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.......................................................................... ␣Collection␣T echnique␣ Cahier technique n°␣187 Coexistence courants forts - courants faibles R. Calvas J. Delaballe I Merlin Gerin I Square D I Telemecanique Les Cahiers Techniques constituent une collection d’une centaine de titres édités à l’intention des ingénieurs et techniciens qui recherchent une information plus approfondie, complémentaire à celle des guides, catalogues et notices techniques. Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvelles techniques et technologies électrotechniques et électroniques. Ils permettent également de mieux comprendre les phénomènes rencontrés dans les installations, les systèmes et les équipements. Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans les domaines des réseaux électriques, protections, contrôle-commande et des automatismes industriels. Les derniers ouvrages parus peuvent être téléchargés sur Internet à partir du site Schneider. Code : http://www.schneider-electric.com Rubrique : maîtrise de l’électricité Pour obtenir un Cahier Technique ou la liste des titres disponibles contactez votre agent Schneider. La collection des Cahiers Techniques s’insère dans la « Collection Technique » du groupe Schneider. Avertissement L'auteur dégage toute responsabilité consécutive à l'utilisation incorrecte des informations et schémas reproduits dans le présent ouvrage, et ne saurait être tenu responsable ni d'éventuelles erreurs ou omissions, ni de conséquences liées à la mise en œuvre des informations et schémas contenus dans cet ouvrage. La reproduction de tout ou partie d’un Cahier Technique est autorisée après accord de la Direction Scientifique et Technique, avec la mention obligatoire : « Extrait du Cahier Technique Schneider n° (à préciser) ». Cahier Technique Schneider n° 187 / p.1 n° 187 Coexistence courants forts - courants faibles CT 187 édition avril 1997 Roland CALVAS Ingénieur ENSERG 1964 (Ecole Nationale Supérieure d’Électronique et de Radioélectricité de Grenoble) et diplômé de l’Institut d’Administration des Entreprises, il est entré chez Merlin Gerin en 1966. Lors de son parcours professionnel, il a participé à la pénétration de l’électronique dans la distribution électrique. Il est aujourd’hui en charge de la communication technique du Groupe Schneider. Jacques DELABALLE Docteur de l’Université de Limoges en 1980, entre chez Merlin-Gerin en 1986 après sept années passées chez Thomson. Il est responsable des laboratoires CEM du centre d’essais de Schneider Electric. Il est membre du Comité 77 (Compatibilité Electromagnétique) de la Commission Electrotechnique Internationale (CEI). Cahier Technique Schneider n° 187 / p.2 Lexique Blindage (VEI 195-02-31A) : Barrière ou enveloppe fournissant une protection contre les dangers mécaniques (≠ écran). Ce terme est encore couramment employé à la place d’écran. Boucle : Surface délimitée par deux conducteurs, quelles que soient leurs fonctions, susceptible de perturber par induction électromagnétique un récepteur sensible et/ou communicant. Boucle de masse : Boucle constituée par deux conducteurs, l’un étant un conducteur actif (phase et neutre) ou une liaison courant faible, l’autre étant l’un des conducteurs d’une boucle entre masses. Boucle entre masses : Boucle constituée par deux conducteurs qui peuvent être le PE, un conducteur d’accompagnement, un écran, une liaison équipotentielle supplémentaire, un élément conducteur (non électrique). Bus : Désigne une liaison courant faible qui véhicule des signaux numériques. Compatibilité électromagnétique CEM (abréviation) : Aptitude d’un appareil ou d’un système à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques intolérables pour tout ce qui se trouve dans cet environnement. Conducteur d’accompagnement : Élément conducteur qui accompagne une liaison courant faible afin de réduire au minimum la surface de la boucle formée par la liaison courant faible et le circuit de masse ; ce peut être un conducteur, un chemin de câbles, un écran. Le conducteur d’accompagnement est aussi une liaison équipotentielle fonctionnelle. Conducteur de protection (PE) NFC 15-100 § 241-1 : Conducteur prescrit dans certaines mesures de protection contre les chocs électriques et destiné à relier électriquement certaines des parties suivantes : masses (électriques), borne principale de terre, point de l’alimentation relié à la terre ou au point neutre artificiel. Courants faibles : Typiquement, les bus, les signaux Voix- Données-Images. Tous les signaux électriques véhiculant de l’information et non de la puissance. Courants forts : Courants et liaisons pouvant véhiculer de la puissance, et principalement liaisons d’alimentation en énergie électrique depuis le réseau de distribution, y compris le conducteur de protection. Écran (VEI 195-02-32) : Dispositif destiné à réduire la pénétration d’un champ électrique, magnétique ou électro- magnétique dans une région déterminée, ou à envelopper ou séparer des circuits électriques. Éléments conducteurs : (étrangers à l’installation électrique) Parties métalliques des bâtiments, canalisations