MANIFESTATIONS DES NUISANCES RADIOELECTRIQUES

Les perturbations radioelectriques sont des tensions ou des courants qui se superposent aux grandeurs physiques converties en electricite par les capteurs, finalement transmise au sein des chaines de traitement du signal. L'influence de ces perturbations est d'autant plus preponderante que le signal est faible, les difficultes majeures se localisent pratiquement au niveau du capteur de mesure.

RAPPORTS SIGNAL/BRUIT DANS UN EQUIPEMENT SENSIBLE

Il est reconnu que les equipements modernes utilisent de nombreux processeurs informatises, gerant des capteurs analogiques toujours plus sensibles et sophistiques.

Generalement, les signaux sont reputes corrects lorsque l'amplitude residuelle des "parasites" exedentaires n'excede pas quelques % du signal instantane mesure ou transmis.

Si les techniques modernes d'analyses progressent encore dans l'extraction des signaux noyes dans le bruit, elles deviennent alors remarquables lorsque le bruit est lui-meme tres reduit.

Il arrive que des systemes extremement couteux soient inexploitables faute de discernement possible du signal ou que des installations ne peuvent pas franchir l'etape de reception de conformite ou encore que la mise en place de protections contre la foudre introduit des effets secondaires catastrophiques.

LES RESEAUX

Dans une installation complexe, les reseaux concernes par les perturbations radioelectriques sont aussi bien les cables d'energie, les cables de transmissions de signaux, les structures et les canalisations metalliques que les reseaux de Terre.

Outre leurs fonctions pour lesquelles ils ont ete installes, ces reseaux propagent generalement aussi les effets :

- Des generateurs de parasites electriques a l'interieur de l'installation,

- Des decharges atmospheriques de foudre et des emissions hertziennes en provenance de l'exterieur.

Les mesures normalisees en CEM traditionnelle font foi pour l'appreciation de la qualite d'un equipement mais sont difficilement interpretables pour conduire une etude de corrections des installations electriques.

ANALYSE PAR LA METHODE DE ZERO

Le principe de base developpe dans cette technique de maitrise de toutes les perturbations radioelectriques, s'appelle la "Methode de Zero" dont une des applications de base se rapporte a la notion d'equipotentialite.

Par exemple, ce principe radioelectrique permet de definir et de generaliser l'equipotentialite "parfaite" en Haute-Frequence entre systemes :

Rappelons au passage que l'equipotentialite se mesure en Volts, non en Ohms comme il est couramment admis.

Cette equipotentialite ne concerne donc pas que les circuits de Terre ou de masse comme il est convenu habituellement, mais aussi tous les autres circuits (Signaux, alimentations, neutre et phases, references …).

PRESENCE DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES EN TENSION 

En definitive et de maniere pratique, les perturbations radioelectriques modifient le potentiel de reference des circuits entre eux dans toutes les combinaisons 2 a 2 selon le schema general suivant :

La Methode de Zero impose que dv = 0 pour tous les potentiels de reference pris 2 par 2 :   * Le chassis ou la masse, * La prise de Terre lointaine ou immediate, * Le Zero electronique, * Le - (ou + Batterie), * Le Neutre…

PRESENCE DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES EN COURANT

Comme dans le paragraphe precedent on constate des courants supplementaires qui passent dans les cables transportant les potentiels des references

La Methode de Zero impose que di = 0 dans chacune des liaisons supportant les potentiels de reference :   * Le chassis ou la masse, * La prise de Terre toute proche, * Le Zero electronique, * Le - (ou + Batterie), * Le Neutre…

 

La difficulte dans un systeme complexe vient de ce que les circuits sensibles pour un equipement seront connectes a l'alimentation d'un autre et a l'interface d'un troisieme etc… a l'infini. De plus il s'agit de valeurs absolues, independantes du niveau des puissances manipulees (du W au MVA indifferemment).

LES NIVEAUX PRATIQUES DE TOLERANCE

L'experience montre que la plupart des procedes actuels souffrent de l'action de tensions impulsives, aisement decelables a l'oscilloscope dans la gamme 10 KHz - 10 MHz (aussi jusqu'a des centaines de MHz dans certains problemes), dont l'amplitude excederait 5 a 10 Volts entre les potentiels de reference precedemment decrits ou quelques fractions d'amperes sur ces memes cebles de reference.

 

La Methode de Zero est particuliere en ce sens que l'on doit faire des mesures pour v et i, mais que la mesure doit donner "Zero", independamment (pour simplifier) des problemes absolus d'etalonnage, de precision, de bande passante etc… Les mesures de perturbations sont a effectuer a l'aide d'un oscilloscope par exemple, ou plus aisement avec un appareil de mesure specialise : le Perturbometre (Depose).   La photographie ci-contre montre la mesure du niveau de perturbations existantes entre "Neutre et masse"

PRINCIPALES NORMALISATIONS UTE AUXQUELLES IL EST FAIT REFERENCE DANS LES ETUDES

Les installations electriques doivent repondre a plusieurs règlements officiels et normes de construction dont les principales sont les suivantes :

- Decret n° 88-1056 du 14 Novembre 1988 relatif à la protection des travailleurs dans les etablissements qui mettent en œuvre des courants electriques.

