion de surtension. Grâce à la chute de tension qui en découle, la self-réseau réduit la tension aux bornes de l'appareil. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Filtrage 1.4.2 1 Filtres-réseau Un filtre-réseau réduit les perturbations via une liaison réseau que le variateur établit. Il sert principalement à garantir le respect des valeurs limites d'émissivité dans une plage de fréquence située entre 150 kHz et 30 MHz au niveau du raccordement réseau. En outre, un filtre-réseau atténue les perturbations qui cheminent du réseau vers le variateur. Installation Les inductances et capacités du filtre-réseau sont raccordées de sorte qu'elles renvoient les perturbations générées par le variateur vers la source et ce, sans soumettre le réseau d'alimentation à des charges. Il est donc extrêmement important que le raccordement du filtre présente une structure compatible aux hautes fréquences. Ceci s'applique au raccordement de l'alimentation au porte-filtre qui génère le potentiel de référence. Les condensateurs d'antiparasitage du variateur s'assurent que la source des perturbations puisse être raccordée à cette masse de référence. Pour cela, le porte-filtre et le boîtier du variateur doivent former un seule et même surface de potentiel de référence. Dans une armoire de commande, cela doit se faire de préférence en utilisant une plaque de montage. Cette structure permet au filtre de renvoyer les perturbations à hautes fréquences à la source et ce, de manière sûre. L'efficacité du filtre-réseau dépend également, en grande partie, de la compatibilité aux hautes fréquences de la surface de potentiel de référence lors de l'installation. Détermination Le choix du filtre-réseau est effectué sur recommandation du fabricant des composants qui a prouvé le respect des valeurs limites à l'aide de configurations typiques. La norme ne prévoit aucune présentation de preuve quant à la variété de combinaisons possibles de conditions réseau, de filtres-réseau, de variateurs, de câbles moteur et de moteurs. Il n'est pas recommandé de sélectionner des filtres-réseau au moyen de courbes d'atténuation car ces dernières ne s'appliquent que dans des conditions de mesure idéales et elles peuvent largement différer dans le cas de cette installation. Au lieu de monter un filtre-réseau par variateur, il est possible d'installer un filtre-réseau commun pour toute l'armoire de commande. Celui-ci doit ensuite être conçu pour la somme des courants et mesuré pour l'application car, au niveau actuel de la technologie, aucune affirmation établie de manière générale relative au respect des valeurs limites ne peut être formulée. Utilisation L'utilisation de filtres-réseau est recommandée lorsque les exigences suivantes sont posées : • Réduction des perturbations via la liaison réseau • Respect des valeurs limites • Réduction des courants d'équipotentialité • Réduction des courants de fuite en cas de liaisons moteur de grande longueur Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 23 Principes fondamentaux théoriques Filtrage 1 1.4.3 Self de sortie L'utilisation d'une self de sortie est une mesure permettant de réduire de façon économique le potentiel de perturbation au niveau du câble moteur du variateur. Elle atténue les courants de fuite hautes fréquences, qui génèrent la commande de l'onduleur. En alternative au blindage du câble moteur, elle peut réduire le rayonnement de la liaison moteur de manière efficace de sorte que les tolérances fixées par la norme puissent être respectées. Lorsque les trois conducteurs de la liaison moteur sont enroulés dans le même sens sur un anneau magnétique adéquat, on obtient ce qu'il convient d'appeler une self compensée en courant. Le schéma suivant explique de façon simplifiée le principe d'action de cette self compensée en courant. IS IS IB MB M S IB MB MS 237098123 IS Courant perturbateur MS IB Courant d'utilisation MB Champ magnétique induit par le courant perturbateur Champ magnétique induit par le courant d'utilisation Les champs magnétiques que le courant d'utilisation génère sur l'anneau, s'annulent les uns les autres de sorte qu'aucune inductance n'agit sur le courant d'utilisation. Seuls les courants perturbateurs qui se dispersent via le dispositif de mise à la terre p. ex., engendrent sur l'anneau un champ magnétique efficace qui atténue les courants perturbateurs. Ce principe simplifié s'applique également dans un système triphasé avec courants d'utilisation symétriques, comme c'est le cas pour la self de sortie. Le circuit magnétique de la self compensée en courant n'est soumis à une charge que par le champ magnétique des courants perturbateurs ou des courants de fuite, le courant d'utilisation ou de sortie demeure sans influence sur le circuit magnétique. Cela permet l'utilisation de structures plus compactes qu'il serait possible d'utiliser avec trois selfs de ligne individuelles, devant être conçues pour le courant de sortie. Grâce au choix du bon matériau, la self de sortie représente une impédance HF très élevée et atténue ainsi les courants de fuite et les dépassements de tension de sortie. 24 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Filtrage 1 L'influence de la self de sortie sur la tension de sortie du variateur peut être représentée schématiquement comme suit : Effet de la self de sortie Sortie du variateur sans self de sortie U Sortie du variateur avec self de sortie U t 238074763 t 238079627 Puisque la self de sortie pour les courants d'utilisation représente une impédance négligeable, la chute de tension au niveau de la self est également négligeable. Elle convient également à l'utilisation dans les entraînements à régulation électrique. Contrairement au filtre de sortie, la self de sortie atténue uniquement les composants hautes fréquences et pas la fréquence de découpage. Elle ne peut donc pas être utilisée afin de filtrer les bruits et de rallonger les longueurs de câble admissibles p. ex. sur les applications avec plusieurs entraînements. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 25 Principes fondamentaux théoriques Filtrage 1 1.4.4 Filtre de sortie Un filtre de sortie convertit la tension de sortie carrée du variateur en une tension de sortie quasi sinusoïdale. Le graphique suivant montre la tension en entrée de moteur avec et sans filtre de sortie. U t 237376395 Le filtre de sortie est un filtre LC triphasé symétrique qui fonctionne en tant que passebas. La faible fréquence moteur est émise non atténuée tandis que les fréquences de découpage élevées sont filtrées. Les capacités de ligne utilisées doivent être adaptées au courant moteur, ce qui entraîne des structures plus grandes. Une liaison entre l'étage du condensateur de filtrage et le circuit intermédiaire du variateur est une alternative de raccordement possible. Ainsi, les condensateurs d'antiparasitage du variateur sont intégrés dans le raccordement du filtre de sortie. Cela permet d'améliorer l'efficacité du filtrage par rapport à la terre. Le retour des signaux de sortie de l'onduleur vers le circuit intermédiaire entraîne un flux de courant élevé en raison du filtre. Il convient de tenir compte de ce flux de courant lors de la détermination. Liaison UZ La fonction de base du filtre de sortie a un impact sur les aspects suivants : Pics de courant de dérivation et courants de fuite La tension de sortie carrée entraîne des pics de courant de dérivation et des courants de fuite dans la liaison moteur et le bobinage moteur. Ces courants soumettent les transistors de l'onduleur à des charges, notamment en cas de liaisons longues ou blindées et en cas d'applications intégrant plusieurs entraînements. C'est la raison pour laquelle, les pics de courant de dérivation et les courants de fuite doivent être pris en compte au moment de la détermination. En outre, les courants de fuite vagabonds constituent une cause fréquente de perturbation. En cas d'utilisation d'un filtre de sortie, ces courants sont considérablement atténués car la tension de sortie y est sinusoïdale. 26 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Filtrage Pics de surtension 1 Si des pics de surtension apparaissent au niveau des bornes moteur en raison de la liaison moteur, la commande de l'onduleur peut provoquer des sollicitations de tension extrêmes sur le moteur. Un filtre de sortie empêche l'entrée d'impulsions d'horloge dans la liaison moteur et donc les pics de surtension. La sollicitation de l'isolant moteur est réduite et il est possible d'utiliser les moteurs avec une résistance insuffisante à la tension avec un variateur. Leur utilisation est recommandée dans les cas suivants : Réduction du bruit sur le moteur • Sur les variateurs tiers, qui ne sont pas adaptés au fonctionnement avec variateur • Sur les longues liaisons moteur La tension de sortie carrée du variateur génère une composante à fréquence de découpage dans le courant moteur qui provoque des bruits au niveau du moteur et ce, en raison de la magnétostriction. Lorsque ces bruits sont perçus de manière désagréable, un filtre de sortie peut aider à y remédier. Le filtre de sortie lisse la composante à fréquence de découpage du courant moteur et réduit ainsi le niveau sonore du moteur. Puisque le courant dans le filtre de sortie contient dans tous les cas des composantes à fréquence de découpage, une forte magnétostriction, pouvant entraîner des bruits distincts, survient au niveau des bobines de filtrage. Les bruits peuvent également être réduits via l'augmentation de la fréquence de l'onduleur. Les instructions d'installation doivent être respectées. Antiparasitage Le filtrage des signaux de sortie à fréquence de découpage du variateur permet également d'atténuer la tendance au rayonnement de la liaison moteur non câblée. En cas de détermination appropriée du filtre de sortie par le fabricant, les valeurs limites d'antiparasitage peuvent être respectées avec des liaisons longues et non blindées. La réduction des courants de fuite permet en outre de décharger le filtre-réseau et entraîne une réduction de l'émissivité côté réseau. Les instructions d'installation du fabricant doivent être respectées. Restrictions en cas d'utilisation de filtres de sortie L'utilisation d'un filtre de sortie n'est pas possible dans tous les cas. Les composants de courant de filtrage supplémentaires doivent permettre si nécessaire un dimensionnement supérieur du variateur. Toute utilisation dans les applications à régulation électrique est exclue. Au niveau de la bobine de filtrage, une partie de la tension de sortie baisse de façon proportionnelle à la fréquence de sortie. Cela entraîne, notamment dans la plage de désexcitation, une réduction inadmissible du couple de décrochage du moteur. • Les filtres de sortie ne doivent pas être utilisés sur des dispositifs de levage. • Les filtres de sortie ne permettent aucune fonction de rattrapage. Les charges capacitives à la terre en sortie du filtre peuvent provoquer un comportement à la résonance lorsqu'elles dépassent un certain niveau. C'est le cas, p. ex. dans le cas des liaisons moteur blindées de plus de 20 m ou pour les applications composées de plusieurs entraînements. Des vibrations hautes fréquences sont générées entre ces capacités et les bobines de filtrage. Les pertes de fer des bobines qui en découlent peuvent provoquer une surcharge thermique au niveau du filtre de sortie. Ceci peut être évité en utilisant des liaisons moteur non blindées ou en optant pour l'alternative de raccordement que constitue la liaison UZ. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 27 Principes fondamentaux théoriques Équipotentialité 1 1.5 Équipotentialité Comme stipulé dans le chapitre "Capacité de liaison" (voir page 11), chaque conducteur électrique comporte des capacités parasites avec les liaisons environnantes et la terre. Chaque variation de tension, p. ex. en raison d'opérations de commutation, provoque la fuite de ces capacités parasites. Les courants de dérivation se manifestent sous forme de courants d'équipotentialité, qui peuvent circuler dans toute l'installation via le dispositif de mise à la terre et les éléments conducteurs ("courants de fuite vagabonds"). Ces courants retournent vers la source de tension, p. ex. vers le variateur, et provoque une chute de tension le long du conducteur électrique. Cette chute de tension représente une tension parasite qui peut se superposer sur les tensions réseau et entraîner des perturbations au niveau des systèmes sensibles. Le niveau de la tension parasite est proportionnel • à la capacité parasite • à la raideur de tension lors de la commutation • à l'impédance de l'équipotentialité La capacité parasite peut être influencée par le choix et la pose des câbles de raccordement. La raideur de tension lors de la commutation peut être réduit par le filtrage de la source des perturbations. En raison de la multitude de sources de perturbations et des circuits de couplage, la minimisation de l'impédance de l'équipotentialité est, en pratique, habituellement la mesure la plus efficace et la plus économique afin d'améliorer la compatibilité électromagnétique (CEM). L'équipotentialité prend en charge une grande partie du courant perturbateur et décharge ainsi les liaisons électriques des systèmes sensibles. Pour cela, l'impédance haute fréquence de l'équipotentialité doit être nettement inférieure à l'impédance haute fréquence des liaisons électriques. Pour des raisons de sécurité électrique, tous les composants électriques conducteurs d'une installation doivent être raccordés à basse impédance au câble de raccordement à la terre. C'est pourquoi, il convient d'utiliser, en parallèle aux liaisons électriques, la structure mécanique et notamment la goulotte de câbles métallique en tant que liaison équipotentielle à basse impédance de grande surface et donc compatible aux hautes fréquences. Les mesures les plus courantes sont décrites au chapitre "Installation conforme à CEM en pratique". 