DMV242

LYCÉE FERNAND RENAUDEAU CHOLET
BTS
ÉLECTROTECHNIQUE
2007 - 2008
Système :
COMPATIBILITÉ
ÉLECTROMAGNÉTIQUE
TP7.4
Harmocem.
ESSAIS DE SYSTÈMES
1- RÉFÉRENTIEL
Fonction 5 : ESSAI - MISE EN SERVICE - CONTRÔLE
Tâche 5.1 : Contrôler la conformité d’un produit ou d’un
travail réalisé et mettre en place des actions correctives
C01 : Analyser un dossier
C04 : Rédiger un document de synthèse
C13 : Appliquer les normes
C17 : Mettre en œuvre des moyens de mesurage
C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et d’essais
Tâche 5.3 : Réaliser les essais et les mesures nécessaires à la
qualification d’un ouvrage, d’un équipement
C01 : Analyser un dossier
C04 : Rédiger un document de synthèse
C13 : Appliquer les normes
C17 : Mettre en œuvre des moyens de mesurage
C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et d’essais
2- DONNÉES DISPONIBLES POUR RÉALISER LA TÂCHE
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Cahier des charges
Données techniques des fournisseurs (documents techniques et logiciels)
Cahiers techniques
Cours généraux sur la C.E.M
3- SITUATION DE TRAVAIL
- Analyse harmonique d’un réseau et recherche d’une solution d’amélioration
de la qualité de l’énergie.
- Durée :
6 heures dans l’espace d’essais de systèmes.
- Matériels :
Système Harmocem.
Un ordinateur en poste fixe (Logiciel Schneider) et portable (Logiciel oscillo).
Un ordinateur portable (Logiciel « oscillo »)
Oscilloscope TEKTRONIX TDS210.
Analyseur de spectre Hameg 5010 – 1000MHz.
Pince MX240.
Sonde HF et sonde de Moebius
3 câbles VV
Paire torsadée (liaison informatique).
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1- Situation problème :
Une entreprise fait appel à un bureau de conseils en qualité de l’énergie dont vous faites partie. Votre
travail consiste à analyser le réseau client que vous devez qualifier ou rendre qualifiable en matière de
respect des normes européennes.
2- Cahier des charges (extrait) :
2.1- ÉNONCÉ DU BESOIN :
Normes
Européennes
Réseau client
Analyse critique
Proposer et tester une solution permettant de
qualifier le réseau client.
2.2- LE CONTEXTE DE LA DEMANDE, LES OBJECTIFS :
2.2.1 Description de la prestation demandée :
 Connaître les normes européennes.
 Analyser un réseau électrique.
 Mettre éventuellement en œuvre une solution de filtrage et de câblage.
2.2.2 Situation dans un programme plus vaste :
 Campagne de mesurages.
 Appliquer les textes administratifs et réglementaires
 Simulation.
2.2.3 Limites de l'étude :
 L’étude se limitera au système harmocem en salle de câblage.
2.2.4 Etude déjà effectuée:
 Analyse d’un signal.
 Mise en œuvre du système harmocem (TP4.4_eclairage et TP7.1_harmoniques).
 TP7.1 : Qualité de l’énergie électrique. Analyse harmonique et surveillance d'un réseau (Système
Harmocem et réseau salle des PC)
 TP7.2 : Qualité de l’énergie électrique (Vidéo Fluke – Canalis Atelier - Armoire salle TR – Armoire
triphasée + variateur + filtres).
 TP7.3 : Modes de fonctionnement d’un gradateur (Bain de traitement thermique – gradateur –
qualité de l’énergie vue du réseau).
2.2.5 Etudes menées en parallèle sur des sujets voisins:
 Aucune
2.2.6 Suites prévues:
 Aucune.
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2.3 INVENTAIRE DES INFORMATIONS Á EXAMINER
2.3.1 Informations techniques
2.3.1.1 Ouvrage :
 Coexistence courants forts / courants faibles, les harmoniques de Schneider Electric.
 Cahier technique n°141, n°149 et 187 de Merlin Gérin.
 CEM, groupe SCHNEIDER.
 Document "Banc harmocem" de SCHNEIDER.
 Cours CEM, lycée Renaudeau (La distribution électrique – Avant projet).
 Couplages des perturbations, école supérieure de plasturgie.
 Normes européennes.
 Document sur les principales caractéristiques du HAMEG 5010.
 Document d'information sur le décibel.
2.3.1.2 Catalogues de constructeurs
 Banc d’étude des perturbations des réseaux électriques CEM et Harmoniques.
2.3.1.3 Document multimédia
 Logiciel Harmocem (sur PC en poste fixe).
2.4 CONTRAINTES GLOBALES
2.4.1 Normes, standards et/ou règlements à respecter
 Normes électriques en vigueur NFC 15-100
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FICHE TECHNIQUE N°1
AUTOFORMATION À LA CEM
Activité :
Etudiez les leçons et sous-leçons du module "Perturbations de type CEM" du logiciel lié au système
Harmocem. Vous devez en particulier, à l'aide de ces leçons et des documents proposés:
- Maitriser les différents couplages des perturbations.
