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Blindage des câbles tenant compte de la CEM Un appareil électrique doit présenter une immunité minimale aux parasites et fonctionner en toute fiabilité. Par ailleurs, il n'est autorisé à émettre des parasites que jusqu'à un certain niveau, afin de ne pas perturber d'autres appareils dans son voisinage immédiat. Les critères et limites y relatives sont spécifiés dans les normes applicables. Les effets électromagnétiques réciproques sont subdivisés en couplages galvaniques, inductifs, capacitifs et de rayonnement. Les couplages inductifs, capacitifs et de rayonnement peuvent être diminués au moyen d'un bon blindage. Celui-ci réduit les émissions parasites, tout en améliorant l'immunité de l'appareil. Mode de couplage Couplage inductif Couplage capacitif Couplage du rayonnement Description du couplage Effet du blindage Le champ magnétique d'un circuit électrique induit un courant électrique dans un second circuit. L'intensité de ce courant est fonction de la vitesse de changement du champ magnétique ainsi que de l'inductance mutuelle M. Les courants circulant dans le blindage réduisent le flux magnétique, ce qui à son tour réduit l'inductance mutuelle du circuit. Des courants parasites circulent d'un circuit à l'autre à travers les capacités parasites C1, C2 et C3. L'intensité de ces courants dépend de la vitesse de changement des signaux et des capacités parasites. Les capacités parasites directes entre les circuits sont réduites par la surface équipotentielle du blindage. Les circuits étendus, les lignes mais aussi les ouvertures dans les structures métalliques conductrices jouent le rôle d'antennes, et peuvent émettre ou recevoir des ondes électromagnétiques. Le chemin de transmission de la source à la cathode est coupé par les effets de réflexion et d'atténuation du blindage. Qu'est-ce qu'un bon blindage? L'efficacité du blindage d'un câble dépend du matériau et de la nature du blindage (feuillard ou tresse) et de son raccordement à la masse. Dans ce domaine, le raccordement du blindage est particulièrement important. Le blindage doit être connecté à la masse à faible résistance et à faible induction. Ces deux critères sont satisfaits lorsque le blindage est relié au boîtier via le chemin le plus court et sur une grande surface de contact. En pratique, il arrive souvent que le blindage est souvent d'abord introduit dans le boîtier et torsadé (pigtails), puis relié à ce boîtier sur quelques centimètres. Ce raccordement inductif réduit considérablement l'efficacité du blindage. 1/4 montena emc sa CH-1728 Rossens – phone ++ 41 26 411 93 33 – fax ++ 41 26 411 93 30 - http://www.emc.montena.com Concept de blindage Le blindage doit en principe être connecté à la masse aux deux extrémités. Ce n'est qu'ainsi que le blindage peut assurer une protection efficace contre le couplage inductif, capacitif et de rayonnement. Une mise à la masse unilatérale du blindage ne protège que contre le couplage capacitif. Blindage connecté que d'un seul côté Blindage connecté des deux côtés Couplage inductif et de rayonnement Le courant parasite circule à travers ligne et les conducteurs Couplage inductif et de rayonnement Le courant parasite ne circule pratiquement que sur le blindage Couplage capacitif Le courant parasite est couplé au blindage, surtout à basse fréquence, et conduit vers la masse à travers celui-ci Couplage capacitif Courant parasite couplé au blindage et conduit vers la masse à travers celui-ci Il existe trois exceptions à la règle de la mise à la masse des deux côtés: • NF – Liaisons pour signal de faible niveau Tout flux de courant permanent ou transitoire sur le blindage induit, via l'impédance de couplage, une tension parasite sur les conducteurs internes du câble. • Liaisons sur grande distance Des potentiels de terre différents pourraient engendrer des courants compensatoires sur le blindage du câble, ce qui pourrait provoquer son échauffement ou sa détérioration. • Liaisons dans des atmosphères explosives En cas de différence de potentiel, le raccordement d'un câble pourrait entraîner la formation d'étincelles. Pour cette raison, il est interdit dans un tel environnement de relier le blindage d'un câble à la terre des deux côtés. Lorsqu'une mise à masse des deux côtés se révèle impossible, le blindage peut être connecté directement à la masse d'un côté, et connecté à la masse à travers un condensateur de l'autre côté. Une telle connexion empêche la circulation