28 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Pose des liaisons 1.6 Pose des liaisons 1.6.1 Caractéristiques des liaisons du point de vue de la CEM 1 Il existe une multitude de types de câbles différents qui se différencient nettement par leurs caractéristiques en termes de CEM. Les différents types de câbles peuvent être caractérisés comme suit. Type de câble Caractéristique Conducteurs Les conducteurs n'offrent aucune protection CEM. Le comportement CEM peut être optimisé par la pose commune de conducteurs aller et retour et en respectant un écartement important avec les câbles situés à proximité. Conducteurs blindés Les conducteurs blindés sont peu courants dans le secteur industriel. Ils sont principalement utilisés pour la transmission de signaux hautes fréquences à large bande (câble coaxial). En utilisant le blindage en tant que conducteur retour, les signaux utiles sont acheminés dans le système de blindage, ce qui entraîne des courants perturbateurs asymétriques, notamment en cas de systèmes à plusieurs conducteurs. En outre, de tels câbles présentent des capacités de liaison élevées qui génèrent d'importants courants de dérivation. Paires de conducteurs torsadées Les paires de conducteurs torsadées offrent une bonne protection contre les champs parasites magnétiques. En revanche, ils n'offrent aucune protection contre les champs électriques. Câbles à plusieurs conducteurs Les câbles comme p. ex. les gaines de câbles offrent une bonne protection contre les champs parasites magnétiques. En revanche, ils n'offrent aucune protection contre les champs électriques. L'écartement minimal entre les conducteurs du câble entraîne cependant des effets de couplage optimaux entre ces derniers. La transmission des signaux peut être critique lorsque les signaux de plusieurs circuits sont acheminés dans un câble. La transmission des signaux est particulièrement critique lorsque les signaux appartiennent à différents groupes de câbles. Câble blindé En cas d'exécution conforme, les câbles blindés offrent une bonne protection contre les champs magnétiques et électriques. Les caractéristiques de différents types de blindage sont expliquées plus précisément au chapitre "Types de blindage" (voir page 65). Câbles hybrides Puisque les câbles hybrides focalisent des signaux de sensibilité différente dans un câble, ils présentent la plupart du temps une structure complexe et sont spécifiés les fabricants des composants pour chaque cas d'application. Lors de l'utilisation de câble hybrides, il convient de toujours veiller à l'homologation des fabricants correspondants. Câbles optiques Du point de vue de la CEM, le transport des signaux via un câble optique constitue une solution optimale. Ni les champs parasites électromagnétiques, ni l'équipotentialité n'ont une quelconque influence sur la qualité des signaux. C'est la raison pour laquelle, les câbles optiques sont parfaitement adaptés aux environnements soumis à d'extrêmes perturbations et au transport de signaux sensibles entre des zones présentant une équipotentialité de mauvaise qualité. Pour de nombreux composants, le fabricant recommande les types de câbles qui sont adaptés à une utilisation conforme à la CEM. Des conseils pratiques concernant la pose des câbles sont donnés au chapitre "Câbles" (voir page 60). Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 29 Principes fondamentaux théoriques Pose des liaisons 1 1.6.2 Torsade Une méthode très efficace pour réduire le couplage magnétique consiste à torsader les conducteurs aller et retour. Le schéma suivant présente la disposition dans laquelle la tension de mesure analyse un signal de tension. On utilise un câble non torsadé soumis au champ magnétique B. B UA A A A A A A A US US US US US US US US US US US US US US UB UB = UA + US + US + US + US + US + US + U S 234456459 Les tensions parasites US dans les zones virtuelles s'additionnent en raison du signe commun. Le schéma suivant illustre la situation en cas d'utilisation d'un câble torsadé. B UA A A A A A A A US US US US US US US US US US US US US UB US UB = UA + US - US + US - US + US - US + US 234461067 Les câbles torsadés forment une multitude de petites surfaces à orientation opposée. C'est la raison pour laquelle la surface des boucles efficace pour le couplage est considérablement plus petite. Dans l'idéal, les tensions parasites US s'additionnent avec un signe alterné pour atteindre zéro. En règle générale, la tension parasite n'est pas exactement égale à zéro car • les surfaces des boucles A ne sont pas de taille identique • et parce que l'intensité du champ magnétique B dans les boucles est différente (p. ex. en raison de la distance par rapport à la source des perturbations). Plus les surfaces de boucles sont petites, plus la torsade est efficace. L'utilisateur arrive à ce résultat grâce à un nombre supérieur de boucles par unité de longueur (pas de torsade). La torsade des câbles entraîne en outre une inductance considérablement plus faible de la boucle conductrice. 30 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Blindage 1.7 1 Blindage Le blindage des composants, des appareils et des câbles constitue une mesure utile pour réduire le couplage parasite. En principe, les composants blindés sont disposés dans une cage de Faraday. La qualité du blindage dépend de l'intégrité de la cage de Faraday et de sa capacité de conductibilité. Les chapitres suivants décrivent les aspects essentiels du blindage des câbles et des liaisons. 1.7.1 Mise à la terre du blindage à une seule extrémité L'illustration suivante représente une liaison de sortie variateur non blindée avec une liaison signal raccordée en parallèle. Le champ de couplage électrique permet la génération de capacités parasites. La mise à la terre du blindage à une seule extrémité fait office de pôle opposé pour les condensateurs parasites. Le courant perturbateur y circule via le blindage. U U t t CP CP CP IS I U U M t t 234545803 IS CP Courant parasite Capacité parasite En cas de blindage idéal, sans impédance, aucun couplage ne se produit sur le conducteur intérieur. En réalité, le blindage présente cependant une impédance de sorte que la mise à la terre du blindage à une seule extrémité n'agisse de manière sûre contre les champs électriques qu'en cas de câbles courts et de fréquences parasites faibles. La mise à la terre du blindage à une seule extrémité demeure inefficace contre les champs magnétiques. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 31 Principes fondamentaux théoriques Blindage 1 1.7.2 Mise à la terre du blindage aux deux extrémités Du point de vue de la CEM, la mise à la terre du blindage aux deux extrémités constitue, dans le secteur industriel toujours une solution optimale car • des champs magnétiques et électriques apparaissent toujours simultanément dans la plage de hautes fréquences • et des champs parasites magnétiques apparaissent toujours en cas d'applications à puissance élevée. L'illustration suivante montre un amplificateur opérationnel avec une résistance de mesure qui analyse la tension en V du signal, sous l'influence d'un champ magnétique extérieur. B S AR AR V AE E E 5582414219 B E S Champ magnétique Mise à la terre du blindage Blindage AE AR Surface de la boucle de terre Surface de boucle restante Un champ magnétique alternatif traverse une surface calée entre la liaison signal et la terre. Cette surface de boucle induit une tension parasite qui se superpose au signal de mesure au niveau de la résistance de mesure. La mise à la terre du blindage aux deux extrémités de la liaison de transmission des signaux limite la surface efficace à la surface de boucle restante AR (voir illustration). Le champ magnétique induit ainsi une tension parasite plus faible que ce qu'elle serait sans blindage. La partie de la surface de boucle restante AR se trouvant entre la liaison signal et le blindage ne contribue au couplage que lorsque le blindage est sensible au champ parasite. La surface de la boucle de terre AE est soumise au champ magnétique alternatif et ce, malgré le blindage. Le courant perturbateur qui y est induit peut cependant être courtcircuité par le blindage, le raccordement du blindage et la terre, sans engendrer de chutes de tension parasites. Il en découle les exigences suivantes afin de garantir une installation conforme à la CEM des blindages de câbles. 32 • Réduction de la surface entre les extrémités libres des conducteurs et le blindage ou la terre • Qualité suffisante du blindage • Raccordement à basse impédance et compatible aux hautes fréquences des extrémités de blindage avec la terre Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Principes fondamentaux théoriques Blindage 1 Dans de rares cas où il est impossible de mettre directement le blindage à la terre aux deux extrémités, une extrémité de blindage peut être mise à la terre au moyen d'un condensateur. 234485771 En alternative, une liaison à double blindage sur laquelle un blindage est appliqué à une des extrémités de la liaison, est utilisée. 1.7.3 Influence du raccordement du blindage L'exécution conforme à la CEM du raccordement de blindage est particulièrement important pour l'efficacité du blindage. Lorsque le raccordement du blindage est réalisé en torsadant l'extrémité de blindage ("queue de cochon"), on obtient une longueur de raccord de blindage dont les composants inductifs limitent le fonctionnement complet du blindage. Le graphique suivant montre que l'efficacité du blindage risque d'être fortement amoindrie, voire réduite à néant à cause d'un raccordement non conforme du blindage dans la plage de fréquence CEM concernée supérieure à 1 MHz. [1] ZS 100 [2] 10 [3] 1 [4] 100 m 10 m 1 m 1 kHz 10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz f 235722507 [1] [2] [3] [4] Conclusion Longueur de raccord de blindage 1 000 mm Longueur de raccord de blindage 50 mm Longueur de raccord de blindage 4 mm Blindage avec contact sur 360° (reprise périphérique de l'écran par un étrier) Longueur de raccord de blindage = longueur de la liaison qui raccorde à une masse métallique l'extrémité considérée du blindage Une mise à la terre du blindage compatible à la CEM est exécutée au niveau des deux extrémités. Le blindage dispose d'un contact sur 360° afin d'établir un raccordement de grande surface et donc compatible aux hautes fréquences. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 33 Principes fondamentaux théoriques Normes et lois 1 1.8 Normes et lois La directive CEM et son application via les législations en vigueur dans les différents pays membres constitue la base légale au sein de l'Union européenne. En Allemagne, sa mise en œuvre se fait via la "Loi sur la compatibilité électromagnétique des appareils (EMVG)". Les "Guides for the EMC Directive" (lignes directrices en matière de CEM) contiennent des remarques relatives à l'application de la directive CEM. Pour les systèmes d'entraînement électriques, il existe en Allemagne la norme CEM DIN EN 61800-3. Elle comprend toutes les exigences CEM importantes relatives aux systèmes d'entraînement électriques (anglais : Power Drive Systems, abrégé : PDS) et a priorité sur les normes génériques. De plus amples informations concernant les valeurs limites, les classes de valeurs limites actuellement en vigueur et la signification des zones environnantes sont disponibles dans le document "Guides for the EMC Directive" du syndicat professionnel des industries de l'équipement électrique. Lors de l'exportation d'appareils ou d'installations dans d'autres espaces économiques comme p. ex. les États-Unis, la Chine, l'Australie, les dispositions en vigueur dans ces pays doivent être respectées. 34 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique 2 2 Installation conforme à CEM en pratique La compatibilité électromagnétique (CEM) décrit l'aptitude d'un système électrique ou électronique à fonctionner dans un certain environnement, sans produire de perturbations pour les éléments se trouvant dans ce même environnement. Ce chapitre vous aide à optimiser la compatibilité électromagnétique de l'installation et à éliminer les perturbations CEM existantes. Les remarques du chapitre ne sont pas des prescriptions, mais uniquement des conseils en vue d'améliorer la compatibilité électromagnétique de l'installation. Les remarques et instructions spécifiques aux appareils figurent dans la notice d'exploitation de l'appareil. Lors de l'installation électrique, respecter les directives et remarques suivantes : • Directives et prescriptions générales du constructeur de l'installation • Consignes de sécurité générales des appareils • Conditions admissibles sur le site d'installation • Instructions de montage et notices d'installation des appareils Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 35 Installation conforme à CEM en pratique Mise à la terre via un concept CEM entrelacé 2 2.1 Mise à la terre via un concept CEM entrelacé Pour obtenir un fonctionnement sans défaut d'une installation, la mise à la terre joue un rôle particulièrement importante. Tenir compte des remarques suivantes : • Tous les composants de l'installation doivent être mis à la terre via une connexion à basse impédance (aussi bien dans la plage de basses fréquences que dans la plage de hautes fréquences). C'est la raison pour laquelle, l'installation doit disposer d'un réseau de mise à la terre qui garantit, même pour les hautes fréquences, un potentiel de référence uniforme. • Pour les mécanismes de perturbations électromagnétiques, le câble de terre représente une impédance HF élevée.. Les liaisons de mise à la terre dans la plage de hautes fréquences présentent un avantage uniquement lorsqu'elles sont entrelacées. Ce branchement en parallèle réduit la résistance de la liaison. L'illustration suivante montre p. ex. les composants d'une installation pour lesquels il convient de bien veiller à la mise à la terre. [1] [2] [3] [4] [7] [6] [5] 3771657867 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 36 Goulotte de câblage en tôle Plaque de montage dans l'armoire de commande Variateur Borne d'équipotentialité (barre de masse) Prise de terre à fond de fouille Point d'équipotentialité Structure en acier Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Mise à la terre via un concept CEM entrelacé 2 L'illustration suivante montre les mesures d'équipotentialité d'un système de transport à un entrainement. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] M [8] [10] [9] [9] 462823435 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Armoire de commande Plaque de montage Variateur Liaison moteur API Liaison signal Structure métallique Goulotte de câblage en tôle La goulotte de câblage en tôle est vissée à la structure métallique de la machine sur une grande surface La goulotte de câblage en tôle est vissée au dos de l'armoire de commande sur une grande surface Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 37 Installation conforme à CEM en pratique Mise à la terre via un concept CEM entrelacé 2 2.1.1 Courants de fuite Un système d'entraînement régulé génère en principe des perturbations à basses et hautes fréquences sur les liaisons. La mise en œuvre de mesures CEM appropriées permet de réduire considérablement ces perturbations et de les dévier en partie vers la terre sous forme de courants de fuite. • La plus grande partie des courants de fuite devrait être renvoyée vers le variateur. C'est la raison pour laquelle, une mise à la terre à basse impédance est particulièrement importante. Elle évite que les courants de fuite circulent via d'autres canaux et donc soumettent les autres appareils à des perturbations. • L'inductance d'un filtre-réseau agit contre le courant de fuite dans une plage en kHz et achemine une grande partie des courants de fuite vers le variateur via le condensateur Y. Ainsi, le filtre-réseau éloigne du réseau les courants de fuite générés par le variateur ainsi que les tensions parasites et les achemine vers le variateur (source des perturbations). L'illustration suivante montre les courants de fuite d'un entraînement régulé avec les mesures CEM appropriées. Disjoncteur différentiel Variateur Filtre-réseau Cy Self de sortie M Cy Courant de dérivation variateur Courant dérivation Courant dérivation asymétrique dans rés. total Moteur Et puiss. Redresseur Rés. Filtre-réseau renvoie le courant de dérivation vers le variateur Courant de dérivation liaison mot. Courant de dérivation moteur PE 3875098123 Conclusion La plus grande partie des courants de fuite devrait retourner vers le variateur afin de ne pas perturber d'autres dispositifs. REMARQUE De plus amples informations relatives aux courants de fuite des variateurs sont disponibles sur demande auprès de SEW. 38 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Tension d'alimentation 2.2 2 Tension d'alimentation Les appareils d'une installation doivent être raccordés en étoile à la source d'alimentation. Pour des appareils sensibles ou des appareils de forte puissance, prévoir des alimentations séparées. 