- Arrete du 4 Aout 1992 fixant les règles de construction des prises de terre pour les batiments de ces etablissements

- Arrete du 28 Janvier 1993 et les circulaires d'application 93-17 du 28 Janvier 1993 et du 28 Octobre 96, relatifs a la mise en conformite de la protection contre la foudre des sites classes

- NFC 13 200 d'Avril 1987 : Installations electriques a haute tension - Regles

- NFC 15 100 de Mars 1991 : Installations electriques a basse tension - Regles

- NFC 15 211 de Juin 1987 : Installations électriques à basse tension - Installations dans les locaux à usage médical

- NFC 17 100 de Fevrier 1987 : Protection contre la foudre - Paratonnerres a dispositifs d'amorçage

- NFC 17 102 de Juillet 1995 : Protection contre la foudre - Installation de paratonnerres - Regles

- NFC 90 121 d'Octobre 1984 : Antennes individuelles ou collectives

Lorsque les règles de l'Art sont consignées et éditées par des groupements professionnels d'utilisateurs, elles sont présentées sous la forme de guides ou de recommandations :

- Guides pratiques UTE : C 15 105 de Juin 1991

- Guides pratiques UTE : C 15 106 de Mai 1993

- Guides pratiques UTE : C 15 443

Outre ces règlements, normes et guides de caractères généraux, certaines applications doivent répondre à d'autres règlements, normes et guides plus spécifiques (qui peuvent avoir valeur d'équivalence dans certains cas) :

- UIC Juin 1991, révision Octobre 1993 : Protection des installations industrielles contre les effets de la foudre et des surtensions

- Gesip : Recommandations pour la protection des installations pétrolières et pétrochimiques - Rapport n° 94/02

CONCLUSIONS

- Dans les conditions definies par la "Methode de Zero", on constate qu'il est possible d'exploiter avec securite des equipements sensibles dans des milieux tres fortement pollues, largement hors les normes d'emission ou de susceptibilite, comme rencontres dans de vastes sites equipes de Convertisseurs de Frequences, Onduleurs, Generateurs HF etc….

- C'est au cours de l'etude d'ingenierie d'une installation electrique traditionnelle, qu'il est necessaire et economique de mettre en place les elements de correction previsionnelle en rapport avec le domaine de la CEM. Ces elements sont :

Elements de corrections : * Des derivations pour les effets de la foudre : le reseau maille n'a plus a diffuser les courants impulsionnels * Des dispositifs de durcissement des reseaux face pour qu'ils n'assurent plus la proliferation des perturbations * Des dispositifs d'anti-pollution pour les generateurs de parasites electriques pour affaiblir les sources agressives * Des dispositifs d'ilotage pour les recepteurs sensibles.

 

- Comme dans tout domaine de la pollution, on peut etre tente de deplacer le probleme chez le voisin moins attentif ou aguerri, avec toutes les consequences que cela comporte.

- Les donnees normalisees de la CEM classique dans cette approche ne concernent que les appareillages et determinent certaines de leurs qualites en vue d'un choix utile (Emission et susceptibilite electromagnetique).

- La garantie de resultat est chiffrable immediatement en fonction des attenuations obtenues. On sait tout de suite si des corrections sont efficaces ou non.

- La "Methode de Zero" respecte la legislation et la normalisation en vigueur, seule l'application des consignes et des regles de bonne pratique se fait a partir de raisonnements physiques sur le terrain, non d'une maniere aveugle comme habituellement executee d'apres des textes generaux.

  

La Methode de Zero est efficace, economique, rapide, simple a comprendre et a appliquer comme le temoignent les references. Elle est destinee essentiellement aux electriciens qui ont souvent une bonne vision globale des sites et qui seront amenes dans les prochaines annees a prendre aussi la responsabilite de la maitrise de cette forme de pollution moderne particulierement agressive.

Daniel Soleil

Daniel Soleil, ne en 1942, est un Ingenieur Français diplome Electronicien de l'ESEO-Angers. Il a commence sa carriere en developpant des appareillages de mesures et de tests en Haute-Frequence. Par la suite il est devenu Responsable d'Etudes et de Developpement chez Alstom pour des equipements d'Electronique de Puissance. Quelques unes de ses recherches sur les parasitages radioelectriques industriels ont ete financees et suivies par le Ministere de la Recherche et le Ministere de la Defense des 1980. Elles font occasionnellement l'objet de communications et de publications scientifiques. Depuis une dizaine d'annees, les resultats positifs des protections definies sur le terrain ont debouche sur une methode nouvelle appelee "Methode de Zero" qui devient une procedure simple et enfin accessible par les electriciens pour maitriser les parasitages radioelectriques industriels et les effets secondaires de la protection contre la foudre pour les sites classes equipes de materiels sensibles. Ce nouveau concept "Methode de Zero" entraine de nombreuses remises en question imposees par la physique des evenements, et la creation de quelques nouveaux composants polyvalents pour des domaines tres varies allant du Micro-Volt au Kilo-Ampere. Les references temoignent des succes rapidement obtenus quand les autres techniques sont restees insatisfaisantes : petrochimie, pipelines, centrales EDF, postes GDF, hopitaux, centres informatiques, laboratoires de mesures et bancs d'essais … Son Bureau d'Etudes Techniques en CEM se fera un plaisir de repondre a vos consultations. Soleil Daniel - BET - CEM Le plan, Route d'Eyguieres 13 560 - SENAS Tel : 04 90 57 28 14 - Fax : 04 90 57 25 12 E-Mail : daniel.soleil@wanadoo.fr

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