Intersections - Novembre 1998
Perturbations électromagnétiques
Rappels
Les perturbations
électromagnétiques ont le plus souvent comme origine des phénomènes internes à l’installation. Elles mettent en œuvre trois éléments :
•
la source génère les perturbations par des variations brusques de grandeurs électriques
(tension ou courant),
•
le mode de couplage :
- capacitif ou galvanique
(transmission à travers un transformateur),
- inductif (transmission par rayonnement d’un champ magnétique),
- par impédance commune, transmission via une prise de terre,
• la victime désigne tout matériel susceptible d’être perturbé (en général un matériel électronique).
Tensions et courants harmoniques
Terre qui ne sont sensibles qu’aux phénomènes de mode commun (entre conducteurs actifs et masse ou terre).
Seul le schéma TN-C, qui combine les modes commun et différentiel puisque le neutre et PE sont confondus (PEN), est sensible aux harmoniques
(de rang 3 et multiples) qui circulent dans le neutre, affectant son
équipotentialité.
Couplage par impédance commune
Il est nécessaire d’utiliser des “ électroniques flottantes ” (totalement découplées) pour ces systèmes (figure 16).
Couplage inductif
Courants importants dans le PE
Certains Schémas de Liaison
à la Terre sont propices au développement de forts courants de défaut d’isolement (TNS - TNC - IT interconnecté en situation de double défaut).
En cas de défaut d’isolement :
•
une chute de tension importante apparaît le long du PE pouvant gêner la transmission de données,
•
de même un rayonnement
électromagnétique intense est généré lors de ce défaut et induit des tensions transitoires dans toute boucle de courant.
Solutions : pour réduire cette perturbation interne :
•
découplage galvanique des électroniques sensibles,
•
interconnexion multiple des matériels et des structures métalliques,
•
utilisation de SLT
à courant de défaut faible.
Les installations industrielles incluent de plus en plus de systèmes électroniques dont les circuits d’alimentation sont du type
à découpage. Ces circuits génèrent des courants harmoniques importants qui circulent dans les conducteurs actifs. Ces phénomènes de mode différentiel (entre conducteurs actifs), n’influent pas avec les
Schémas de Liaison à la
En schéma TN-C (figure 17) les courants circulant dans le conducteur PEN
(notamment les harmoniques de rang 3), créent des rayonnements
électromagnétiques dans les chemins de câbles et les structures.
Il est recommandé :
• de connecter à la terre le chemin de câbles le plus souvent possible et de vérifier sa continuité,
• d’éviter de positionner des électroniques sensibles près des structures métalliques,
• de réduire au maximum les boucles de courant.
Foudre au sol et couplage par impédance commune
Lorsque la foudre frappe le sol, elle peut provoquer une perturbation par couplage par impédance commune, résultant de l’élévation de potentiel des prises de terre.
En effet, le point d’impact au sol de l’éclair se trouve porté à un potentiel très
élevé. Autour de ce point, le potentiel du sol va être soumis à un gradient de potentiel décroissant à mesure que l’on s’en
éloigne.
Si une prise de terre se situe près du point d’impact, son potentiel par rapport à la terre profonde va s’élever. Ce phénomène peut se répercuter sur les autres prises par le biais des interconnexions des masses.
En schéma TN-C, le conducteur PEN peut être parcouru par un courant important. La chute de tension dans le
PEN se répercute le long des blindages ce qui peut perturber les équipements communicants
figure 16
V
A
A
IN
V= V
B
-V
A
B
V
B bus de communication blindage
Rayonnement du courant de défaut en TN-C, qui peut induire un flux dans les boucles du courant courant dans le PEN
L1
L2
L3
I n
PEN
H
figure 17
R p
R b boucles de courant structures métalliques du batiment blindage du bus de communication conducteur de masse d'accompagnement
L1
L2
L3
PEN
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Guide
Technique
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Schéma TT ou IT non interconnecté
Cas particulier du schéma TN-C
Les prises de terre du neutre et des masses d’utilisations sont différentes et peuvent être séparées par une distance importante
(cas de la distribution publique).
Il y a donc un risque que des prises de terre soient soumises à un fort potentiel dû à la foudre, et crée un déséquilibre des tensions de référence provoquant des claquages par surtension
(amorçage phase-masse) dans certains matériels
(figure 18).
Solution : en schéma TT ou
IT non interconnecté, il est conseillé de connecter des parafoudres au plus près des équipements sensibles.
Le schéma TN-C demande une connexion fréquente du conducteur PEN à la terre afin d’assurer le mieux possible son équipotentialité.
En effet, en cas de coup de foudre, une des mises à la terre de ce PEN peut se trouver “ piégée ” dans un gradient de potentiel important. Le déséquilibre de tension a lieu entre la résistance de cette prise de terre et les autres prises de terre, amenant une chute de tension le long du PEN.
Des parafoudres en mode commun s’imposent ici
également (figure 20).
Schéma TN-S ou IT interconnecté
L’ensemble des prises de terre du neutre et des utilisations BT sont interconnectées ou confondues. La résistance commune ou résultante est
RPAB. Si cette prise de terre est située dans un gradient de potentiel, l’ensemble du réseau, y compris les masses d’utilisation, verra son potentiel s’élever par rapport à la terre profonde.
La connexion à la liaison
équipotentielle principale du bâtiment, soit directe, soit par parafoudre, de tous les systèmes entrant
(téléphone, câble vidéo, bus de communication...) est donc nécessaire (figure 19).
Solution : pour réduire les perturbations internes, quel que soit le SLT, une installation de haut niveau kéronique nécessite une protection par parafoudre.
En schéma TT et TN-S, une protection de mode commun et de mode différentiel ; en schéma IT et TN-C, une protection de mode commun.
La foudre peut perturber le potentiel de certaines masses par l’intermédiaire de prises de terre proches du point d’impact
figure 18 figure 19
Effet de la foudre en schéma TN-C tension
R
B
équipement
électronique
R
A parafoudre
Effet de la foudre en schéma TN ou IT interconnecté
R
PAB
RPAB
équipement sensible
U terre profonde
équipement sensible
PE
PEN
U
figure 20
distance
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