Atténuation du blindage CEM
Principes de base
Il peut arriver que des câbles et des conduits doivent être installés dans des zones présentant des champs électromagnétiques perturbateurs.
Les sources de tels champs électromagnétiques perturbateurs peuvent être, par exemple, des équipements électriques en marche (moteurs), des onduleurs, des opérations de commutation dans des installations électriques ou les courants de foudre.
Ces champs perturbateurs peuvent provoquer, en fonction de leur intensité, de la fréquence et de la distance, des tensions et des courants parasites dans les câbles et les gaines, qui affectent le fonctionnement des équipements connectés voire les détruisent.
Les courants de foudre, affichant des intensités élevées de plus de 200 000 ampères en moins de 0,25 µs (soit une fréquence de 1 000 kHz), constituent les champs électromagnétiques perturbateurs les plus forts soumis une soudaine fluctuation.
Le champ électromagnétique perturbateur est généralement composé de deux champs de natures différentes, le champ électrique et le champ magnétique. Ils impliquent chacun des mesures différentes pour protéger les installations contre leurs effets néfastes.
Pour se protéger des perturbations dues au champ électrique, il est nécessaire de prévoir une cloison en matériau conducteur qui doit être intégrée à la liaison équipotentielle et donc mise à la terre. Selon la fréquence du champ électrique perturbateur, des cloisons grillagées sont déjà suffisantes à cette fonction.
Pour se protéger des perturbations dues au champ magnétique, il convient de recourir à un blindage fermé de tous les côtés avec un matériau conducteur. Un champ magnétique variable génère dans ce blindage des courants de Foucault qui s’opposent à leur cause (loi d’induction) et créent ainsi un espace dénué de champ perturbateur à l’intérieur du blindage. Les zones électriquement non conductrices dans le blindage, telles que les fentes et les ouvertures, interrompent les courants de Foucault et réduisent ainsi l’effet de blindage magnétique.
Les systèmes de support de câbles fermés, métalliques et intégrés dans la liaison équipotentielle, tels que les chemins de câbles, offrent ainsi une protection optimale des câbles et des gaines dans les zones soumises à des champs électromagnétiques perturbateurs.
Notre illustration montre le champ perturbateur (1), le courant perturbateur induit (2) et les courants de Foucault (3).
Atténuation magnétique du blindage
La norme DIN CLC/TR 50659:2020-08 (VDE 0604-2-200) décrit une méthode de test pour mesurer l’atténuation magnétique du blindage des systèmes de support de câbles. Un champ magnétique perturbateur est créé à l’aide d’une antenne en forme de U traversée par un courant de foudre avec une hausse de 8 µs environ. Dans cette configuration, on trouve au centre une boucle conductrice fermée composée de deux gaines parallèles.
Le champ magnétique perturbateur génère un courant parasite dans la boucle conductrice (loi d’induction). La disposition de base du montage d’essai est illustrée dans la figure.
- Champ perturbateur
- Courant perturbateur induit
- Courants de Foucault
- Boucle conductrice
- Chemin de câbles
- Antenne en forme de U
L’atténuation magnétique du blindage (SE) est égale à 20 fois le logarithme décimal du rapport entre le signal perturbateur apparaissant sans mesure de protection (Iref) et le signal perturbateur apparaissant avec la mesure de protection (systèmes de support de câble) (Isample) ; elle se calcule comme suit en dB :
SE (dB) = 20 x log ( Iref/Isample )
Dans ce contexte, l’indication d’une atténuation magnétique du blindage (SE) de 20 dB signifie que cette mesure de protection (systèmes de support de câbles) réduit de 90 % le courant parasite dans les câbles et les lignes. 40 dB représentent une réduction de 99 %.
Récapitulatif
Les systèmes de câblage fermés, métalliques et intégrés dans la compensation de potentiel réduisent les courants et tensions perturbateurs induits dans un câble par un champ électromagnétique perturbateur. Par rapport à une installation sans système de câblage ou dans des systèmes non métalliques, les systèmes de câblage métalliques fermés offrent l’atténuation magnétique du blindage la plus élevée.
Les systèmes de câblage perforés présentent également une atténuation magnétique élevée du blindage, mais celle-ci diminue avec l’augmentation de la taille du trou.
Par conséquent, les chemins de câbles et les échelles à câbles n’offrent qu’une faible atténuation magnétique du blindage. Si des systèmes de câblage ouverts (sans couvercle) sont utilisés, l’atténuation magnétique du blindage est réduite en conséquence.
Le tableau donne un aperçu de l’atténuation magnétique du blindage de différents modèles de systèmes de câblage.
| Exécution du système de câblage | Fermés (avec protection) | Ouverts (sans protection) |
|---|---|---|
| Sans perforation/trous | 40 dB (99 %) | 25 dB (94 %) |
| Perforation/trous 15 % | 30 dB (97 %) | 20 dB (90 %) |
| Perforation/trous 28 % | 25 dB (94 %) | 15 dB (82 %) |
| Échelles à câbles | 18 dB (87 %) | 11 dB (72 %) |
| Chemin de câbles en treillis | 14 dB (80 %) | 7 dB (55 %) |
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