de courants compensatoires. Pour permettre un raccordement à faible résistance et à faible inductance, le condensateur doit être distribué concentriquement autour du blindage. Une autre possibilité est d'utiliser un câble à double blindage. Le premier blindage est alors relié à la masse d'un côté, et le second de l'autre côté. Une bonne isolation doit être assurée entre les deux blindages. Points à respecter pour assurer un bon contact En pratique, l'efficacité du blindage doit être assurée pendant toute la durée utile du système. Concrètement, cela signifie que la pression de contact doit être constante, et que le raccordement ne doit pas pouvoir se desserrer sous l'effet des vibrations. Une autre exigence est une bonne conductivité thermique, afin de permettre l'évacuation de la chaleur dissipée, engendrée par les courants compensa2/4 montena emc sa CH-1728 Rossens – phone ++ 41 26 411 93 33 – fax ++ 41 26 411 93 30 - http://www.emc.montena.com toires ou de surcharge. Afin de garantir ces propriétés dans la pratique, les branchements doivent pouvoir être exécutés par l'électricien de façon simple et sans outils spéciaux. Impédance de transfert L'impédance de transfert est la mesure de l'excellence du blindage, et se définit comme le rapport de la tension le long du blindage du système perturbé au courant engendré par le système perturbateur. C'est donc un critère d'évaluation du blindage d'un câble. montena emc a mesuré l'impédance de couplage du presse-étoupe Progress CEM et série 85 de la société Agro à des fins d'évaluation de la qualité du blindage de ces presse-étoupe. Cette mesure a été exécutée conformément à la norme EN 50289-1-6 § 6.5 (méthode triaxiale). Agro Progress CEM Un excellent contact du blindage concentrique sur le boîtier est assuré au moyen de douilles de contact à pression élevée. Une qualité de contact constante, à faible impédance avec une impédance de transfert minime est ainsi assurée Agro Serie 85 Grâce à sa pince de serrage intégrée, le presse-étoupe CEM Agro série 85 assure un contact de blindage concentrique à faible impédance et impédance de transfert réduite. Ce système breveté convient idéalement pour les introductions de câbles protégées contre les vibrations et l'arrachement de câbles blindés, assurant ainsi une capacité et une protection élevées contre les surcharges. Montage de mesure Blindage ZT = Impédance de transfert U2 = Tension du blindage I1 = Courant de ligne L =Longueur de couplage [m] Conducteurs du câble Au moyen d'un générateur de signal (analyseur de réseau) et d'un amplificateur, un courant de fréquence contrôlée est injecté dans le blindage du câble. A l'extrémité du câble, le blindage est relié à tous les conducteurs du câble. A l'autre extrémité, le blindage du câble est relié, à travers le presseétoupe testé, à une cage de Faraday. A l'intérieur de la cage, on mesure la tension générée entre les conducteurs du câble et la cage. Le rapport entre cette tension et le courant injecté représente l'impédance de transfert du court tronçon de blindage du câble, et surtout du presse-étoupe. 3/4 montena emc sa CH-1728 Rossens – phone ++ 41 26 411 93 33 – fax ++ 41 26 411 93 30 - http://www.emc.montena.com Montage de mesure avec analyseur Presse-étoupe Intensité maximale admissible, conductivité thermique Un autre critère est l'intensité maximale admissible et la dissipation thermique d'un presse-étoupe. La mesure est exécutée en couplant un courant sur le blindage, circulant vers le boîtier à travers le presse-étoupe. La température du presse-étoupe est mesurée en fonction du courant circulant. Un bon contact du presse-étoupe avec le blindage du câble et le boîtier diminue la résistance de traversée, d'où une moindre chaleur dissipée. En outre, la chaleur dissipée peut être mieux évacuée si le contact avec le boîtier est satisfaisant. Ainsi, une intensité maximale élevée est un critère de qualité du contact. Impédance de contact de quatre presse-étoupe Intensité maximale admissible de quatre presse-étoupe Les résultats de mesure des presse-étoupe Agro série 85 et Agro Progress CEM ont été comparés aux résultats obtenus avec deux produits concurrents. Cette comparaison a mis en évidence les excellentes qualités de contact et la faible impédance de contact des produits Agro. le 4 Mai 2007 Dr. A. Kaczkowski H. M. Vetter montena emc sa CH-5300 Turgi 4/4 montena emc sa CH-1728 Rossens – phone ++ 41 26 411 93 33 – fax ++ 41 26 411 93 30 - http://www.emc.montena.com