2.2.1 Choix du réseau Pour alimenter les appareils, différentes formes de réseau sont admissibles. Ces formes de réseau ont une influence considérable sur le comportement CEM d'une installation. L'illustration suivante présente les schémas de branchement des formes de réseau. Réseau TN-S Réseau TN-C L1 L2 L3 L1 L2 L3 N PEN PE 3773244171 Réseau TT 3773247115 Réseau IT L1 L2 L3 L1 L2 L3 N 3773250571 3773369611 Le tableau suivant présente les caractéristiques CEM des différentes formes de réseau. Forme de réseau Caractéristique CEM Réseau TN-S très bonne Réseau TT bonne Réseau TN-C mauvaise Réseau IT mauvaise Le réseau TN-S doté de cinq conducteurs présente les meilleures caractéristiques CEM. L'avantage de ce réseau TN-S repose dans la séparation du conducteur N et du conducteur de terre (PE). Les deux conducteurs se rejoignent uniquement au niveau d'un point central dans le bâtiment. En temps normal, le conducteur PE sert exclusivement à dévier les courants perturbateurs. Le réseau IT isolé présente les plus mauvaises caractéristiques. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 39 Installation conforme à CEM en pratique Tension d'alimentation 2 2.2.2 Basses tensions En ce qui concerne les basses tensions (p. ex. 24 V), il est très important que • les consommateurs analogiques (p. ex. sondes de mesure, détecteurs de proximité etc.) • et les consommateurs de grande puissance (p. ex. relais, freins etc.) soient répartis sur plusieurs alimentations ou au moins sur différents faisceaux. Ces faisceaux doivent être raccordés en étoile à l'alimentation. Les conducteurs aller et retour doivent toujours être posés ensemble. L'illustration ci-dessous montre le concept d'alimentation pour l'alimentation en basse tension. [1] Liaison [1] [2] [2] Composants de grande puissance p. ex. relais, freins [3] [3] Composants de petite puissance, p. ex.relais [4] [4] DC 24 V 3771657867 40 Composants véhiculant de faibles signaux, p. ex. sondes de mesure, détecteurs de proximité, etc. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Tension d'alimentation 2.2.3 2 Commutation des freins 24 V Sur les moteurs avec un frein DC 24 V qui ne sont pas pilotés par une commande de frein (BMV ou BSG), des contacts relais fondus ainsi que des perturbations CEM de l'alimentation 24 V peuvent apparaître. C'est la raison pour laquelle, SEW recommande de toujours utiliser une commande de frein BMV (dans une armoire de commande) ou BSG (dans la boîte à bornes) pour les freins 24 V. Frein avec commande de frein (BMV ou BSG) Les commandes de frein BMV et BSG sont des contacteurs électroniques sans usure. C'est pourquoi, aucun arc électrique perturbateur (CEM) n'est généré lors de la retombée du frein. La commande de frein protège le frein des surtensions. Frein sans commande de frein Si le frein n'est pas commandé par une commande de frein (BMV ou BSG), il convient d'utiliser un contacteur ou un relais adapté à la commutation de charges inductives de courants continus. Dans ce cas, pour un frein 24 V, un varistor 35 V monté parallèlement à la bobine de frein en guise de protection contre les surtensions réseau et de mesure d'antiparasitage CEM de l'alimentation 24 V est nécessaire, voir illustration ci-dessous. Utiliser un varistor 300 V pour les freins avec une alimentation en tension continue supérieure à 24 V. Toutefois, si des perturbations CEM surviennent, il est possible en plus de brancher un circuit RC parallèlement au contact de sécurité. L'illustration suivante montre un frein 24 V avec antiparasitage CEM. [1] 1a 2a 3a 4a 5a [2] 35 V [3] + [1] [2] [3] Conclusion DC 24 V Bobine de frein Varistor Circuit RC - (exemple : SIOV S 10 K 35 => 35 V de la société EPCOS) (exemple : RC BUG2/24 - 48 V DC / DC de la société Murr) Par rapport à un contacteur ou à un relais, les commandes de frein BMV et BSG présentent les avantages suivants : • Disponibilité nettement plus élevée de l'installation • Compatibilité CEM nettement meilleure de l'installation • Durée de vie nettement plus longue Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 41 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 2.3 CEM dans l'armoire de commande 2.3.1 Armoire de commande en tôle d'acier Du point de vue de la CEM, une armoire de commande en tôle d'acier constitue une bonne solution car elle protège particulièrement bien des champs parasites magnétiques. [1] 401657483 [1] Tresse HF La photo suivante montre l'équipotentialité HF entre les portes, les tôles et la plaque de montage. [1] [1] 3773699467 [1] Équipotentialité HF entre les portes, les tôles et la plaque de montage L'armoire de commande contribue à la réduction du rayonnement. Une équipotentialité optimale améliore le blindage de l'armoire de commande. L'intégration des portes et des passages de câble est importante. 42 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2.3.2 2 Plaque de montage dans l'armoire de commande Outre la fixation des composants, la plaque de montage située dans l'armoire de commande sert également de masse à tous les éléments logés dans des boîtiers métalliques. Les plaques en acier galvanisé sont les plus efficaces. La plaque de montage doit avoir un contact de grande surface avec la construction du hall machines. Ce raccordement est réalisé au moyen d'une tresse HF placée entre la plaque de montage et la barre de masse. Au lieu d'utiliser des plaques de montage, on utilise depuis peu des systèmes de montage. Cependant, il existe des inconvénients techniques liés à la CEM en raison des liaisons de petite surface avec les boîtiers de variateurs. L'augmentation de la résistance de mise à la terre en raison de l'utilisation d'un système de montage a un impact négatif sur la CEM. C'est la raison pour laquelle tous les composants comme le variateur, le filtre et le blindage doivent être fixés sur une grande surface sur une plaque de montage intégrée au système. 2.3.3 Barre de masse La barre de masse est le point de raccordement central des conducteurs PE de chaque appareil dans l'armoire de commande (mise à la terre en étoile). Le raccordement PE ne remplace ni la mise à la terre HF, ni le blindage. Pour des raisons de sécurité, il est préconisé pour la mise à la terre du blindage. L'illustration suivante montre la barre de masse et l'équipotentialité HF entre la plaque de montage et la barre de masse dans l'armoire de commande. [1] [2] 3773666827 [1] [2] Conclusion Équipotentialité F entre la plaque de montage et la barre de masse Barre de masse Du point de vue de la sécurité électrique, la barre de masse représente le point de masse centrale. Du point de vue de la CEM, elle présente des avantages lorsque la plaque de montage est utilisée comme point de masse centrale par rapport à l'équipotentialité HF. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 43 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 2.3.4 Disposition des composants CEM Afin d'améliorer la CEM, il est possible d'installer des composants CEM. Les composants CEM, comme le filtre-réseau et le filtre de sortie, nécessitent un contact métallique de grande surface avec le variateur, sur une plaque de montage commune. Ils doivent être installés le plus près possible de l'appareil correspondant afin que les liaisons entre les éléments CEM et l'appareil soient courtes (50 cm maximum). En ce qui concerne les composants dans l'armoire de commande, respecter l'ordre suivant. ND NF ND NF NF MDX MDX HF MDX 3774370699 ND NF MDX HF Self-réseau Filtre-réseau Variateur Filtre de sortie Câble vert Câble rouge = liaison CEM filtrée = liaison CEM sollicitée Veiller à ce que le câble côté réseau (en amont du filtre-réseau) ne chemine pas en parallèle avec la liaison CEM sollicitée (en aval du filtre-réseau). Sinon, la liaison déjà filtrée est de nouveau soumise à des perturbations CEM. Au cas où ces exigences ne pourraient être satisfaites, il peut s'avérer judicieux de recourir à l'utilisation de liaisons blindées. Pour éliminer les couplages inductifs, aucun conducteur ne doit être utilisé pour le raccordement. En cas de montage de composants CEM sur la plaque-support de l'armoire de commande pour des raisons de leur poids élevé (solution non optimale du point de vue de la CEM), la plaque-support doit être raccordée à la plaque de montage au moyen dune tresse HF. 44 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2.3.5 2 Selfs-réseau Une self-réseau atténue les pics de tension et de courant. Ceci engendre également une atténuation des harmoniques réseau. 5389615883 Harmoniques réseau Durant le fonctionnement, un variateur génère toujours des harmoniques réseau. L'optimisation du variateur peut permettre la limitation ou la réduction des harmoniques réseau et ce, dès leur apparition. Les variateurs présentant une distorsion importante du courant réseau sont montés en amont des selfs-réseau. Ceux-ci lissent le courant d'entrée pour le rendre quasiment sinusoïdal. Ainsi, l'amplitude des harmoniques réseau est réduite. Variateurs SEW Sur les variateurs de nouvelle génération dotés d'un circuit intermédiaire "peu capacitif" (p. ex. variateur SEW), les harmoniques sont déjà tellement réduits qu'aucune self-réseau n'est généralement nécessaire. Oscillations de résonance Lorsque plusieurs variateurs placés directement les uns à côté des autres sont alimentés via des liaisons très courtes, des oscillations de résonance peuvent apparaître entre les différents variateurs. Oscillations de résonance entre les variateurs MDX Les oscillations de résonance sont réduites ND ND ND MDX MDX MDX MDX MDX MDX M M M M M M 3774645643 Ces oscillations de résonance peuvent soumettre les redresseurs à l'entrée du variateur à des contraintes et entraîner leur vieillissement précoce. Dans ces cas là, une self-réseau doit être montée en amont de chaque variateur. Ces selfs-réseau atténuent les oscillations de résonance néfastes. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 45 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 Pics de tension La commutation de contacteurs de grande puissance provoque des impulsions de surtension dans le réseau. Ces pics de tension peuvent entraîner la coupure ou la destruction du variateur. Une self-réseau protège le variateur contre ces pics de tension. En cas de conditions critiques du réseau, dans lesquelles des impulsions de surtension sont attendues, SEW recommande d'utiliser une self-réseau pour protéger le variateur. 46 Pics de courant d'enclenchement Lorsque plusieurs variateurs sont enclenchés simultanément, le courant d'enclenchement global s'additionne. En cas de petits contacteurs-réseau, un courant d'enclenchement trop élevé peut entraîner le collage ou la soudure des contacts de sécurité. Conclusion Si, en cours de fonctionnement, plusieurs variateurs sont enclenchés simultanément, une self-réseau devrait être montée en amont des variateurs respectifs. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2.3.6 2 Filtres-réseau Un filtre-réseau tient les tensions parasites générées par le variateur éloignées du réseau et les réachemine vers le variateur. 5552897931 Tenir compte des remarques suivantes. • Le choix du filtre-réseau dépend du courant du variateur et de la tension réseau du variateur. • La sélection du filtre-réseau est effectuée sur recommandation du fabricant des composants qui a prouvé le respect des valeurs limites à l'aide de configurations typiques. Les normes ne prévoient pas de fournir une preuve du nombre de combinaisons possibles de réseaux d'alimentation, de filtres-réseau, de variateurs, de liaisons moteur et de moteurs. Il n'est pas recommandé de choisir le filtre-réseau au moyen des courbes d'atténuation car ces dernières ne sont valables que dans des conditions de mesure idéales et peuvent grandement varier dans l'installation concernée. • Installer une self-réseau un peu en amont de chaque variateur. • En alternative, il est possible d'utiliser une seule et même self-réseau pour l'ensemble de l'armoire de commande. La sélection d'un filtre-réseau unique dépend de la somme des courants de tous les variateurs. • Ne pas installer d'élément de commutation entre le filtre-réseau et le variateur (p. ex. contacteur). Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 47 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 • Poser la liaison entre le filtre [1] et le variateur [2] le plus près possible de la plaque de montage. [2] [1] Contact métallique de grande surface avec l'ensemble de la plaque de montage 237370123 Lorsque la liaison est posée plus loin de la plaque de montage, la surface de rayonnement et donc l'émissivité augmentent. [2] A [1] Surface de rayonnement entre la liaison et la plaque de montage Plaque de montage commune 3774704907 • C'est la raison pour laquelle les liaisons doivent être posées le plus près possible de l'équipotentialité de référence (plaque de montage). Les liaisons suspendues agissent comme des antennes actives et passives. Utilisation 48 L'utilisation de filtres-réseau est recommandée dans le cas où les exigences suivantes sont requises : • Réduction des perturbations via la liaison réseau • Respect des valeurs limites • Réduction des courants d'équipotentialité • Réduction des courants de fuite en cas de liaisons moteur de grande longueur Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2.3.7 2 Self de sortie (anneau de ferrite) L'utilisation d'une self de sortie est une action permettant de réduire de façon économique le potentiel de perturbation au niveau du câble moteur du variateur. Un dimensionnement adéquat permet de respecter les valeurs limites de rayonnement pour l'antiparasitage. SEW propose des selfs de sortie pour différentes sections de conducteurs (HD001, HD002, HD003) ainsi que pour différentes tailles de variateur (HD012, HD004, HD005). La self de sortie a pour avantage qu'aucune chute de tension supplémentaire ne se produit en sortie du variateur. En règle générale, 3 à 5 tours autour de l'anneau suffisent. Normalement, les selfs de sortie sont utilisées avec des câbles moteur non blindés. Cas particulier : liaison moteur blindé dotée de plusieurs connecteurs REMARQUE Au sens de la CEM, les connecteurs d'un câble moteur blindé ne constituent pas une solution optimale. Afin de réduire les temps d'arrêt en cas d'accident, les connecteurs sont cependant souvent nécessaires dans l'industrie automobile. Si la liaison moteur blindée est dotée de plusieurs connecteurs, l'efficacité du blindage risque d'être altérée. Dans de tels cas, une self de sortie peut également être utilisée en combinaison avec un blindage de liaison moteur. Les courants de fuite qui circulent via le blindage de liaison moteur, soumettent en outre la self de sortie à des contraintes. Cela entraîne l'augmentation de la température. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 49 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 Température de fonctionnement élevée Par son principe même de fonctionnement, la self de sortie peut atteindre des températures de fonctionnement élevées (supérieures à 100 °C) au niveau de l'anneau. Sur les exécutions libres, une grille en plastique protège l'isolant du conducteur des liaisons moteur. Si l'objectif est d'obtenir une température faible dans l'installation, celleci peut être baissée en utilisant une deuxième self de sortie. Lors de l'installation d'une deuxième self de sortie, il convient de réduire le nombre d'enroulements sur l'anneau de ferrite : 1 self de sortie avec 5 enroulements 2 selfs de sortie avec 3 enroulements MOVIDRIVE® MOVIDRIVE® X2: U V X2: U V W n=3 n=5 PE U V W W PE U V W n=3 1804844811 Installation Enrouler les conducteurs de la liaison moteur toujours ensemble sur la self de sorties comme suit : 1. Prendre les trois conducteurs dans une main. 2. Fixer le début des trois conducteurs au moyen d'un collier. 