- Identifier les pollueurs et victimes de la CEM dans une installation.
- Mettre en évidence les moyens d’éviter ou de limiter la propagation des perturbations de pollution pour
qualifier une installation. Pour cela, vous devez prendre en compte les normes Européennes:
→ Pour l'équipement victime de la pollution:
 De l'immunité rayonnée.
 De l'immunité conduite.
 Des décharges électrostatiques.
→ Pour l'équipement source de la pollution:
 De l'émission rayonnée.
 De l'émission conduite.
- Maitriser les règles de câblage et d’installation pour assurer la compatibilité électromagnétique d'une
installation et en particulier la coexistence des courants forts et des courants faibles.
Moyens utilisés :
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Coexistence courants forts / courants faibles, les harmoniques de Schneider Electric.
Cahier technique n°141, n°149 et 187 de Merlin Gérin.
CEM, groupe SCHNEIDER.
Document "Banc harmocem" de SCHNEIDER.
Cours CEM, lycée Renaudeau (La distribution électrique – Avant projet).
Couplages des perturbations, école supérieure de plasturgie.
Normes européennes.
Logiciel Harmocem.
Document de synthèse :
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FICHE TECHNIQUE N°2
ANALYSE DES PERTURBATIONS RAYONNÉES
Nous allons mesurer le rayonnement d'un câble en sortie de variateur MLI. Pour cela nous disposons
du matériel suivant:
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Oscilloscope TDS210 avec le logiciel d'acquisition "oscillo" sur pc portable.
Analyseur de spectre Hameg 5010.
Une pince HF (utiliser un adaptateur 50Ω lors du raccordement à l'oscilloscope).
Une sonde de Moebius.
Un câble VV non blindé.
Un câble VV blindé avec un raccordement "queue de cochon".
Câble VV blindé avec raccordement "CEM".
Une liaison informatique de type "paire torsadée" fermée sur une impédance caractéristique de 50Ω.
Une pince MX240 pour le contrôle de la charge du moteur asynchrone.
Activité 1: Mesure du rayonnement du câble VV non blindé.
Hors tension, raccordez le câble VV non blindé. Alimentez et chargez le moteur asynchrone jusqu'au
régime nominal (I=2,1A).
1. Placez la pince HF autour des trois câbles de phase sans le conducteur PE pour la mesure du
rayonnement lié au courant de "mode commun" IMC et visualisez la tension entre phases en sortie de
variateur MLI en concordance avec le signal de la sonde HF (réglage oscilloscope: 0,2 V/div ;
0,1ms/div). On fera pour chaque une acquisition et une sauvegarde des tensions via le logiciel
"oscillo".
2. Mesurez le temps de montée d'une impulsion (décalibrer la base de temps de l'oscilloscope) et
déduisez-en la fréquence de l'onde rayonnée.
3. Comparez le résultat à la fréquence du signal HF en sortie de sonde.
4. Tracez le spectre de rayonnement (en valeurs moyennes) de 0 à 20MHz. On place pour cela la
sonde HF sur l'analyseur Hameg sans l'adaptateur 50Ω (réglage analyseur: 10dBm/div ; 2MHz/div).
5. Expliquez à quoi correspond le courant de "mode commun" IMC.
6. Placez la pince HF autour des câbles de phase avec le conducteur PE pour la mesure du
rayonnement lié au courant de "vrai mode commun" IVMC et visualisez la tension entre phases en
sortie de variateur MLI en concordance avec le signal de la sonde HF (réglage oscilloscope: 0,2 V/div
; 0,1ms/div).
7. Tracez le spectre de rayonnement (en valeurs moyennes) de 0 à 20MHz (réglage analyseur:
10dBm/div ; 2MHz/div).
8. Expliquez à quoi correspond le courant de "vrai mode commun" IVMC.
9. Comparez et commentez les relevés du 1 et du 6 puis les relevés du 4 et du 7.
10. Observez l'influence du rayonnement du câble sur une liaison informatique en visualisant la tension
aux bornes de la paire torsadée.
Activité 2: Mesure du rayonnement du câble VV blindé avec un raccordement "queue de cochon".
Hors tension, raccordez le câble VV blindé avec un raccordement "queue de cochon". Alimentez et
chargez le moteur asynchrone jusqu'au régime nominal (I=2,1A).
11. Placez la pince HF autour du câble VV pour la mesure du rayonnement lié au courant de "vrai mode
commun" IVMC et visualisez la tension entre phases en sortie de variateur MLI en concordance avec le
signal de la sonde HF (réglage oscilloscope: 0,2 V/div ; 0,1ms/div).
