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1 INTRODUCTION Le Couplage électromagnétique est un phénomène commun au câblage

1 INTRODUCTION Le Couplage électromagnétique est un phénomène commun au câblage électrique et les circuits où un champ électromagnétique résultant dans une charge électrique dans un autre élément. Il est souvent appelé couplage inductif parce que le processus se produit en raison de l'inductance électrique, où un transfert des propriétés électromagnétiques d'un endroit à l'autre se produit sans contact physique en cours. Pour que le couplage électromagnétique puisse avoir lieu, il doit y avoir un changement dans le champ électromagnétique qui le génère. Le principe de couplage électromagnétique a été découvert par Michael Faraday et Joseph Henry en 1831, et est connue comme la loi de Faraday. Comme le rayonnement électromagnétique est une double condition dans la nature où les ondes électromagnétiques sont constituées de deux propriétés électriques et magnétiques, les couplages sont également de deux types. Un des résultats du couplage électrique lorsque une densité de charge positive ou négative dans un fil ou circuit changements, ce qui repousse comme charges dans un autre fil du circuit. Le Couplage magnétique est le revers de cet effet. Comme un courant circule dans un fil, il génère un champ magnétique. En courant alternatif, ce champ magnétique fluctue et provoquer un champ magnétique changeant dans des circuits ou des fils couplés. Les champs magnétiques sont directement perpendiculaires aux champs électriques en couplage électromagnétique, de sorte que la modification d'un champ magnétique dans un circuit peut modifier le flux de courant dans un autre. I. PRINCIPE DU COUPLAGE ELECTROMAGNETIQUE : On appelle couplage, le processus par lequel l'énergie du perturbateur atteint la victime. Chaque fois que l'on parle de courant, de tension ou de champ, on n'oubliera pas qu'il s'agit de grandeurs électriques variables dans le temps. Pour décrire le fonctionnement des perturbations électromagnétiques, prenons pour exemple un modèle très simple composé d’une source génératrice d’interférences, d’un processus ou d’un mode de couplage et d’un système perturbé, victime des perturbations électromagnétiques. 2 Quand un courant alternatif dans un circuit ou d'un fil induit une tension dans un autre fil, il est généralement dû au fait qu'ils sont tous deux à proximité de l'autre, comme dans les enroulements des transformateurs électriques. Ceci n’est pas toujours vrai, cependant le couplage à une distance qui n’est pas intentionnelle, appelé diaphonie, peut se produire avec les transmissions de radio et téléphoniques. Le Couplage électromagnétique intentionnel est le principe sur lequel les transformateurs sont basés, où le courant peut être intensifié ou alors démissionner la tension dans fil enroulement secondaire en fonction du niveau actuel dans un enroulement primaire sur l'appareil. Le principe de couplage électromagnétique est celui à partir duquel tous les moteurs électriques, les relais et transformateurs modernes sont construits. Les Générateurs électriques l’utilisent également, comme le font une grande variété de dispositifs liés aux communications, serrures de porte sans fil pour les bâtiments et voitures. Il peut également être préjudiciable à la façon dont fonctionne un circuit et provoquer des interférences dans les télécommunications. Dans ce cas, il est souvent désigné comme l'interférence électromagnétique (EMI). Tout EMI n’est pas intentionnelle, cependant, comme il peut être utilisé comme une forme d'onde porteuse pour augmenter la force de signal aussi bien. Figure I : Modèle élémentaire de transmission d’une perturbation électromagnétique. La source de perturbations mentionnée ci-dessus peut provenir des câbles de puissance d’alimentation du système électrique, des antennes de réseaux LAN sans fil, etc. Le couplage est établi par les courants si des conducteurs communs de différents circuits sont reliés par des champs électriques, magnétiques ou électromagnétiques. Les victimes peuvent être n’importe quel appareil ou partie de l’installation. Bien sûr, l’interaction électromagnétique complète de toute installation dans un bâtiment est une combinaison complexe de ces interactions élémentaires. Pendant la phase de planification d’une installation neuve ou d’une rénovation d’installation, une matrice contenant toutes les informations relatives aux sources de perturbations possibles, aux modes de couplage et aux équipements susceptibles d’être affectés, est établie. Grâce à cette matrice, la résultante des interférences est estimée dans le but d’identifier toutes les perturbations possibles pouvant apparaître et celles qui semblent être pertinentes. 