3. Enrouler les trois conducteurs ensemble cinq fois autour de l'anneau. Les trois conducteurs sont désormais enroulés autour de l'anneau. 5552959755 Tenir compte des remarques suivantes : • Enrouler les trois conducteurs dans le même sens. • Le début et la fin des conducteurs ne doivent pas être intervertis. Dans le cas contraire, l'efficacité de la self n'est plus garantie. • Si chaque conducteur est enroulé individuellement autour de l'anneau, il existe un risque d'interversion du sens d'enroulement ou du début et de l'extrémité des conducteurs. En outre, un champ de dispersion élevé, pouvant perturber les liaisons sensibles, peut apparaître entre les phases au niveau des zones de l'anneau qui sont dépourvues de bobinage. 50 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 L'illustration suivante montre le raccordement de la self de sortie. Enroulement incorrect des conducteurs autour de la self de sortie (conducteurs enroulés individuellement) Enroulement correct des conducteurs autour de la self de sortie (conducteurs enroulés ensemble) MOVIDRIVE® MOVIDRIVE® X2: U V X2: U V W [3] PE U V W W n=5 PE U V W [2] [1] 5382193419 [1] [2] [3] Utilisation Liaison moteur Liaison signal sensible Champ de dispersion Une liaison de sortie sert de dispositif d'antiparasitage à la sortie du variateur. Un groupe d'entraînements soumet une seule self de sortie très vite à des contraintes. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 51 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 2.3.8 Filtre de sortie (filtre-sinus) La tension de sortie d'un variateur se compose d'impulsions carrées. Un filtre de sortie convertit cette tension de sortie carrée en une tension quasi sinusoïdale, voir illustration suivante. 5553462411 U t 237376395 Groupe d'entraînements La tension de sortie carrée du variateur entraîne des pics de courant de fuite au niveau des capacités parasites de la liaison moteur et du bobinage moteur. En cas de groupe d'entraînements, ces pics de courant de fuite s'additionnent et peuvent atteindre des valeurs non admissibles pour le variateur. Les pics de courant de dérivation dépendent : • du nombre de moteurs raccordés en parallèle, • du type et de la longueur de la liaison en sortie du variateur, • et de la taille des moteurs. En cas de fonctionnement avec un filtre de sortie, ces pics de courant de fuite sont considérablement réduits en raison de la tension de sortie quasi sinusoïdale du filtre. Le filtre de sortie soumet le variateur à des contraintes avec un composant de courant de filtre, qui est cependant indépendant des facteurs externes comme le nombre de moteurs, le type et la longueur de liaison. 52 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande Moteurs inadaptés au fonctionnement avec variateur En raison de la tension de sortie carrée du variateur, des surtensions peuvent apparaître au niveau du moteur, voir le chapitre "Sollicitation de tension du moteur par la commande de l'onduleur". sur les moteurs inadaptés au fonctionnement avec variateur, ces surtensions peuvent entraîner la destruction de l'isolation du bobinage moteur. L'utilisation d'un filtre de sortie constitue ici une solution fiable. En raison de la tension sinusoïdale après le filtre de sortie, la surtension est considérablement réduite. Cela décharge le système d'isolation des moteurs. Afin d'éviter les surtensions à la terre (p. ex. en cas de liaisons plus grandes) dues aux résonances, le filtre de sortie devrait également filtrer à la terre. Cela se fait par retour du signal dans le circuit intermédiaire (liaison UZ). Filtrage des bruits de fonctionnement Les impulsions carrées de la sortie du variateur créent des bruits de fonctionnement au niveau du moteur. Ces bruits dans la plage de fréquence de découpage du variateur peuvent être perçus comme gênants. Le filtre de sortie atténue fortement ces bruits. Cependant, le filtre génère lui-même des bruits dans la plage de fréquence de découpage du variateur. Antiparasitage L'utilisation d'un filtre de sortie permet le fonctionnement sans liaison moteur blindée et ce, même en cas d'applications pour lesquelles des valeurs limites sont prescrites. Filtre de sortie sans liaison au circuit intermédiaire Un filtre de sortie sans liaison au circuit intermédiaire convertit, lors du raccordement phase-phase, une tension de sortie variateur à fréquence de découpage en une tension sinusoïdale. 2 Lors du raccordement phase-terre, l'effet de ce filtre est cependant considérablement réduit. Filtre de sortie avec liaison au circuit intermédiaire Un filtre de sortie avec liaison au circuit intermédiaire convertit, lors du raccordement phase-phase et phase-terre, une tension de sortie variateur à fréquence de découpage en une tension sinusoïdale. Au moment de la liaison du filtre de sortie au circuit intermédiaire, il convient d'augmenter la fréquence de découpage. Avec une fréquence de découpage de 12 kHz, le variateur ne fournit plus qu'une puissance équivalente à env. 70 % de sa puissance nominale ! Détermination Le choix du filtre de sortie dépend du courant nominal et de la tension nominale du variateur. Si le courant nominal du moteur est inférieur à celui du variateur, le choix du filtre de sortie se fait en fonction du courant moteur. En cas de fonctionnement en parallèle de plusieurs moteurs, le choix du filtre de sortie se fait en fonction de la somme des courants moteur. Tenir compte du fait qu'une chute de tension survient au niveau du filtre de sortie, conformément aux indications figurant dans les caractéristiques techniques. Cette chute de tension réduit la tension à disposition du moteur. Liaison moteur Utiliser uniquement des liaisons blindées en guise de liaisons moteur à la sortie du filtre de sortie. Sur les liaisons moteur blindées, des oscillations de résonance peuvent apparaître entre la capacité du blindage et la capacité du filtre de sortie. Ces oscillations de résonance risquent d'endommager le filtre de sortie. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 53 Installation conforme à CEM en pratique CEM dans l'armoire de commande 2 Utilisation L'utilisation de filtres de sortie est recommandée dans les applications suivantes : • Groupe d'entraînements (plusieurs moteurs branchés sur un variateur) • Utilisation en tant que filtre antibruit • Fonctionnement antiparasite avec liaisons moteur non blindées • En guise de protection contre les pics de surtension Prix Le prix d'achat, la taille et les pertes énergétiques d'un filtre de sortie et d'un variateur sont élevés et identiques. C'est la raison pour laquelle, de nombreux projeteurs de projets tentent d'éviter l'utilisation d'un filtre de sortie bien que ce dernier constitue, du point de vue de la CEM, une solution quasiment optimale. Rail d'alimentation en tant que liaison moteur En cas d'utilisation de rails d'alimentation isolés après le variateur (p. ex. des sociétés Wampfler ou Vahle) en guise de liaison moteur, SEW recommande d'utiliser un filtre de sortie. Une pose blindée n'est pas possible ici. 4048008715 Le filtre de sortie protège contre les perturbations CEM. En outre, il protège l'étage de puissance du variateur en cas de problèmes avec les appareils de prise de courant. Le filtre de sortie agit alors comme un tampon. Utiliser uniquement des rails d'alimentation dotés de deux appareils de prise de courant (deux frotteurs en série). Pour le conducteur PE, utiliser deux appareils de prise de courant avec deux supports séparés. 54 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Composants de l'armoire de commande 2.4 2 Composants de l'armoire de commande Les chapitres suivants décrivent p. ex. l'équipotentialité des composants intégrés dans l'armoire de commande SEW. 2.4.1 MOVIDRIVE® MDX Raccordement de la tresse de blindage sur les MOVIDRIVE® de tailles 1 et 2 Les photos suivantes présentent le raccordement des tresses de blindage sur les variateurs MOVIDRIVE® MDX de tailles 1 et 2. Tête de commande [1] [3] [2] [2] [3] 3845576075 Étage de puissance Taille 1 [1] [2] [3] Étage de puissance Taille 2 Raccordement de la tresse de blindage câble codeur (câble 24 V, câble codeur et câble de bus) Raccordement de la tresse de blindage câble de puissance (étrier de blindage étage de puissance) Raccordement PE Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 55 2 Installation conforme à CEM en pratique Composants de l'armoire de commande Raccordement de la tresse de blindage sur les MOVIDRIVE® de tailles 3 à 6 La photo suivante présente le raccordement des tresses de blindage de trois variateurs MOVIDRIVE® MDX de tailles 3 à 6. Installer la tresse de blindage de la liaison moteur sur la tôle de blindage côté entrée de l’armoire de commande, conformément à la photo ci-dessous. 9007203102443787 56 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Composants de l'armoire de commande Disponibilité accrue du codeur grâce à la vis de mise à la terre de la tête de commande MOVIDRIVE® 2 Le potentiel de référence de l'alimentation 24 V peut être séparé du câble de terre PE à l'aide d'une vis de mise à la terre sur la tête de commande MOVIDRIVE®. 3847702795 • Vis de mise à la terre vissée → liaison directe avec 0 V de l'alimentation 24 V DGND (X10, X12, X13, X16, X17) est relié à PE Ainsi, le variateur MOVIDRIVE® dispose d'une protection élevée contre les défauts codeur ! • Sans vis → haute résistance d'isolement Le retrait de la vis de mise à la terre M4 permet d'obtenir la séparation des potentiels. Le raccordement à la terre se fait donc via quatre condensateurs et une résistance élevée avec la terre. Exemple : contrôleurs d'isolement dans l'alimentation 24 V En guise de protection supplémentaire de la sécurité de fonctionnement, l'alimentation 24 V est partiellement surveillée par un contrôleur d'isolement (p. ex. dans l'industrie chimique). La surveillance offre une protection complémentaire contre les dysfonctionnements de l'installation en cas d'isolation défectueuse dans le circuit électrique 24 V. Si la séparation des potentiels est impossible sur certains appareils, une alimentation 24 V distincte est nécessaire. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 57 2 Installation conforme à CEM en pratique Composants de l'armoire de commande Raccordement de l'équipotentialité de la carte option DCS21B / 31B La photo suivante illustre le raccordement de l'équipotentialité de la carte option DCS21B / 31B avec le variateur MOVIDRIVE® MDX de tailles 1 à 6. MOVIDRIVE® avec vis de mise à la terre [1] 3851412747 [1] Raccordement de l'équipotentialité de la carte option au moyen de la vis de mise à la terre REMARQUE Si l'option DCS21B / 31B est montée dans un variateur MOVIDRIVE® MDX B sans taraudage, le fonctionnement conforme n'est pas garanti. SEW recommande de remplacer le variateur MOVIDRIVE® MDX B sans taraudage par un variateur MOVIDRIVE® MDX B avec taraudage. 58 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Composants de l'armoire de commande 2.4.2 2 Résistance de freinage Câble de résistance de freinage Pour raccorder les résistances de freinage au variateur, utiliser deux conducteurs étroitement torsadés ou un câble de puissance blindé. La tension nominale du câble de résistance de freinage doit être au moins de U0/U = 300 V / 500 V (DIN VDE 0298). Installation de la résistance en acier ajouré Monter la résistance de freinage sur une surface la plus grande possible sur un support non peint. Si cela n'est pas possible, la résistance de freinage peut également être montée sur la tôle de l'armoire de commande au moyen de rondelles dentées. L'illustration suivante montre le raccordement d'une résistance en acier ajouré avec sonde de température ou contact de température. [1] [2] [3] 3852709899 [1] [2] [3] Raccordement de la résistance de freinage Raccordement du contact de température TH Raccordement PE Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 59 Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 2.5 Câbles 2.5.1 Pose Tenir compte des remarques suivantes. • Toujours poser les conducteurs aller et retour ensemble. • Éviter les boucles de réserve sur tous les câbles de raccordement. • Les conducteurs non utilisés doivent être reliés aux masses métalliques aux deux extrémités. • Poser les câbles causant des interférences de préférence dans les coins d'une goulotte de câblage métallique ou dans un angle. Cela évite le rayonnement des liaisons. K S S E S S S 235879819 K E S Goulotte de câblage Angle Effet de blindage Une goulotte de câblage fermée permet d'améliorer considérablement l'effet de blindage. Écartement entre les câbles Plus l'écartement entre les câbles est important, plus la capacité parasite est réduite et plus le courant perturbateur est faible. La capacité parasite (capacité parasite) augmente • à mesure que l'écartement entre les câbles baisse • à mesure que la longueur des câbles montés en parallèle augmente Le courant perturbateur augmente à mesure que la tension au niveau du câble perturbateur augmente. Écartement avec le potentiel de référence 60 Poser les câbles le plus près possible de l'équipotentialité de référence, comme la plaque de montage, la goulotte en tôle ou la console machine mise à la terre. Les câbles suspendus agissent comme des antennes actives et passives. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Câbles Groupes de câbles 2 Le couplage entre la fréquence parasite (p. ex. liaison moteur) et la victime potentielle (p. ex. liaison sensible, appareil) se fait la plupart du temps via des câbles raccordés. C'est la raison pour laquelle la pose et le type des câbles utilisés jouent un rôle important pour la CEM. Afin d'établir une routine de pose des câbles, ces derniers sont répartis en groupes en fonction des signaux transportés. Cette configuration permet l'établissement de règles générales, appropriées à la pratique pour la pose des câbles. En pratique, une répartition des câbles en quatre groupes se révèle judicieuse. Les groupes de câbles peuvent être caractérisés de la manière suivante. Groupe de câbles Exemple Groupe 1 Très sensible Câbles codeur Capteurs analogiques Câbles de mesure Détecteurs de proximité capacitifs Câbles de bus Groupe 2 Sensible Câbles véhiculant de faibles signaux Alimentation faible intensité (10 V, 24 V) Groupe 3 Perturbateur Câbles de commande à charge inductive (freins, contacteurs, relais) Câbles de puissance antiparasités Câbles d'alimentation (non commutés) Groupe 4 Fortement perturbateur Circuits de puissance Câbles de puissance commutés (charge inductive, p. ex. relais) Câbles de puissance à fréquence de découpage (variateur) Grâce à cette répartition en groupes, les règles générales suivantes peuvent être établies afin de sélectionner les câbles : Groupe de câbles Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Groupe 4 Dans l'armoire de commande En dehors de l'armoire de commande Câbles à basse capacitivité blindés si possible sans interruption jusqu'à l'appareil avec un écartement par rapport aux groupes 3 et 4 Câbles non blindés séparés des groupes 3 et 4 Câbles avec un écartement par rapport aux groupes 3 et 4 Câbles torsadés ou filtrés La pose sûre en parallèle des câbles dans plusieurs groupes n'est possible qu'en liaison avec des actions complémentaires comme p. ex. le blindage, le filtrage ou un écartement. