EMC “… rien n’est ce qu’il semble …”

Depuis le 1er janvier 1996, l’UE a introduit la directive EMC, par laquelle tous les appareils électriques et électroniques répondent aux exigences minimales d’émission et d’immunité.

Comportement d’un conduit dépendant de la fréquence<br><br>

Le fil de cuir = résistance DC en série avec bobine<br>
Isolation = résistance isolation parallèle avec capacité parasitaire

Comportement d’un conduit dépendant de la fréquence<br><br> Le fil de cuir = résistance DC en série avec bobine<br> Isolation = résistance isolation parallèle avec capacité parasitaire

L’aiguisage des exigences EMC est un processus continu, surtout par le nombre croissant d’appareils sur le lieu d’utilisation. Aussi les applications multiples de l’électronique de puissance (e.a., applications commandées par fréquences) dans les machines et les lignes de production y contribuent.

 

Des dérangements indésirables à cause d’EMI peuvent se produire via les conduits (câbles) et via l’émission (radiation). Lors de fréquences élevées, les câbles se comportent comme une antenne et provoquent aussi des dérangements par l’émission EMI.


Toutefois, les directives EMC pour câbles ne font pas partie de la directive EMC de l’UE, mais sont décrites dans des standards de câbles individuels. De là émane l’offre divergente de câbles EMC.

<b>Compatibilité électromagnétique (EMC)</b><br>
La capacité d’un élément, d’un appareil ou d’un système pour fonctionner de manière souhaitable dans son environnement électromagnétique, sans ajouter des dérangements électromagnétiques inadmissibles à cet environnement. Lors d’incompatibilité, il y a de l’interférence électromagnétique (EMI).<br><br>

On parle de EMS (susceptibilité électromagnétique) lorsque la puissance d’un élément continue à fonctionner normalement dans un environnement électromagnétique. EMI (interférence électromagnétique) est l’émission souhaitée ou non de champs électromagnétiques vers l’environnement.

<b>Compatibilité électromagnétique (EMC)</b><br> La capacité d’un élément, d’un appareil ou d’un système pour fonctionner de manière souhaitable dans son environnement électromagnétique, sans ajouter des dérangements électromagnétiques inadmissibles à cet environnement. Lors d’incompatibilité, il y a de l’interférence électromagnétique (EMI).<br><br> On parle de EMS (susceptibilité électromagnétique) lorsque la puissance d’un élément continue à fonctionner normalement dans un environnement électromagnétique. EMI (interférence électromagnétique) est l’émission souhaitée ou non de champs électromagnétiques vers l’environnement.

EMC comprend un très grand domaine de fréquences, allant de fréquences minimes (‘netharmonischen’, perte de tension)  à des fréquences élevées (GHz – effet de radiation).

Un câble est à considérer comme une résistance en série avec une bobine. L’impédance lors de fréquences minimes (ex. 50 Hz) est +/- la résistance DC du cuivre. Lors de fréquences élevées (ex. 10 Mhz), l’impédance (résistance DC+AC) a augmentée exponentiellement et n’est certainement plus à négliger. Vu que EMI contient un très large spectre de fréquences, les câbles se comportent d’une autre manière de ce que nous pensons au fond.

 

Comportement d’un conduit

Lors de fréquences minimes:
• impédance axiale peu élevée
• impédance radiale élevée

► parfait pour le câble :

• peu de perte de tension
• grande résistance d’isolation (pas de courant de fuite)

Lors de fréquences élevées:
• impédance axiale élevée
• impédance radiale élevée


► nuisible pour le câble :

• la résistance d’isolation est surmontée par la capacité parasitaire (courants de fuite), beaucoup de perte de tension

Par conséquent: “rien n’est ce qu’il semble!”. Ce qui est considéré comme une bonne isolation lors de fréquences minimes, peut cependant devenir transmettant lors de fréquences élevées par des condensateurs parasitaires.

ÖLFLEX SERVO 2YSLCYK-JB

ÖLFLEX SERVO 2YSLCYK-JB

Description du câble en fonction de EMC:
• Double protection: cuivre tressé étamé sur feuil aluminium-mylar®
► impédance de transfert peu élevée   
• Isolation d’âmes de conducteurs en polyéthylène (PE)
► capacitif minimal
• Esthétique symétrique. Le courant de fuite entre les phases sera équilibré, vu que la prise de masse et la protection se trouvent de manière symétrique autour des conducteurs 3 phases ; c’est un facteur réduisant pour les tensions d’axe et les dommages de coussinets.
• Courant de fuite peu élevé par division des conducteurs PE

EMC presse-étoupes

La protection des câbles veille donc à ce que des signaux de dérangements (pannes) peuvent être conduits de manière impédante minimale vers la terre. Mais qu’est-ce qui se passe si le câble se situe dans un habitacle ou dans une boîte de dérivation ?

Les plus grands problèmes se situent toutefois sur la frontière entre le câble protégé et le passage vers l’habitacle. Nous ne pouvons pas nous permettre d’interrompre la protection. C’est bien pour cette raison qu’il faut utiliser des presse-étoupes EMC afin de ‘fermer’ de manière électromagnétique l’appareil, le moteur ou la boîte de dérivation.


Lors du passage d’un câble protégé dans un presse-étoupe, le raccordement du presse-étoupe ne peut pas influencer négativement l’impédance de transfert du câble, pour pourvoir conserver la performance de protection.



Nous pouvons donc déduire que la dérivation d’impédance est un élément primordial dans la problématique de l’EMC.


Ce paramètre détermine comment les dérangements à l’écran peuvent être conduits efficacement vers la terre (via le manchon de serrage et l’habitacle). Ici est également valable : au plus bas, au plus efficace ! Afin de réaliser ceci, la surface de contact entre l’écran et l’habitacle doit être le plus grand possible. En tout cas, l’écran, le presse-étoupe et l’habitacle (mise à terre) doivent former un ensemble sans interruption.

SKINTOP® MS-SC-M BRUSH

SKINTOP® MS-SC-M BRUSH

Le SKINTOP® MS-SC-M BRUSH est un exemple d’un passage d’impédance minimale parfait.  Ce manchon de serrage est construit d’un ‘noyau’ rond avec des ‘litz’ très minces en cuivre. Ainsi, l’on obtient un effet de brosse mobile et l’interface est entièrement et coaxialement recouvrable vis-à-vis de la protection du câble. En plus, le temps de montage est fort réduit comparé aux presse-étoupes EMC classiques.

 

Installation câble

La capacité et l’inductivité déterminent aussi le comportement EMC d’un câble. Un troisième facteur important est l’impédance de transfert.

• Est une indication comment des signaux de dérangements de commande à l’écran se laissent conduire vers la terre
• Au plus petit l’IT, au mieux que le câble réprimera ou masquera les signaux de dérangements

Autrement: le câble irradiera moins de dérangements vers l’environnement. Il est donc très important que l’IT reste le moins élevé possible dans une grande portée de fréquences.

 


La meilleure solution est un conduit fermé (cuivre, plomb), mais il va de soi que, dans ce cas, nous ne pouvons plus parler d’un câblage ‘flexible’. La meilleure solution pour des câbles flexibles est la combinaison d’une protection de cuivre torsadé et d’un feuil laminé.