3 Suite aux résultats obtenus à partir de la matrice d’interaction des perturbations électromagnétiques, il est possible d’envisager la mise en place de mesures curatives et assurer une mise en service rapide et économique de l’installation. Il existe quatre grands types de couplages de perturbation électromagnétiques : • le couplage par impédance commune • le couplage capacitif • le couplage inductif • le couplage par rayonnement Les principes physiques de base des différents modes de couplage sont résumés dans le tableau suivant : Par ordre d’importance, les phénomènes perturbateurs dominants dans les bâtiments ont pour cause des couplages de type inductif, suivis en moindre mesure par des couplages de type capacitif. Enfin, les couplages par impédance commune sont plus rares. Jusqu’à récemment, le couplage par rayonnement n’avait pas ou peu d’incidence du fait de la faible valeur des intensités de champs mis en œuvre (très inférieures aux limites CEM normatives imposées). On observe, cependant, que le nombre croissant des applications type « sans fils » conduit à une augmentation des perturbations électromagnétiques par rayonnement, et donc une importance accrue de ce type de couplage. II. QUELQUES TYPES DE COUPLAGE En fonction de certaines grandeurs et de l’emploi, on peut différencier certains types de couplage :  Pour les hautes fréquences, on utilise presque exclusivement le couplage electromagnétique ou par induction mutuelle, qui consiste en deux circuits résonnants LC liés inductivement.  Pour les basses fréquences, on utilise le plus souvent le couplage par résistance et capacité, très simple et à large bande passante. 4  Le couplage par transformateur est employé lorsque le signal d'excitation doit être élevé ; il provoque des distorsions et on lui préfère de plus en plus le couplage RC.  Le couplage par impédance, variante du couplage RC, n'est utilisé que dans des applications spéciales.  Le couplage direct, qui s'applique aux signaux aussi bien alternatifs que continus, est surtout employé pour les très basses fréquences. Le couplage critique, ou serré, donne naissance à un dédoublement du pic de résonance. Dans le couplage réactif ou rétroactif, une partie du signal amplifié est mélangée au signal d'entrée de l'étage précédent. Figure II: Couplage par conduction et par rayonnement  couplage par rayonnement : champ électrique, champ magnétique, champ électromagnétique ;  couplage par conduction : transmission du signal par un conducteur (n'importe quel conducteur, et pas nécessairement un morceau de fil destiné à conduire de courant électrique : un tuyau de climatisation fait parfaitement l'affaire). La frontière entre les deux comporte une part d'arbitraire, certaines normes classant certains couplages par champ électrique ou magnétique (mais pas tous…) dans la case « conduction ». Par ailleurs, pour les couplages par rayonnement, les normes font aussi la distinction entre champs proches et champs lointains: Une source de perturbations électromagnétiques crée au départ souvent soit un champ électrique, soit un champ magnétique. Mais à une certaine distance de cette source, l'onde observée sera une onde électromagnétique « plane » (dite aussi « lointaine ») combinaison d'un champ H et d'un champ E, avec le rapport E/H = 120 π (≈377). Cette distance est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde. Ainsi, pour les fréquences élevées, on aura toujours une onde plane dès que l'on s'éloigne un peu de la source. 5 La norme pourra exiger un test de susceptibilité au champ E, au champ H ou encore à l'onde plane (ou champ lointain). Les normes exigeront des tests à l'onde plane aux fréquences les plus élevées, puisque dans le cas des fréquences élevées, on aura toujours en pratique une onde « plane ». III. LES COUPLAGES DANS LES RESEAUX FILAIRES Dans ce paragraphe, nous décrivons les différents types de couplages se produisant entre des sources, quelles qu'elles soient, et les systèmes électroniques. Nous explicitons les phénomènes mis en œuvre dans les cas de couplages avec les lignes filaires, qu'elles concernent les câbles de télécommunication ou du réseau électrique domestique. La transformation des signaux issus de sources en signaux parasites pour les systèmes électroniques est réalisée selon six modes de couplage :  couplage par impédance commune,  couplage conducteur / plan de masse,  couplage du champ électrique sur un conducteur,  couplage du champ magnétique sur une boucle,  couplage capacitif carte à chassis  diaphonie inductive,  diaphonie capacitive. Ce découpage permet de comprendre les mécanismes mis en œuvre ainsi que les actions à entreprendre pour améliorer la compatibilité électromagnétique des câbles à conducteurs cuivrés, en fonction de la prédominance d'un mode de parasitage sur un autre. Cependant, le couplage des perturbations fait souvent, si ce n'est tout le temps, intervenir plusieurs modes simultanés, ce qui rend d'autant plus complexe l'étude de leur réduction. III.1. Couplage par impédance commune L'impédance d'un conducteur électrique n'est pas nulle. Tout courant, utile ou parasite, qui parcourt un conducteur génère une différence de potentiel entre ses extrémités. Ce phénomène est appelé couplage par impédance commune (Figure III.1). 6 Figure III.1: Couplage par impédance commune Dans le cas uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-couplage-electromagnetique-pdf.pdf