Cours CEM Formation FEE 2008-2009
Bonjour !
Cours CEM Formation FEE 2008-2009
Au programme aujourd’hui
A propos des terres et des masses : régimes de neutre
Disposition des composants d’automatisation et des câbles
classement par classes
disposition en armoire
disposition des câbles
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Régimes de neutre
Rappel : en général, le neutre des alimentations triphasées est mis à la terre
conséquence : en cas de défaut d’isolation à l’intérieur d’un appareil, la personne qui le touche se trouve en danger de mort !
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Régimes de neutre
Rappel : les pièces potentiellement dangereuses sont aussi mise à terre
c’est le rôle des conducteurs de protection « PE », de couleur jaune et vert
le courant de défaut d’isolation est dévié à terre
comme il ne rencontre que peu de résistance, le courant de court-circuit est très élevé
il fait donc fondre les fusibles ou ouvrir le disjoncteur
Nec plus ultra : la protection différentielle de courant
protection même si le courant de court-circuit ne suffit pas à fondre le fusible
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Régimes de neutre
Cette manière de faire – régime de neutre – est appelée « neutre à terre »
inconvénient : au 1er court-circuit, la machine s’arrête (de façon non contrôlée)
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Régimes de neutre
Autre régime de neutre : le « neutre impédant »
avantage : le 1er défaut d‘isolation ne provoque aucun arrêt machine
la phase concernée est simplement mise à terre par le défaut
la tension des 2 autres phases est simplement « décalée »
la protection par courant de défaut fonctionne mal à cause des capacités parasites, qui créent des courants de masse supplémentaires
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Régimes de neutre
Comparaison de ces 2 régimes de neutre
neutre à terre
coupure au 1er défaut
protection des personnes très efficace
la meilleure solution en CEM
quasi universel
neutre impédant
continuité de marche au 1er défaut
protection moins sensible
incompatible avec les filtres CEM
rare (parfois en France, Norvège, …)
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Au programme aujourd’hui
A propos des terres et des masses : régimes de neutre
Disposition des composants d’automatisation et des câbles
classement par classes
disposition en armoire
disposition des câbles
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Disposition des composants et câbles
Avant toute chose, il faut analyser les constituants d’une installation
répertorier les perturbateurs potentiels et les trier par type de perturbations émises
répertorier les matériels sensibles et déterminer leur niveau d’immunité
repérer les câbles « entrée » et « sortie » des armoires
répartir ces câbles par classes en fonction des signaux véhiculés
utiliser les documents constructeurs :
puissance, tension d’alimentation
nature et fréquence des signaux
types de circuits (commutation à contact sec, …)
types de charges (bobines, …)
recommandations et prescriptions d’utilisation relatives à la CEM
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Disposition des composants et câbles
Exemple classique de répartition
sensibles
automates programmables
PC
cartes électroniques
régulateurs
câbles raccordés à ces éléments liés à des détecteurs, capteurs, …
câbles véhiculant des signaux analogiques
perturbateurs
transformateurs d’armoire
contacteurs, disjoncteurs, relais
fusibles
alimentations à découpage
variateurs, servoamplificateurs
horloges de microprocesseurs
câbles raccordés à ces éléments
leurs lignes d’alimentation
câbles « puissance » en général
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Disposition des composants et câbles
Conception d’une armoire électrique
définir et réaliser un plan de masse de référence non peint en fond d’armoire attention à l’aluminium éloxé (anodisé), qui est un excellent isolant !
raccorder cette tôle en plusieurs points au bâti de l’armoire métallique
relier cette armoire au réseau de masse de l’équipement
boulonner tous les composants directement sur ce plan de masse
réaliser les connexions de blindage à 360o par colliers ou presse-étoupe boulonnés sur ce plan de masse
filtrer les câbles perturbateurs dès l’entrée dans l’armoire
répartir les câbles par classes et les faire cheminer dans des goulottes distinctes
plaquer tous les câbles sur le plan de masse
éviter les éclairages par lampes fluorescentes ou tubes à décharges (harmoniques)
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Disposition des composants et câbles
Répartition des constituants en armoire – concept général
créer 4 groupes en distinguant commande et puissance
DC/fréquence réseau et HF
les placer en 4 zones distinctes
séparées de >30 cm ou par une tôle mise à masse en plusieurs points
router les câbles séparément, par classes goulottes métalliques distinctes, ou >30 cm
ne pas faire passer les câbles de puissance dans la zone commande, ni l’inverse
(source :
Danaher-Motion CH)
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Disposition des composants et câbles
Exemple de ce qu’il ne faut pas faire
éviter de mélanger les composants sans égard à leur classe
ne pas mélanger les câbles et leurs surplus
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Disposition des composants et câbles
Exemple de structuration en 2 petites armoires
surplus de câbles
éléments de
puissance réseau actionneurs capteurs,
sondes, …
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
ne jamais faire cohabiter des signaux de classes « sensibles » et « perturbateurs » dans un même câble ou toron de conducteur
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
éloigner au maximum les câbles véhiculant des signaux de classes différentes c’est très efficace et pas toujours coûteux
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
l’utilisation de câbles blindés permet la cohabitation de câbles véhiculant des signaux de classes différentes dans une même goulotte
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
réduire au maximum la surface des boucles
plaquer tous les conducteurs de bout en bout contre le plan de masse
tôle de fond d’armoire, structures équipotentielles de la machine, caniveaux, …
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
faire cheminer le conducteur « aller » le plus près possible du conducteur
« retour »
l’utilisation de câbles bifilaires (2 conducteurs) garanti ce cheminement
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
faire croiser à angle droit les câbles véhiculant des signaux de classes différentes
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Disposition des composants et câbles
Règles de câblage
câbler les alimentations des appareils en étoile à partir de l’alimentation source
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Exercices
8.1 – Une installation prévue pour fonctionner avec une alimentation dont le neutre est à la masse est équipée d’un filtre réseau contenant des
condensateurs de 100 nF entre chaque phase et la terre. Par mégarde, cette machine est livrée à un client dont l’usine est alimentée selon le régime du
« neutre impédant ».
Il se produit un défaut d’isolation et la phase R est mise à terre. De combien augmente la tension max. entre phase S (ou T) et la terre ?
Quel est le courant de terre causé par les condensateurs du filtre ?
8.2 – Proposer une répartition des composants dans l’armoire de commande d’une machine d’emballage, qui doit contenir :
1 automate programmable
3 servoamplificateurs
1 alimentation à découpage fournissant le 24 VDC
des disjoncteurs et contacteurs 400 V triphasé
12 relais fonctionnant sous 24 VDC, pilotant des électrovannes 1 filtre réseau (pour les servoamplificateurs)
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Solution des exercices
Ex. 8.1
En fonctionnement normal
la tension max. entre chaque phase et la terre vaut :
le courant circulant dans chaque condensateur vaut :
toutefois, la somme des 3 courants « instantanés » s’annulent, vu la symétrie de la charge
Si une phase est mise à terre :
la tension max. des autres vis-à-vis de la terre vaut :
le courant des 2 condensateurs à cette tension vaut :
le courant de masse correspond à ce qu’il faudrait pour équilibrer la charge : 12,6 mA
fin
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Solution des exercices
Ex. 8.2
Exemple de disposition (alim. 400 V en haut)
1) puissance + HF :
servoamplificateurs + filtre (F) + disjoncteur et contacteur associés
2) puissance + BF :
autres disjoncteurs et contacteurs 400 V 3) signaux + HF :
automate programmable 4) signaux + BF :
relais
l’alimentation 24 VDC peut se trouver « entre » les zones 2 et 4