12. Tracez le spectre de rayonnement (en valeurs moyennes) de 0 à 20MHz (réglage analyseur:
10dBm/div ; 2MHz/div).
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Activité 3: Mesure du rayonnement du câble VV blindé avec un raccordement "CEM".
Hors tension, raccordez le câble VV blindé avec un raccordement "CEM". Alimentez et chargez le
moteur asynchrone jusqu'au régime nominal (I=2,1A).
13. Placez la pince HF autour du câble VV pour la mesure du rayonnement lié au courant de "vrai mode
commun" IVMC et visualisez la tension entre phases en sortie de variateur MLI en concordance avec le
signal de la sonde HF (réglage oscilloscope: 0,2 V/div ; 0,1ms/div).
14. Tracez le spectre de rayonnement (en valeurs moyennes) de 0 à 20MHz (réglage analyseur:
10dBm/div ; 2MHz/div).
15. Comparez et commentez les relevés du 6, 10 et 12 puis les relevés du 7 et du 11 et 13.
16. Observez l'influence du rayonnement du câble sur une liaison informatique en visualisant la tension
aux bornes de la paire torsadée. Comparez au résultat du 10.
Activité 4: Mesure du rayonnement d'un câble dû à l'écartement des câbles.
Hors tension, raccordez le câble VV non blindé. Alimentez et chargez le moteur asynchrone jusqu'au
régime nominal (I=2,1A).
17. Ecartez une phase des trois autres câbles puis placez la sonde de Moebius face à la surface ainsi
créée. Visualiser le signal en sortie de sonde à l'oscilloscope.
18. Regroupez les trois phases et le PE et visualisez le signal en sortie de sonde à l'oscilloscope.
19. Comparez les résultats du 17 et du 18 et reliez-les aux exigences de la norme.
Moyens utilisés :
 Document "Banc harmocem" de SCHNEIDER.
 Couplages des perturbations, école supérieure de plasturgie.
 Normes européennes.
 Document sur les principales caractéristiques du HAMEG 5010.
 Document d'information sur le décibel.
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Document de synthèse :
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FICHE TECHNIQUE N°3
ANALYSE DES PERTURBATIONS CONDUITES
Nous allons mesurer l'émission conduite HF réinjectée sur le réseau. La mesure se fera en amont du
variateur (au niveau des cavaliers I1).
Activité 1: Mesure du bruit de fond.
1. Placez la pince HF autour des deux câbles de phase et mesurez le bruit de fond (système hors
tension) à l'analyseur de spectre. Visualisez la tension entre phases en sortie de variateur MLI en
concordance avec le signal de la sonde HF en entrée du variateur (réglage oscilloscope: 5mV/div ;
2ms/div).
2. Mesurez le niveau de bruit moyen en dBμV sachant que le niveau de –107dBm correspond à 0dBμV.
Activité 2: Mesures d'émission conduite HF réinjectée sur le réseau en mode commun.
3. Alimentez et chargez le moteur asynchrone jusqu'au régime nominal (I=2,1A) puis visualisez la
tension entre phases en sortie de variateur MLI en concordance avec le signal de la sonde HF en
entrée du variateur.
4. Tracez le spectre d'émission (en valeurs moyennes) de 0 à 20MHz (réglage analyseur: 10dBm/div ;
2MHz/div).
5. Moteur à l'arrêt, connectez le filtre FVV du variateur MLI puis alimentez et chargez le moteur
asynchrone jusqu'au régime nominal (I=2,1A). Visualisez la tension entre phases en sortie de
variateur MLI en concordance avec le signal de la sonde HF en entrée du variateur.
6. Tracez le spectre d'émission conduite HF réinjectée sur le réseau (en valeurs moyennes) de 0 à
20MHz.
7. Expliquez ce que l'on mesure en mode commun.
Activité 3: Mesures d'émission conduite HF réinjectée sur le réseau en mode différentiel.
8. Réalisez la connexion permettant de faire une mesure en mode différentiel puis recommencez les
mesures précédentes avec et sans le filtre FVV. Visualisez les tensions et tracez les spectres
d'émission dans les deux cas.
9. Expliquez ce que l'on mesure en mode différentiel.
Activité 4: Exploitation des mesures.
10. Commentez l'action du filtre RFI (FVV) à l'aide du 6 et du 8.
11. En utilisant le gabarit normatif fixant le niveau d'émission conduite en environnement industriel
(EN55011 classe A en distribution restreinte), donnez votre avis sur le niveau d'émission de
l'installation avec et sans filtre.
Moyens utilisés :
 Document "Banc harmocem" de SCHNEIDER.
 Couplages des perturbations, école supérieure de plasturgie.
 Normes européennes.
 Document sur les principales caractéristiques du HAMEG 5010.
 Document d'information sur le décibel.
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Document de synthèse :
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Hameg HM 5010
VV non blindé
Paire torsadée
VV « queue de cochon »
Sonde HF
VV « cem »
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Sonde de Moebius
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