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 61 2 Installation conforme à CEM en pratique Câbles Dans l'armoire de commande, l'énergie et les signaux doivent être plusieurs fois distribués et répartis. Les liaisons sont relativement courtes. Le rayonnement vers l'extérieur est réduit par l'effet du blindage de l'armoire de commande. Dans l'armoire de commande, la pose séparée de câbles des groupes 1 ou 2 n'est pas toujours possible par rapport aux câbles des groupes 3 ou 4. La pose en parallèle devrait cependant être limitée au strict minimum. • Liaison moteur dans l'armoire de commande Lorsqu'une liaison moteur est posée non blindée et démunie de filtre dans l'armoire de commande, il convient de poser les conducteurs des trois phases torsadés et séparément des câbles sensibles. En effet, cette solution ne représente qu'un compromis et ne devrait pas être mise en œuvre dans les armoires de commande dotées de câbles sensibles. • Résistance de freinage dans l'armoire de commande Poser uniquement des câbles non blindés ou deux conducteurs torsadés en guise de câbles de résistance de freinage. Poser les conducteurs torsadés séparément des câbles sensibles. En dehors de l'armoire de commande, les câbles cheminent souvent en parallèle sur de longues distances et avec faibles écartements. En cas de pose non conforme à la CEM, cela entraîne une interaction élevée entre les signaux transportés. En dehors de l'armoire de commande, un écartement de 20 cm entre les câbles des groupes 1 et 2 et les câbles des groupes 3 et 4 s'avère, la plupart du temps, suffisant. Pose de câbles de différents groupes Lors de la pose des câbles de différents groupes, tenir compte des remarques suivantes. • Poser les câbles des groupes 1 et 2 ainsi que les câbles des groupes 3 et 4 en respectant un écartement le plus grand possible ou en utilisant une paroi de séparation métallique. 3 1 4 2 3779300107 1 2 235452043 MP 62 Paroi de séparation métallique Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 • La liaison moteur située après un filtre de sortie peut être posée dans une goulotte de câblage avec des câbles d'autres groupes. • Utiliser exclusivement des chaînes porte-câbles avec des rainures intermédiaires [1]. [1] 3779433099 • Croiser les câbles des groupes 1 et 2 ainsi que les câbles des groupes 3 et 4 dans l'angle droit 90° 2 2 1 90° 1 235879819 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 63 Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 2.5.2 Blindage Pour le blindage, tenir compte des remarques suivantes : • Chaque câble peut émettre ou recevoir un champ magnétique. Cela signifie que chaque câble agit aussi bien en tant qu'antenne d'émission qu'en tant qu'antenne de réception. • Un unique câble non blindé ou démuni de filtre peut réduire à néant toutes les autres mesures. • Le blindage d'un câble à une seule extrémité est efficace uniquement contre le couplage capacitif des câbles montés en parallèle, pas contre les champs magnétiques. • Pour éviter les rayonnements magnétiques, le blindage doit toujours être raccordé aux deux extrémités. Le blindage devrait se composer de cuivre. [1] [2] 5558529931 [1] [2] Liaison moteur (mise à la terre aux deux extrémités) Câble codeur (mise à la terre aux deux extrémités) Exception : • La pose du câble dans une goulotte de câblage en tôle atténue également le rayonnement, mais pas aussi efficacement qu'un blindage en cuivre. • Les tuyaux métalliques sont bien adaptés au blindage. Il convient d'accorder une attention toute particulière à la poursuite du blindage au niveau des extrémités des tuyaux. • Les câbles blindés faisant partie de différents groupes, mis à la terre aux deux extrémités, peuvent être posés dans la même goulotte de câblage. Poser les câbles qui ont été rallongés avec des connecteurs uniquement dans des goulottes de câblage séparées. Sinon, des perturbations risquent d'être transmises par les connecteurs. [1] [1] [2] [2] 5558536331 [1] [2] 64 Liaison moteur Câble codeur Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 Expériences issues de la pratique : • Pour les liaisons codeur et moteur rallongées et blindées, on utilise fréquemment des connecteurs non conformes à la CEM. • La confection des connecteurs des liaisons rallongées est souvent non conforme à CEM. C'est la raison pour laquelle, il convient de n'utiliser que des câbles confectionnés par SEW pour les liaisons codeur et moteur de grande longueur. Types de blindage En pratique, différents types de blindage sont utilisés pour les câbles électriques. Le tableau suivant explique les caractéristiques des différents types de blindage. Type de blindage Caractéristique Blindage par feuillard Les blindages par feuillard sont souvent utilisés pour les liaisons de transmission des signaux. L'avantage repose sur un degré de revêtement de blindage optimal de 100 %. En raison de la faible épaisseur de la couche conductrice, l'efficacité des blindages par feuillard est restreinte, notamment • en cas de forts champs parasites magnétiques • et en cas de courants perturbateurs élevés en raison de la faible section de câble Lors de l'utilisation, il convient de veiller à ce que la feuille de blindage ne soit pas endommagée par pliage. Blindage par tresse Les blindages par tresse sont habituellement utilisés pour les câbles de puissance. En raison de la section de blindage élevée, les blindages par tresse offrent, en cas de forts courants perturbateurs et de champs magnétiques puissants, une meilleure protection. Le revêtement optique de blindage constitue une caractéristique importante du blindage. À des fins de CEM, le revêtement doit être d'au moins 85 %. Les câbles à armature métallique ne sont pas compatibles avec la CEM. Blindage multiple Les câbles à blindage multiple offrent, par rapport aux câbles à blindage unique, une meilleure atténuation du blindage. La combinaison d'un écran feuillard, et du blindage par tresse permet d'associer les bonnes caractéristiques de ces deux types de blindage. En raison de leur fabrication laborieuse, de tels câbles ne sont habituellement utilisés que pour le transport de signaux sensibles. Pose de tuyaux La pose de câbles dans des tuyaux métalliques constitue un type spécial de blindage. Les tuyaux métalliques offrent une section de blindage élevée et un taux de revêtement de blindage de 100 %. C'est la raison pour laquelle, les tuyaux métalliques sont bien adaptés au blindage. Il convient d'accorder une attention toute particulière à la poursuite du blindage au niveau des tuyaux et du couplage entre les câbles posés ensemble dans le tuyau. Gaine en ferrite Pour les câbles de puissance, des gaines avec particules ferrite intégrées sont proposées afin d'atténuer les courants perturbateurs. En pratique, ces câbles ont une importance minime et ce, en raison de l'atténuation en fonction de la longueur et de l'efficacité. Ces câbles n'ont jusqu'à présent été que peu utilisés, en particulier sur les câblages plus longs et ce, à cause de leur processus de fabrication nettement plus compliqué. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 65 Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 Câbles codeur En guise de câbles codeur, utiliser uniquement des câbles présentant les caractéristiques suivantes. • Basse capacitivité (capacité entre les conducteurs Cconducteur - conducteur ≤ 70 nF/km (70 pF/m)) • Avec tresse de blindage • Torsadés par paire Recommandation Utiliser les câbles codeur préconfectionnés de SEW. Au cas où vous avez confectionné vous-mêmes le câble codeur, respectez les valeurs suivantes. Appareil Capacité Cconducteur - conducteur du câble codeur Variateurs MOVIDRIVE® ≤ 120 nF/km (jusqu'à une longueur de câble de 50 m) ≤ 70 nF/km (à partir d'une longueur de câble de 50 m) Modules contrôleur de sécurité MOVISAFE® (option MOVIDRIVE®) ≤ 70 nF/km Servovariateurs MOVIAXIS® ≤ 70 nF/km Exemple : câbles codeur de la société HELUKABEL® Câbles blindés de grande longueur Type HELUKABEL® Utilisation Li9YCY SEW utilise ce câble (70 nF/km) de façon standard en tant que câble codeur basse capacitivité. Li2YCY Ce câble convient également à une utilisation en tant que câble codeur. Cconducteur - conducteur = 70 nF/km LiYCY Ce câble est souvent utilisé en tant que câble codeur. Ce câble n'est pas un câble à basse capacivité. Cconducteur - conducteur = 120 nF/km Pour les câbles blindés de grande longueur, tenir compte des remarques suivantes. • L'efficacité du blindage baisse à mesure que la longueur du câble augmente. Pour les câbles de grande longueur, il est possible d'améliorer le blindage en le mettant à la terre à plusieurs reprises et à intervalles réguliers au moyen de colliers. • Chaque câble dispose d'une capacité parasite qui met les courants de fuite à la terre. Le blindage accroît nettement la capacité parasite. • Pour les liaisons moteur longues blindées, les forts courants de fuite peuvent provoquer des perturbations conséquentes. Dans de tels cas, utiliser un filtre de sortie ou des anneaux de ferrite à la place d'un câble blindé. Si le blindage d'un câble déjà posé et blindé n'est pas souhaité, ce câble ne doit pas être remplacé. Il est également possible de débrancher et d'isoler le blindage au niveau des deux extrémités. Veiller à une isolation méticuleuse, p. ex. au moyen d'une gaine rétractable. En cas de mauvaise isolation, des étincelles à la terre ou d'autres objets conducteurs peuvent apparaître aux extrémités du blindage. Le débranchement du blindage peut être nécessaire pour les raisons suivantes. 66 • Installation ultérieure d'un filtre de sortie • Courant de fuite élevé • Capacité de liaison trop élevée en cas de câble trop long • Groupes d'entraînements Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Câbles Pour les groupes d'entraînements sans câbles blindés 2 Sur un groupe d'entraînements, les courants de fuite qui circulent sont plus importants car la capacité des liaisons moteur et des moteurs sont augmentés en raison du branchement en parallèle. Ces courants de fuite soumettent en plus l'étage de puissance du variateur à des contraintes. En cas d'utilisation de liaisons moteur blindées, ces courants de fuite augmentent très fortement. En outre, les courants de fuite risquent de déclencher le disjoncteur-moteur qui est habituellement utilisé dans les groupes d'entraînements. C'est la raison pour laquelle, il faut utiliser de préférence des câbles blindés dans les groupes d'entraînements. Si l'installation doit respecter des valeurs limites CEM, installer un filtre de sortie. Support de reprise de la tresse de blindage Relier la tresse de blindage sur tout le pourtour sur une grande surface à l'aide de colliers de mise à la terre ou de presse-étoupes CEM. Ne pas raccorder le blindage via une tresse de blindage torsadée (aussi appelée "queue de cochon") ou via un allongement des fils. Cela risque de réduire l'efficacité du blindage de jusqu'à 90 %. L'illustration suivante présente les différentes possibilités de raccordement du blindage. 235857803 Support de reprise de blindage incorrect par allongement des fils ou via une tresse de blindage torsadée Support de reprise de blindage correct sur tout le pourtour du boîtier ou d'une surface mise à la terre Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 67 Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 Pratique Les illustrations suivantes présentent le raccordement de la tresse de blindage en pratique. [1] [2] [3] 3779830539 [1] [2] [3] Support de reprise de blindage du câble codeur sur la tôle de blindage des composants de commande Décharge mécanique de contraintes Support de reprise de blindage de la liaison moteur sur la tôle de blindage des composants de puissance Tenir compte des remarques suivantes. 68 • Relier les tresses de blindage des câbles codeur et des câbles de bus à la tôle de blindage des composants de commande [1]. • Relier la tresse de blindage de la liaison moteur à la tôle de blindage séparée pour les composants de puissance [3]. • Fixer les câbles avec les systèmes de décharge de contraintes mécaniques [2]. • Si la tôle de blindage n'est pas reliée directement à la plaque de montage non peinte, il faut installer une liaison HF vers la barre de masse de l'armoire de commande. • La tresse de blindage peut également être reliée directement au variateur. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Câbles Presse-étoupes CEM 2 Pour le passage des câbles dans un boîtier, utiliser un presse-étoupe CEM du type suivant. 3880956939 Exemple Fabricant Vente Taraudage sté. Jacob sté. Sonepar Type Mxx 50.6xx M / CEM M20 50.620 M / CEM Il est également possible d'utiliser des presse-étoupes CEM de la société Hummel. Blindage de câbles hybrides HSK-M-CEM : comparable au presse-étoupe 50.6xx M / CEM de la société Jacob HSK-MZ-CEM : avec décharge de contraintes supplémentaire et protection antiécrasement HSK-M-CEM-D : pour réaliser la tresse de blindage En principe, chaque blindage d'un câble hybride doit être raccordé aux deux extrémités. Exemple du MOVIFIT® Pose de la 2e tresse de blindage d'un câble hybride sur la tôle de blindage Pose de la 2e tresse de blindage d'un câble hybride avec un presse-étoupe CEM [1] ABOX [1] [2] [2] 3780284427 [1] [2] Blindage intérieur Blindage extérieur Si aucun étrier de blindage n'est disponible pour une autre tresse de blindage d'un câble hybride, toutes les tresses de blindage doivent être raccordées ensemble au niveau du presse-étoupe CEM. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 69 Installation conforme à CEM en pratique Câbles 2 Défaut lors de la confection des câbles hybrides Les câbles hybrides préconfectionnés sont souvent raccourcis côté moteur par les clients ou confectionnés par les clients eux-mêmes. On constate alors souvent les défauts suivants : • Le blindage extérieur est correctement raccordé. • Le blindage intérieur est correctement raccordé sur le côté du variateur. • Défaut : le blindage intérieur ne doit pas être raccordé sur le côté du moteur. Exemple d'un câble moteur/de frein Si le câble de frein d'un câble hybride n'est mis à la terre qu'à une seule extrémité, l'efficacité du blindage est insuffisante. Avec une liaison moteur à fréquence de découpage d'une efficacité de blindage insuffisante, les pics de perturbations HF arrivent dans le câble de frein. Ces pics de perturbations HF dans le câble de frein soumettent le redresseur de frein à des contraintes non admissibles, ce qui entraîne son vieillissement précoce. L'illustration suivante montre la section du câble hybride (SEW, type D) avec des conducteurs pour la raccordement du moteur [3], du frein [1] et de la sonde de température [8]. [1] Câble de frein [2] Blindage du câble de frein [3] Phase de la liaison moteur [4] Matériau de remplissage [5] Blindage extérieur [6] [6] Gaine extérieure [7] [7] Blindage de la liaison TF [8] [8] Liaison TF [1] [2] [3] [4] [5] 3780763403 • Le raccordement du blindage intérieur à une seule extrémité du câble de frein dans le câble hybride risque, à long terme, d'endommager le redresseur de frein et par conséquent la bobine de frein. • Une liaison TF, dont le blindage n’est pas mis à la terre des deux côtés, peut provoquer un défaut codeur. Mettre le blindage du câble hybride et de la liaison TF à la masse aux deux extrémités. 