2 - SEW-EURODRIVE

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
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Moteur dans un
univers mobile
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