d’eau, gaz, chauffage, sols et parois non isolantes. Il s’agit de masses non électriques. Masse : Pour l’électricien, VEI 195-06-07, NFC 15-100 § 232-9 : partie conductrice d’un matériel électrique susceptible d’être touchée et qui n’est pas normalement sous tension mais peut le devenir en cas de défaut d’isolement. Masse/terre fonctionnelle : Point d’un réseau ou d’un appareil qui doit être mis à la masse/terre pour des raisons autres que la sécurité des personnes. M.L.I. Modulation de Largeur d’Impulsion. Permet notamment de contrôler la valeur moyenne du signal de sortie en transformant le signal d’entrée en impulsions de largeur modulable. Pollueur : Source de perturbations électromagnétiques. Voir victime. Queue de cochon : Raccordement en fil volant enroulé en tire- bouchon. A proscrire pour référencer un blindage à la masse : forte impédance en HF. Victime : Récepteur sensible aux perturbations électromagnétiques. Voir pollueur. Cahier Technique Schneider n° 187 / p.3 Coexistence courants forts - courants faibles Sommaire 1 Introduction 1.1 La CEM, une discipline multi-métiers p.4 1.2 Rappels sur les perturbations et les couplages p.4 1.3 Distinction entre courants forts et courants faibles p.7 2 Terre et masses 2.1 Prise de terre p.8 2.2 Masses p.10 2.3 Maillage entre circuits de masses électriques et autres masses p.12 3 La CEM des appareils électroniques 3.1 L’auto-perturbation p.13 non communicants 3.2 L’exposition aux champs rayonnés p.14 3.3 Les perturbations conduites p.15 4 La CEM des appareils électroniques 4.1 Exemple de perturbation par impédance commune p.16 communicants 4.2 Exemple de perturbation par rayonnement p.18 5 Conclusion p.20 Annexe : bibliographie p.22 Le développement des systèmes numériques utilisant des liaisons courants faibles (bus) pose aujourd’hui de manière aiguë le problème de la coexistence des courants forts avec les courants faibles. Globalement il s’agit de concilier sécurité électrique et compatibilité électromagnétique. Ceci conduit entre autre à répondre aux questions : c comment traiter le problème des masses, c quel est le bon choix du régime du neutre, c quels blindages, plans réducteurs, cages de Faraday et pour quoi faire, c comment doivent cheminer les circuits courants forts et courants faibles, c etc. Plutôt destiné à être lu par les électriciens, ce cahier technique doit cependant être utile aux spécialistes des courants faibles car il traite essentiellement des perturbations basse fréquence ≤1 MHz. Cahier Technique Schneider n° 187 / p.4 1 Introduction 1.1 La CEM, une discipline multi-métiers La compatibilité électromagnétique – CEM – est une discipline, en forte expansion, qui a débuté avec le développement de la radiodiffusion ; ainsi, il y a un demi-siècle, les « bougies » des moteurs à explosion ont dû être « blindées » pour éviter la perturbation des récepteurs radio. Aujourd’hui, la CEM a fait l’objet de nombreux travaux d’experts, principalement des électroni- ciens et des spécialistes des télécommunications. De nombreuses normes et même une directive européenne se sont donné pour objectif d’assurer la coexistence entre pollueurs et pollués ; ceci en fixant des limites d’émission de perturbations élec- tromagnétiques, ainsi que des niveaux d’immunité. Malgré cela, il reste un domaine complexe pour lequel le consensus entre experts n’est pas encore établi : la coexistence entre les réseaux courants faibles et les réseaux courants forts. Sont concernés les appareils électroniques non communicants car ils sont alimentés par le réseau électrique et sensibles aux champs rayonnés BF et HF ainsi qu’aux perturbations conduites, mais plus encore, les appareils qui s’érigent en systèmes communicants à intelligence répartie. Il s’agit alors de la sûreté de fonctionnement des systèmes informatiques, de la gestion technique des bâtiments (GTB), de la distribution électrique (GTE), des automatismes de process, etc. Tous ces systèmes, de plus en plus nombreux, mettent en œuvre essentiellement des liaisons numériques dites à courants faibles. L’informaticien, l’électricien, l’automaticien, l’électronicien ont du mal à se comprendre, à se coordonner dans leurs tâches respectives. Une culture commune doit se mettre en place pour éviter à la conception et à l’installation les dysfonctionnements, voire les destructions de matériels. Les constructeurs doivent contribuer à cette culture commune. Ceci est d’autant plus important que les techniques évoluent : c les réseaux électriques sont de plus en plus puissants, véhiculent de plus en plus de courants harmoniques, ont un régime du neutre qui peut être pénalisant ; c les réseaux numériques se multiplient, ont des niveaux électriques de plus en plus faibles, (quelques volts) et des débits de plus en plus élevés (Mégabits par seconde). Les électriciens et les électroniciens doivent coopérer pour optimiser la CEM dans les installations des bâtiments ; pour améliorer la coexistence courants forts – courants faibles. Ce document s’intéresse plus aux phénomènes BF qu’aux phénomènes HF, la limite entre BF et HF étant à 1 MHz. 1.2 Rappels sur les uploads/Geographie/ courants-forts-faibles.pdf