70 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2.6 Équipotentialité dans l'installation 2.6.1 Chaînage de l'équipotentialité 2 Lorsque plusieurs machines sont chaînées les unes aux autres, une équipotentialité est nécessaire entre l'armoire de commande, les éléments de convoyage, les goulottes de câblage et les moyens d'exploitation. • Du point de vue de la sécurité électrique, la barre de masse représente le point de masse centrale. • Du point de vue de la CEM, elle présente des avantages lorsque la plaque de montage est utilisée comme point de masse centrale par rapport à l'équipotentialité HF. L'illustration suivante montre p. ex. les liaisons de l'équipotentialité de plusieurs composants. [1] [7] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 3853533579 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Armoire de commande avec barre de masse Liaison entre la plaque de montage et la barre de masse Raccordement compatible HF de la goulotte de câblage à la barre de masse Liaison de grande surface entre les goulottes de câblage Dérivation avec angles de grande surface Goulotte de câblage en tôle Équipotentialité compatible HF du motoréducteur sur la goulotte de câblage Équipotentialité compatible HF du MOVIFIT®sur la goulotte de câblage Lors de la réalisation de l'équipotentialité, tenir compte des remarques suivantes : • Installer l'armoire de commande avec la barre de masse comme indiqué sur l'illustration ci-dessus. • Relier la goulotte de câblage à l'armoire de commande et ce, sur une grande surface. • Relier la goulotte de câblage à la plaque de montage située dans l'armoire de commande [3] à l'aide d'une tresse HF. • Relier la barre de masse (liaison HF) à la plaque de montage [2] et ce, sur une grande surface. • Relier les parties de la goulotte de câblage en tôle les unes aux autres [4] sur une grande surface. • Relier les goulottes de câblage dérivées avec des angles de grande surface [5] ou des tresses HF. • Relier le raccordement PE du MOVIFIT® à la goulotte de câblage [8] à l'aide d'une tresse HF. • Relier le motoréducteur également à la goulotte de câblage [7]. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 71 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2 2.6.2 Exemple d'un système d'entraînement avec réducteurs à arbre creux Équipotentialité en vue de la protection du redresseur de frein Un entraînement avec réducteurs à arbre creux est uniquement installé via un arbre et un bras de couple. [1] [2] [3] [4] 5374678539 [1] [2] [3] [4] Moteur Réducteur à arbre creux Bras de couple avec connecteur femelle en caoutchouc Tresse HF Les roulements du réducteur ne font office, pour l'entraînement, que d'une équipotentialité insuffisante. Le bras de couple dispose souvent d'un connecteur femelle en caoutchouc élastique qui isole l'entraînement de l'installation électriquement. Ainsi, l'entraînement ne dispose d'aucune équipotentialité compatible HF. En raison de l’équipotentialité insuffisante, les courants de fuite partent du moteur pour retourner au variateur situé dans l'armoire de commande et ce, en partie via le câble de frein. Puisque les courants de fuite passent à travers le redresseur de frein, ils endommagent l'électronique du redresseur de frein. Cela risque d'entraîner un vieillissement accru, voire une panne précoce du redresseur de frein. Même pour les dispositifs de levage et les plateaux tournants, l'équipotentialité de l'entraînement mobile n'est pas toujours compatible HF. C'est la raison pour laquelle, l'équipotentialité défectueuse des entraînements mobiles des dispositifs de levage et des plateaux tournants risque également de provoquer une panne précoce du redresseur de frein. Conclusion 72 Pour cette raison, toujours installer une tresse HF entre le moteur et l'installation sur les réducteurs à arbre creux, les dispositifs de levage et les plateaux tournants. Les courants de fuite sont mis à la terre au moyen de la tresse HF. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2.6.3 2 Exemple du plateau tournant L'illustration suivante présente l'équipotentialité d'un plateau tournant. [1] [1] [1] [2] [3] [4] [1] 3854592267 [1] [2] [3] [4] Chaîne du convoyeur à chaîne Goulotte de câblage en tôle Plateau Équipotentialité entre les goulottes en tôle fixes et mobiles et le moteur Établir une équipotentialité entre les goulottes de câblage en tôle fixes, les goulottes en tôle mobiles et le moteur, conformément à l'illustration ci-dessus [3]. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 73 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2 2.6.4 Exemple de convoyeur aérien L'illustration suivante présente l'équipotentialité au niveau de la station d'accueil d'un convoyeur aérien. [1] [2] [3] 3855975947 [1] [2] [3] • Variateur du dispositif de rotation avec filtre-réseau Équipotentialité de la barre de masse avec la station d'accueil Station d'accueil Entraînement mobile sur un convoyeur aérien Si un entraînement régulé se déplace sur un convoyeur aérien, l'entraînement mobile doit être équipé d'un filtre-réseau. Pour les petites tailles, le filtre-réseau est déjà intégré. Le filtre-réseau renvoie la plus grande partie des courants de fuite vers le variateur. Cela permet de réduire le risque de circulation des courants de fuite via d'autres composants ainsi que le risque de perturbation des appareils ou de la communication. • Équipotentialité du convoyeur aérien au niveau de la station d'accueil Si un convoyeur aérien est alimenté en électricité via un système de rails d'alimentation, il convient d'installer une liaison d'équipotentialité entre la barre de masse du système de rails d'alimentation et le point d'arrêt de la station d'accueil. Ainsi, s'assurer qu'aucune différence de potentiel ne puisse apparaître entre le convoyeur aérien et la station d'accueil. Ainsi, les dangers électriques pour les personnes sont exclus. 74 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2.6.5 2 Exemple de dispositif de levage avec convoyeur à rouleaux intégré L'illustration suivante présente l'équipotentialité sur un dispositif de levage avec convoyeur à rouleaux intégré. [1] [2] [4] [3] [3] 3857042187 [1] [2] [3] [4] Dispositif de levage Entraînement mobile Équipotentialité Équipotentialité (câble suspendu) de la fourche Si un entraînement régulé [2] se déplace sur un dispositif de levage, l'entraînement mobile doit être équipé d'un filtre-réseau. Pour les petites tailles, le filtre-réseau est déjà intégré. Le filtre-réseau renvoie la plus grande partie des courants de fuite vers le variateur. Cela permet de réduire le risque de circulation des courants de fuite via d'autres composants ainsi que le risque de perturbation des appareils ou de la communication. Si le variateur et le module de bus sont installés sur la fourche du dispositif de levage d'un entraînement pour convoyeur à rouleaux, l'équipotentialité correcte de la fourche est particulièrement importante. Les câbles suivants peuvent faire office de câbles suspendus [4]. • Bande de cuivre ronde étamée, p. ex. RTCB de la société ERICO. Du point de vue de la CEM, cette solution est la meilleure. • Câble de terre séparé avec grande section de câble, p. ex. 16 mm2. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 75 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2 2.6.6 Décharge électrostatique (ESD) La décharge électrostatique (ESD = electrostatic discharge) est un arc électrique ou une étincelle généré(e) à cause de différences de potentiel élevées dans un matériau électrique isolant. Elle provoque une forte impulsion électrique de très courte durée qui perturbe considérablement les composants électriques d'une installation. Cause Effets Remède Cette grande différence de potentiel découle, la plupart du temps, de la charge continue due à la triboélectricité, p. ex. : • Lorsque l'on marche sur des tapis avec des chaussures isolantes • Lors de la manipulation de pièces de plastique • Lors du déroulement de bandes de plastique ou de papier d'un rouleau • Lors de l'utilisation des rouleaux plastique, comme sur les convoyeurs à rouleaux ou les dispositifs de levage • Perturbations des appareils électriques, en particulier en cas de communication par bus • Détérioration de semi-conducteurs, défauts latents • Perturbations du codeur Pour assurer une protection contre les décharges électrostatiques (ESD), il convient d'installer des dispositifs de dérivation de charges au niveau de tous les points de frottement des matériaux isolants. Pour dériver la charge au sein de l'installation, les mesures suivantes sont appropriées. • Peignes conducteurs • Balais, fils métalliques • Patins, rouleaux métalliques, cylindres métalliques, etc. Ces mesures de protection sont importantes, notamment dans les installations suivantes : • Bandes transporteuses • Lors du déroulement de bandes de plastique ou de papier d'un rouleau Sur les objets de grande taille mobiles (p. ex. enrouleur), la charge peut atteindre des valeurs tellement élevées qu'une protection contre les décharges électrostatiques est nécessaire, ne serait-ce que pour des raisons de protection des individus. L'illustration suivante montre la protection contre les décharges électrostatiques pour un enrouleur. 3857042187 76 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2 L'illustration suivante montre la protection contre les décharges électrostatiques pour un dispositif de levage et un convoyeur à rouleaux métalliques ou plastiques. [1] [2] [6] [1] [4] [3] [4] [5] 301406603 [1] [2] [3] [4] [5] [6] Répartiteur de bus menacé par les perturbations avec variateur Câble hybride (puissance, communication par bus) Câble d'équipotentialité conforme à CEM Rouleaux plastique (en PVC) Peigne métallique Rouleaux métalliques Les charges de la partie mobile cheminent en continu vers le bâti du dispositif de levage via le peigne métallique. Cela empêche le chargement électrostatique des marchandises à transporter. Conclusion Sur les installations menacées par les décharges électrostatiques, des mesures de protection contre les décharges électrostatiques sont nécessaires en plus d'une équipotentialité conforme à CEM. Les mesures suivantes sont nécessaires : • Équipotentialité conforme à CEM contre les perturbations • Protection contre les décharges électrostatiques en guise de protection de l'appareil Sur les objets de grande taille mobiles, la protection contre les décharges électrostatiques est également nécessaire pour des raisons de protection des individus. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 77 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2 2.6.7 Référence de masse à basse impédance Pour obtenir une équipotentialité optimale dans la plage des hautes fréquences, une référence de masse à basse impédance est indispensable. Les éléments de liaison suivants garantissent une référence de masse à basse impédance. X A Y B 235057163 A B Liaison de large surface Liaison de large surface dans un rapport de taille de 1:3 < X:Y < 3:1, p. ex. pour la liaison des goulottes en tôle Tresse HF Pour les liaisons entre les différentes parties de la machine ou des goulottes en tôle, il est possible d'utiliser des liaisons de large surface [A]. Les relier sur une grande surface aux deux extrémités avec le potentiel de référence. Tresses HF Si l'utilisation de liaisons de large surface est impossible, il est également possible d'utiliser des tresses HF [B] flexibles. Conformément à la norme EN 60204-1, chapitre 13.2.2 de 2006, les tresses HF peuvent aussi être utilisés en tant que câbles de terre lorsque les points de raccordement sont identifiés par le symbole graphique de mise à la terre. Protéger la tresse HF au moyen de deux rondelles afin qu'elle ne soit pas endommagée lors du serrage de la vis ou en cas de secousses. Respecter la structure du vissage suivant. L'illustration suivante présente p. ex. la procédure de montage de la tresse HF sur le moteur DR. 100M. [1] [1] [2] [3] [4] [5] Perçage Rondelle éventail Rondelle de protection de la tresse HF Tresse HF Vis autotaraudeuse [2] [3] [4] [3] [5] 9007204735364875 78 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation Pour le raccordement de l'équipotentialité des recommandons les tresses HF de la société ERICO. entraînements 2 SEW, nous • Pour le raccordement standard de l'équipotentialité des composants SEW comme les moteurs et les contrôleurs décentralisés, utiliser une tresse HF avec un diamètre de trou de 6,5 mm. • Pour l'option "Amélioration de la mise à la terre" sur les moteurs DR (voir chapitre "Moteurs DR" (voir page 89), utiliser une tresse HF avec un diamètre de trou de 8,5 mm. L'illustration suivante montre une tresse HF de la société ERICO. Ø T J L +5 0 3566927115 Le tableau suivant indique les caractéristiques techniques des tresses HF. Raccordement standard SEW de l'équipotentialité option "Amélioration de la mise à la terre" 556610 556660 MBJ 10-300-6 MBJ 16-300-8 [L] Longueur 300 mm 300 mm [J] Largeur 12 mm 15 mm [Ø] Diamètre du trou 6.5 mm 8.5 mm [T] Longueur minimale de support 22 mm 25 mm 75 A max. 120 A max. Référence (société ERICO) Type Capacité de charge Section de câble 10 mm 2 16 mm2 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 79 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2 2.6.8 Mise en contact La mise en contact des liaisons à la terre a une influence fondamentale sur la qualité de la liaison à la terre. Il est possible de réduire à néant l'effet du meilleur conducteur de terre en réalisant une mise en contact incorrecte ou non conforme ! Les illustrations suivantes présentent p. ex. des possibilités de raccordement appropriées. [1] 235062283 [1] 80 [1] 3879515275 Possibilités de raccordement Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité dans l'installation 2.6.9 2 Raccordements de goulottes de câblage Tenir compte des remarques suivantes lors de l'installation de goulottes de câblage. • Installer des liaisons de goulottes de câblage de grande surface à l'aide d'angles métalliques. • Entre deux composants d'une installation, il doit y avoir une surface homogène et équipotentielle (goulotte en tôle). • Poser tous les câbles le long de la surface équipotentielle. • Veiller à ce que les liaisons n’engendrent pas de risque de chute. Les illustrations suivantes montrent des exemples de possibilités de raccordement. Liaisons non recommandées Liaisons recommandées 235092491 Les illustrations suivantes montrent des exemples de raccordement incorrects. [1] [1] [1] La liaison engendre un risque de chute. Les liaisons représentées ci-dessus [1] ne doivent pas être posées de cette façon, car elles ne garantissent aucune liaison de grande surface et constituent un danger de chute. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 81 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité de composants décentralisés 2 2.7 Équipotentialité de composants décentralisés Sur les installations décentralisées, la communication par bus est répartie sur l’installation. C'est la raison pour laquelle une équipotentialité compatible HF est particulièrement important. En plus du raccordement du câble de terre, il convient d'installer une équipotentialité compatible HF à basse impédance (p. ex. une tresse HF). Les chapitres suivants décrivent p. ex. l'équipotentialité des composants décentralisés SEW. 2.7.1 MOVIMOT® avec module répartiteur de bus L'illustration suivante montre les mesures d’équipotentialité d'un système de transport avec plusieurs entraînements MOVIMOT®. La transmission des signaux et l'alimentation se font à l'aide de répartiteurs de bus. [1] [2] [2] [1] [2] [1] 462884107 [1] [2] Goulotte de câblage Structure métallique Les câbles des systèmes de bus de terrain ainsi que les codeurs et les codeurs de position transportent les signaux sensibles et sont en principe parallèles aux câbles de puissance comme p. ex. les liaisons moteur des variateurs. Afin de garantir la protection nécessaire contre les perturbations HF, ces systèmes sont équipés de blindages HF de grande qualité. Dans de tels systèmes, l'équipotentialité par la goulotte de câblage et la structure métallique de la machine est particulièrement importante. Sinon, l'équipotentialité se fait essentiellement via les câbles de transmission des signaux et peut donc y générer des perturbations. 82 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité de composants décentralisés 2.7.2 2 MOVIFIT® L'illustration suivante présente le conducteur de terre et l'équipotentialité conforme à la CEM des PRGXOHVMOVIFIT®. [1] [1] [4] [3] [2] [4] [3] [2] 3880956939 [1] [2] [3] [4] Liaison conductrice de grande taille entre le MOVIFIT® et le rail de montage Conducteur PE dans la liaison réseau 2e conducteur PE raccordé par des bornes séparées (double sécurité en cas de courants de fuite > 3,5 mA conformément à EN 61800-5-1) Équipotentialité conforme à la CEM par tresse HF REMARQUE • • Du point de vue de la sécurité électrique, les goulottes de câblage métalliques ne doivent pas être utilisées en guise de conducteurs de terre. Du point de vue de la CEM, une liaison à basse impédance entre l'armoire de commande, la goulotte de câblage métallique et le moteur en tant qu'équipotentialité présente cependant des avantages, car : – la goulotte de câblage métallique est toujours installée parallèlement aux câbles, – et il est facile de contrôler les interruptions. Lors de la réalisation de l'équipotentialité des MOVIFIT®, tenir compte des remarques suivantes : • Établir une liaison de grande surface entre le MOVIFIT® et le point de mise à la terre de l'installation. • Pour cela, installer une tresse HF entre le MOVIFIT® et point de mise à la terre de l'installation. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 83 2 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité de composants décentralisés Les illustrations suivantes montrent le raccordement de la tresse de blindage des câbles hybrides et PROFIBUS sur les MOVIFIT®. Raccordement du câble hybride Raccordement PROFIBUS ABOX 5461694475 5449603851 Pour le raccordement du câble hybride sur le MOVIFIT®, utiliser exclusivement des presse-étoupes CEM, voir chapitre "Presse-étoupes CEM" (voir page 69). 84 Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité de composants décentralisés 2.7.3 2 MOVIPRO® Kit de mise à la terre Deux kits de mise à la terre sont fournis avec le MOVIPRO®. L'illustration suivante montre la position des points de raccordement et l'ordre de montage des pièces. [1] [1] [2] [3] [4] [3] [6] [5] [7] [6] [2] [5] 5462396939 [1] [2] [3] [4] [5] Coin du boîtier Étrier de serrage Rondelle pour M5 Tresse HF Vis M5 autotaraudeuse [6] [5] Rondelle à denture Cosse à œillet pour conducteur PE en cuivre Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 85 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité de composants décentralisés 2 2.7.4 MOVIGEAR® L'illustration suivante présente l'équipotentialité d'unités d'entraînement MOVIGEAR®. [1] 3882314891 [1] Équipotentialité sur les unités d'entraînement MOVIGEAR® Lors de la réalisation de l'équipotentialité d'unités d'entraînement MOVIGEAR®, tenir compte des remarques suivantes : 86 • Établir une liaison de grande surface entre l'unité d'entraînement MOVIGEAR® et le point de mise à la terre de l'installation. • Pour cela, installer une tresse HF entre l'unité d'entraînement MOVIGEAR® et point de mise à la terre de l'installation. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité des moteurs triphasés 2.8 Équipotentialité des moteurs triphasés 2.8.1 Raccordement des options Raccordement de la sonde de température 2 Poser le câble de la sonde de température TF séparément des autres câbles de puissance. Respecter alors un écartement minimum de 200 mm. Le cheminement commun de ces câbles n'est autorisé que si le câble TF ou le câble de puissance est blindé. Raccordement du frein Poser le câble de frein séparément des autres câbles de puissance. Respecter alors un écartement minimum de 200 mm. Le cheminement commun de ces câbles n'est autorisé que si le câble de frein ou le câble de puissance est blindé. Pour les commutations de freins à disque dans un circuit de courant continu, utiliser des varistors. Les varistors empêchent les surtensions néfastes. Les commandes de frein de SEW sont équipées de série de varistors. 2.8.2 Équipotentialité / Mise à la terre HF sur le boîtier de raccordement Le presse-étoupe suivant doté d'un goujon M6 constitue une autre option de réalisation d'une équipotentialité compatible HF sur un boîtier de raccordement. M6 3884960907 Référence Presse-étoupe M16 avec goujon M6 0 818 923 4 Presse-étoupe M25 avec goujon M6 0 819 268 5 Ces presse-étoupes peuvent être installés sur un boîtier de raccordement sur lequel un passage de câble de la taille M16 ou M25 est encore disponible. Visser le presse-étoupe souhaité dans l'ouverture disponible et installer le câble de mise à la terre (avec cosse à œillet) ou la tresse HF sur le goujon M6. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 87 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité des moteurs triphasés 2 2.8.3 Moteurs DT / DV Taille DT71 – DV132 L'illustration suivante montre le raccordement de l'équipotentialité au moyen de vis appropriées et de rondelles éventail. [1] 3884799499 [1] Vis autotaraudeuse et deux rondelles éventail Pour les différentes tailles, utiliser, lors de la réalisation de l'équipotentialité les vis et rondelles éventail suivantes : • Tailles DT71 – DV132S Une vis autotaraudeuse M5 x 10 et deux rondelles éventail [1] • Tailles DV112M – DV280 DV112 / DV132S : DV132M – DV180L : DV200 – DV280 : 88 Vis M8 Vis M12 Vis M16 + deux rondelles éventail + deux rondelles éventail + deux rondelles éventail Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité des moteurs triphasés 2.8.4 2 Moteurs DR, mise à la terre BF externe En plus du raccordement interne du câble de terre, une mise à la terre BF (basse fréquence) est possible à l'extérieur de la boîte à bornes. Elle n'est pas installée d'office. La mise à la terre basse fréquence peut être commandée complètement préassemblée. Pour cela, une boîte à bornes frein ou une boîte à bornes en fonte grise est nécessaire pour les moteurs DR.71 – 132. Pour les moteurs DR.160 – 225, cette option peut être combinée à toutes les boîtes à bornes. Cette option peut être combinée à la mise à la terre HF (haute fréquence). REMARQUE Tous les éléments de la mise à la terre basse fréquence sont en acier inoxydable. Tailles DR.71 – DR.132 [1] 9007204717158539 [1] Mise à la terre basse fréquence sur la boîte à bornes Tailles DR.160 – DR.225 [1] 9007204718646539 [1] Mise à la terre basse fréquence sur la boîte à bornes Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 89 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité des moteurs triphasés 2 2.8.5 Option "Amélioration de la mise à la terre" (mise à la terre HF) pour moteurs DR Pour améliorer la mise à la terre basse impédance sous hautes fréquences, les branchements suivants sont préconisés. Nous préconisons l'utilisation d'éléments de liaison traités anticorrosion. La mise à la terre haute fréquence n'est pas installée d'office. L'option mise à la terre haute fréquence peut être combinée à la mise à la terre basse fréquence sur la boîte à bornes. Si, en plus de la mise à la terre haute fréquence, une mise à la terre basse fréquence est prévue, le conducteur peut être mis à la terre au même endroit. L'option mise à la terre haute fréquence peut être commandée comme suit : • montée en usine ou • en kit "Borne de mise à la terre" pour montage par le client, voir les références dans le tableau suivant. Taille du moteur Référence du kit "Borne de mise à la terre" DR.71S / M DR.80S / M 1363 3953 DR.90M / L DR.100M DR.100L – DR.132 avec boîte à bornes en aluminium 1363 3945 DR.160 – DR.225 avec boîte à bornes en aluminium REMARQUE Tous les éléments des kits sont en acier inoxydable. Tailles DR.71S / M et DR.80S / M L'illustration suivante montre la réalisation de la mise à la terre. [1] [2] [3] [4] [3] [5] [1] 90 [2] Utilisation du perçage prémoulé sur le carter stator Rondelle éventail [3] Rondelle 7093 [4] [5] 9007204719329675 Tresse de mise à la terre (ne fait pas partie de la fourniture SEW) Vis autotaraudeuse DIN 7500 M6 x 16, couple de serrage 10 Nm (88.5 lb-in) Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité des moteurs triphasés Tailles DR.90M / L 2 L'illustration suivante montre la réalisation de la mise à la terre. [1] [2] [3] [4] [3] [5] [1] Taille DR.100M [2] Utilisation du perçage prémoulé sur le carter stator Rondelle éventail [3] Rondelle 7093 [4] [5] 9007204722451083 Tresse de mise à la terre (ne fait pas partie de la fourniture SEW) Vis autotaraudeuse DIN 7500 M6 x 16, couple de serrage 10 Nm (88.5 lb-in) L'illustration suivante montre la réalisation de la mise à la terre. [1] [2] [3] [4] [3] [5] [1] [2] Utilisation du perçage prémoulé sur le carter stator Rondelle éventail [3] Rondelle 7093 [4] [5] 9007204735364875 Tresse de mise à la terre (ne fait pas partie de la fourniture SEW) Vis autotaraudeuse DIN 7500 M6 x 16, couple de serrage 10 Nm (88.5 lb-in) Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 91 2 Installation conforme à CEM en pratique Équipotentialité des moteurs triphasés Tailles DR.100L – DR.132 L'illustration suivante montre la réalisation de la mise à la terre. [1] [2] [3] [4] [3] [5] [1] Tailles DR.160 – DR.315 [2] Utilisation du perçage pour œillets de suspension Rondelle éventail DIN 6798 [3] Rondelle 7089 / 7090 [4] [5] 9007204735369227 Tresse de mise à la terre (ne fait pas partie de la fourniture SEW) Vis H ISO 4017 M8 x 18, couple de serrage 10 Nm (88.5 lb-in) L'illustration suivante montre la réalisation de la mise à la terre. [1] [2] [3] [4] [3] [5] [1] [2] [3] [4] [5] 92 9007204735374603 Utilisation du perçage sur la boîte à bornes Rondelle éventail DIN 6798 Rondelle 7089 / 7090 Tresse de mise à la terre (ne fait pas partie de la fourniture SEW) • Vis H ISO 4017 M8 x 18 (pour boîtes à bornes en aluminium des tailles DR.160 – 225), couple de serrage 10 Nm (88.5 lb-in) • Vis H ISO 4017 M10 x 25 (pour boîtes à bornes en fonte grise des tailles DR.160 – 225), couple de serrage 10 Nm (88.5 lb-in) • Vis H ISO 4017 M12 x 30 (pour boîtes à bornes des tailles DR.250 – 315), couple de serrage 15.5 Nm (137.2 lb-in) Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Perturbations électromagnétiques Recherche de défauts 3 Perturbations électromagnétiques 3.1 Recherche de défauts 3 Une analyse approfondie et la documentation des défauts survenus facilitent la recherche de défauts. Plus la description des défauts est précise, plus l'élimination de ces défauts est efficace. S'assurer qu'aucune interprétation erronée n'est possible lors de la transmission des descriptions de défauts. Localisation de la source des perturbations • Les défauts de fonctionnement surviennent-ils en permanence ou uniquement de façon occasionnelle ? • Existe-t-il des rapports entre l'apparition des défauts, le taux de perturbation et les modes de fonctionnement du système perturbé lors du fonctionnement d'autres appareils ? • Localiser les défauts en coupant progressivement les appareils de l'installation. • Vérifier les tensions d'alimentation. Localisation de la victime potentielle • L'absence de défauts de fonctionnement imputables à des défauts matériels ou logiciels est-elle manifeste ? • Existe-t-il des appareils ou des éléments de l'installation qui sont perturbés et dont les défauts de fonctionnement ne sont cependant pas directement détectables, comme p. ex. des codeurs pouvant influencer le système dans sa globalité ? • Les possibilités de diagnostic du système (diodes, affichages de défauts, compteur de défauts. ...) sont-ils utilisées afin de localiser l'appareil perturbé ? • La coupure, séparation ou le remplacement ciblés d'éléments du système aident à déterminer l'appareil perturbé et à le couper p. ex. : – en modifiant le mode de fonctionnement – en désactivant des fonctions 3.2 Élimination des défauts Pour éliminer des défauts de fonctionnement dus à une compatibilité électromagnétique insuffisante, il est en principe possible de procéder comme suit : • Éliminer ou réduire le défaut généré par la source en branchant les bobines et en installant des filtres et des tôles de blindage. • Augmenter la susceptibilité de l’appareil influencé en utilisant des filtres et/ou des boîtiers blindés. • Éliminer les distances de couplage pour éviter que les perturbations en provenance de la source parviennent à la victime potentielle, p. ex – en respectant un écartement entre les câbles de puissance et les câbles de transmission des signaux. – en utilisant des câbles blindés. – Pose des câbles à proximité de la masse • Contrôler le respect des actions nécessaires dans ce document et dans la documentation jointe au produit. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 93 Perturbations électromagnétiques Liste des défauts 3 3.3 Liste des défauts La liste des défauts suivante offre une aide à la recherche de défauts CEM. Défaut Cause Remède Défaut sporadique Absence de protection antiparasitage (chambre de soufflage de l’arc électrique) au niveau des bobines des relais, des évents ou des avertisseurs sonores. Connecter les bobines avec des éléments d'antiparasitage (chambre de soufflage de l’arc électrique). Utiliser la protection antiparasitage proposée par le fabricant. Machines génératrices d'étincelles (p. ex. appareils de soudure) Vérifier/corriger la pose des câbles de commande de la machine perturbée. Augmenter l'écartement par rapport à la machine perturbée. Émetteur, collecteur tournant Installer un blindage supplémentaire. Câbles présentant un raccordement défectueux au blindage, torsade incorrecte des conducteurs ou valeurs caractéristiques erronées Utiliser les câbles d'origine. Vérifier l'affectation du conducteur. Interruption dans le blindage du câble, p. ex. en cas de commande intermédiaire d'un répartiteur de câbles Relier les blindages des câbles entrant et sortant en appliquant les blindages sur une liaison métallique commune de grande surface, un presse-étoupe de blindage ou une tôle de blindage. Câble d'équipotentialité mal posé Poser de nouveau le câble d'équipotentialité, voir le chapitre précédent. Encrassement de la commande Nettoyer la commande encrassée et les modules. S'assurer d'une ventilation correcte. Décalage axial permanent Voir "Défaut sporadique" Absence / défectuosité de l'équipotentialité du câble de valeur réelle d'un codeur. Installer un câble d'équipotentialité entre le boîtier codeur et le boîtier de commande. Améliorer le câble d'équipotentialité. Défaut codeur Blindage du câble codeur interrompu Remplacer le câble codeur par un câble codeur d'origine (spécifique au produit). Le câble codeur présente de mauvaises caractéristiques de blindage. 94 Blindage du câble codeur raccordé via un fil/câble. Appliquer le blindage du câble codeur aux deux extrémités au moyen d'un étrier de blindage CEM ou d'un presseétoupe de blindage. Le câble codeur est utilisé avec de mauvaises valeurs caractéristiques. Utiliser le type de câble codeur préconisé par le fabricant ou remplacer le câble codeur par un câble codeur d'origine (spécifique au produit). Les conducteurs des voies de codeur ne sont pas torsadés par paire. En guise de câbles codeur, utiliser uniquement des câbles avec des paires de conducteurs torsadées. Les raccorder par paire conformément au schéma de branchement. Le blindage de la liaison TF n'est pas mis à la terre aux deux extrémités. Utiliser uniquement des câbles blindés en guise de liaison TF. Mettre le blindage de la liaison TF à la terre aux deux extrémités. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Perturbations électromagnétiques Liste des défauts Défaut Cause Remède Défaut sporadique du participant sur les systèmes de bus (p. ex. PROFIBUS) Résistance de terminaison de ligne incorrecte p. ex. PROFIBUS : 220 Ω Bus CAN (SBus) : 120 Ω En effectuant une mesure au moyen d'un ohmmètre, vérifier si les deux résistances de terminaison de ligne sont mises en place dans le segment du bus. Exemple : Résistance de terminaison de ligne PROFIBUS 220 Ω Les deux résistances de terminaison de ligne doivent être enclenchées au début et à l'extrémité d'un segment du faisceau de bus. Grâce aux conducteurs du câble de bus, les deux résistances de terminaison de ligne sont raccordées en parallèle. La mesure de la résistance entre "Data+" et "Data -" (ou "A" et "B") doit permettre d'obtenir un résultat égal à env. la moitié de la valeur d'une résistance de terminaison de ligne (sur le PROFIBUS, env. 95 à 110 Ω). 3 Résistance de terminaison de Pendant la mesure de la résistance, ligne au mauvais emplacement vérifier que cette dernière se trouve au bon endroit et ce, en coupant et en enclenchant la résistance de terminaison de ligne. Pratique de la technique d'entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 95 Index Index A Anneau de ferrite ...........................................24, 49 Antenne, formes de base ......................................9 Antiparasitage .........................................27, 49, 53 Armoire de commande ........................................42 Barre de masse ............................................43 Composants CEM, disposition .....................44 Plaque de montage ......................................43 B Barre de masse ...................................................43 Basse tension, alimentation ................................40 Basses fréquences ..............................................10 Blindage ........................................................31, 33 Câble sur groupe d'entraînements ...............67 de câbles hybrides, raccordement ................69 de câbles longs .............................................66 Mise à la terre du blindage à une seule extrémité .........................31 Mise à la terre du blindage aux deux extrémités ...............................32 Presse-étoupe CEM .....................................69 Raccordement ........................................31, 67 Raccordement du blindage ...........................33 Raccordement du blindage sur MOVIDRIVE de tailles 1 et 2 ...........55 Raccordement du blindage sur MOVIDRIVE de tailles 3 à 6 ............56 Tresse de blindage, raccordement .........33, 67 Types de blindage ........................................65 Branchement en parallèle des conducteurs ........13 C Câble Blindage ..................................................33, 64 Câbles codeur ..............................................66 dans la chaîne porte-câbles .........................63 Dans une goulotte de câblage ......................60 Écartement ...................................................60 Groupes de câbles, pose ..............................62 Groupes de câbles, répartition .....................61 Pose .............................................................60 Pose en croix ................................................63 Câble torsadé ......................................................30 Câbles codeur .....................................................66 Câbles hybrides Blindage, raccordement ................................69 Défaut lors de la confection ..........................70 Section ..........................................................70 Capacité de câbles parallèles .............................11 Capacité parasite ............................................8, 12 CEM, description .............................................5, 35 Chaîne porte-câbles, rainures entre les câbles ...63 Circuit intermédiaire à tension continue ..............14 Circuit intermédiaire du variateur ........................14 96 Commutation ......................................................16 Commutation des freins ......................................41 Comportement ....................................................10 Composants CEM Anneau de ferrite ....................................24, 49 Disposition dans l'armoire de commande ....44 Filtre de sortie .........................................26, 52 Filtre-sinus ..............................................26, 52 Filtres-réseau .........................................23, 47 Self de sortie ..........................................24, 49 Selfs-réseau ...........................................22, 45 Composants décentralisés, équipotentialité .......82 Concept CEM entrelacé ......................................36 Convoyeur aérien, équipotentialité .....................74 Couplage capacitif ..........................................................8 galvanique ......................................................6 inductif ............................................................7 par rayonnement ............................................9 Courant d'enclenchement ...................................46 Courants de dérivation ........................................38 Courants de fuite ................................................20 Courants de fuite par commande de l’onduleur ..20 Créneaux de commutation ..................................22 D DCS21 / 31B, équipotentialité .............................58 Décalage axial ....................................................94 Décharge électrostatique ....................................76 Défaut codeur .....................................................94 Description CEM .............................................5, 35 Dipôle ....................................................................9 Directive CEM .....................................................34 Dispositif de levage avec convoyeur à rouleaux Équipotentialité ...................................................75 Dispositif de levage avec convoyeur à rouleaux Protection contre les décharges électrostatiques ...................................................77 Disposition des composants CEM ......................44 E Émissivité du variateur ........................................48 Emissivité variateur .............................................26 Émissivité variateur .......................................18, 23 Enrouleur, équipotentialité ..................................76 Équipotantialité Annexes .......................................................36 Équipotentialité ...................................................28 Chaînage ......................................................71 Composants décentralisés ...........................82 Convoyeur aérien .........................................74 Dispositif de levage avec convoyeur à rouleaux ..................................75, 77 Enrouleur/dérouleur ......................................76 Installation ....................................................71 Mise en contact ............................................80 Pratique de la technique d’entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique Index Moteurs .........................................................87 Moteurs DR ..................................................89 Moteurs DR, amélioration de la mise à la terre ..........................................90 Moteurs DT / DV ...........................................88 Moteurs triphasés .........................................87 MOVIFIT® .....................................................83 MOVIGEAR® ................................................86 MOVIPRO® ...................................................85 Option DCS21 / 31B .....................................58 Plateau tournant ...........................................73 Résistance de freinage .................................59 sur le boîtier de raccordement (option) .........87 Système d’entraînement avec répartiteurs de bus ...........................82 Système de transport ...................................37 ESD .....................................................................76 F Filtrage des bruits ................................................27 Filtrage des bruits de fonctionnement .................53 Filtre Filtre de sortie .........................................26, 52 Filtre-sinus ..............................................26, 52 Filtres-réseau ..........................................23, 47 Filtre de sortie ...............................................26, 52 Filtre-sinus .....................................................26, 52 Filtres-réseau ................................................23, 47 Formes de réseaux .............................................39 Frein, consignes d'installation .............................87 Fréquence de découpage .............................14, 15 G Goulotte de câblage Liaisons ..................................................71, 81 Position des câbles .......................................60 Groupe d'entraînements Blindage du câble .........................................67 Pics de courant de dérivation .......................52 H Harmoniques .......................................................22 Harmoniques réseau du variateur .......................17 I Impédance d'un conducteur ................................12 Inductance d'une liaison ......................................10 Induction ...............................................................7 L Liaison Capacité .......................................................11 Caractéristique .............................................29 Comportement en hautes fréquences ..........10 en parallèle ...................................................13 Impédance ..............................................10, 12 Inductance ....................................................10 Schéma équivalent .......................................12 Torsade ........................................................30 Types ............................................................29 Liaison métallique ...............................................78 Liste des défauts .................................................94 1 2 M Mise à la terre Annexes .......................................................36 Mise en contact de l’équipotentialité ...................80 Moteur DR, amélioration de la mise à la terre ....90 Moteurs Équipotentialité .............................................87 Moteurs DR, équipotentialité ..............................89 Moteurs DT / DV, équipotentialité .......................88 Moteurs triphasés, équipotentialité .....................87 MOVIDRIVE® Option DCS21 / 31B, équipotentialité ...........58 Raccordement du blindage ....................55, 56 MOVIFIT® Équipotentialité .............................................83 Raccordement du blindage sur le câble hybride ...................................................84 PROFIBUS ............................................84 Raccordement PE ........................................83 MOVIGEAR® Équipotentialité .............................................86 MOVIPRO® Équipotentialité .............................................85 Kit de mise à la terre ....................................85 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 N Norme CEM ........................................................34 Normes ...............................................................34 13 O Onduleur .............................................................14 Option DCS21 / 31B, équipotentialité .................58 Oscillations de résonance entre les variateurs ...45 14 P Passage de câbles .............................................69 Perturbations électromagnétiques, liste des défauts ..................................................94 Pics de courant d'enclenchement .......................22 Plaque de montage .......................................23, 43 Plateau tournant, équipotentialité .......................73 Pose en croix des câbles ....................................63 Presse-étoupe ....................................................69 Presse-étoupe CEM ...........................................69 Presse-étoupes métallique .................................69 Principes fondamentaux .......................................5 Protection contre les décharges électrostatiques ...................................................76 PWM ...................................................................14 16 15 18 19 20 21 22 Q Queue de cochon .........................................33, 67 Pratique de la technique d’entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique 97 Index R Rail d'alimentation ...............................................54 Recherche de défauts .........................................93 Redresseur ..........................................................14 Référence de masse, à basse impédance ..........78 Réflexions ...........................................................21 Répartiteur de bus, équipotentialité ....................82 Réseau IT ............................................................39 Réseau TN-C ......................................................39 Réseau TN-S ......................................................39 Réseau TT ..........................................................39 Résistance de freinage Câble ............................................................59 Raccordement PE ........................................59 S Schéma équivalent Câbles en parallèle .......................................13 Conducteur ...................................................12 Variateur .......................................................14 Self Anneau de ferrite ....................................24, 49 Self compensée en courant ..........................24 Self de sortie ...........................................24, 49 98 Selfs-réseau ...........................................22, 45 Sollicitation de tension moteur ............................21 Sonde de température TH, consignes d'installation ........................................................87 Surtensions .........................................................22 T Tension d'alimentation ........................................39 Tension du circuit intermédiaire ..........................14 TH, consignes d'installation ................................87 Tresse .................................................................78 Tresse de blindage, raccordement ...............33, 67 Tresse HF ...........................................................78 V Variateur Aspects CEM ................................................14 Commutation ................................................16 Courants de fuite ..........................................20 Émissivité ...................................18, 23, 26, 48 États de commutation ...................................15 Harmoniques réseau ....................................17 Principe de base ...........................................14 Spectre de fréquence ...................................18 Pratique de la technique d’entraînement Systèmes d’entraînement et compatibilité électromagnétique SEW-USOCOME – Moteur dans un univers mobile SEW-USOCOME Moteur dans un univers mobile SEW-USOCOME B.P. 20185 F-67506 Haguenau Cedex Tél. +33 (0)3 88 73 67 00 Fax +33 (0)3 88 73 66 00 [email protected] www.usocome.com