Une conception correcte de la mise à la terre et du blindage est essentielle pour la sécurité du personnel et la fiabilité de votre installation. Dans les environnements modernes, remplis d'électronique de puissance et de systèmes de contrôle sensibles, une mise à la terre traditionnelle "à 50 Hz" n'est plus suffisante. Les erreurs de mise à la terre ou de blindage conduisent directement à des EMI (interférences électromagnétiques), à des pannes de machines inexpliquées et même à des dommages physiques aux roulements et aux composants.
Sur cette page, vous pouvez lire comment appliquer correctement la mise à la terre et le blindage, comment reconnaître les erreurs courantes telles que les boucles de terre et les mesures à prendre pour garantir la compatibilité électromagnétique(CEM) de votre installation.
Vous manquez de temps ? Voici les points essentiels à connaître sur la mise à la terre et le blindage :
Sécurité et fonctionnalité : la mise à la terre a deux objectifs : la protection contre les chocs électriques (terre de sécurité) et l'élimination des défauts (terre fonctionnelle).
Fondement de la CEM : une bonne mise à la terre et un bon blindage, ainsi que l'égalisation du potentiel, constituent la base de la compatibilité électromagnétique (CEM). Sans cette base, les filtres et autres solutions ne fonctionnent pas de manière optimale.
Comportement à haute fréquence : les défauts modernes sont souvent à haute fréquence. Une connexion à la terre qui se mesure bien avec un multimètre (faible résistance) peut être une connexion ouverte pour les hautes fréquences.
Le maillon faible : la plupart des problèmes surviennent à l'arrivée. Un câble blindé coûteux mal raccordé (par exemple via un "pigtail") perd ses performances.
Ces informations sont spécifiquement préparées pour les professionnels responsables d'installations électriques critiques :
Vous travaillez avec des variateurs de vitesse, des éclairages LED, des commandes PLC ou des équipements de mesure sensibles ? Dans ce cas, la qualité de votre mise à la terre et de votre blindage a une incidence directe sur votre fiabilité opérationnelle.
Pour résoudre les problèmes, nous devons conserver la pureté des termes. Dans la pratique, ces termes sont souvent utilisés de manière interchangeable, mais ils ont des fonctions différentes.
Connexion à la terre.
Terre de sécurité (PE) : Destinée à dissiper le courant en cas de défaut (court-circuit) afin que le dispositif de protection se déclenche. Il s'agit d'une basse fréquence (50 Hz) qui met l'accent sur la sécurité des personnes.
Terre fonctionnelle : elle est destinée à assurer un fonctionnement sans faille de l'installation. Elle sert de point de référence pour les tensions des signaux et dissipe les courants à haute fréquence.
Connexion de toutes les parties conductrices (armoires, lignes, structures) afin d'éviter les différences de tension.
Comparaison : voyez cela comme un bateau. Si tout le monde est au même niveau, personne ne tombe, même si le bateau (le niveau de tension) monte et descend sur les vagues.
Envelopper les câbles ou l'équipement dans un matériau conducteur (comme une tresse ou une feuille de cuivre). Cela fonctionne dans les deux sens : cela empêche un câble de rayonner des interférences vers son environnement et cela empêche le câble de capter des interférences provenant de l'extérieur (principe de la cage de Faraday).
Nuance - Basse fréquence ou haute fréquence : un fil jaune-vert est parfait pour la terre de sécurité (50 Hz). Mais pour les interférences à haute fréquence (plage de kHz/MHz, provenant de l'électronique de commutation), un fil rond a une impédance trop élevée. Les courants à haute fréquence circulent à l'extérieur du conducteur (effet de peau). C'est pourquoi, pour la mise à la terre fonctionnelle, nous préférons utiliser des fils plats, qui ont une plus grande surface.
Une mauvaise mise à la terre ou un mauvais blindage sont rarement visibles immédiatement, mais les conséquences le sont. Souvent, le logiciel ou les composants sont injustement pointés du doigt, alors que la cause se trouve dans le câblage.
Symptômes typiques dans la pratique :
Impact sur l'organisation : L'impact va au-delà d'une défaillance technique. Elle entraîne des arrêts de production inattendus, des pertes de données et des situations dangereuses pour les techniciens. En outre, les fabricants peuvent refuser la garantie s'il s'avère que les règles d'installation en matière de CEM n'ont pas été respectées.
Une entreprise de fabrication de produits alimentaires souffrait d'arrêts aléatoires d'une ligne d'emballage. L'automate donnait divers messages d'erreur, mais après une réinitialisation, tout fonctionnait à nouveau correctement pendant des heures. Le remplacement des capteurs et de la carte PLC n'a rien résolu.
L'analyse : Les ingénieurs de HyTEPS ont effectué des mesures sur l'égalisation du potentiel et les courants à travers le blindage. Le variateur de fréquence (VFD) du moteur principal était connecté à un câble blindé, mais le blindage n'était pas correctement connecté sur tout le pourtour (360 degrés) du côté du moteur, mais torsadé pour former une longue "queue de cochon".
Conclusion : la "queue de cochon" créait une impédance élevée pour les perturbations à haute fréquence générées par l'onduleur. Les interférences ne pouvaient pas se dissiper à travers le blindage et cherchaient un autre chemin : à travers les câbles des capteurs qui se trouvaient dans la même gaine. Cela a perturbé le signal 0-10V envoyé à l'automate.
La solution : les presse-étoupes ont été remplacés par des presse-étoupes CEM dont le blindage est en contact avec le boîtier sur tout le pourtour. Les défauts ont immédiatement disparu et ne se sont pas reproduits.
L'amélioration de la mise à la terre et du blindage nécessite une combinaison de conception correcte, d'utilisation adéquate des matériaux et de savoir-faire lors de l'installation.
Utiliser le bon système (TN-S)
Dans les installations modernes, un système TN-S (où le zéro et la terre sont strictement séparés du transformateur) est la norme. Dans les anciens systèmes TN-C, le zéro et la terre sont combinés (conducteur PEN). Cela garantit que les courants de retour peuvent également circuler à travers les boîtiers des équipements, ce qui est désastreux pour la CEM.
Créer un réseau de mise à la terre maillé (MESH)
Nous avions l'habitude de travailler avec une structure en arbre (en étoile). Pour les courants à haute fréquence, une structure maillée (MESH) fonctionne beaucoup mieux. Il s'agit de relier le plus grand nombre possible de pièces métalliques afin de réduire l'impédance.
Connexion correcte du blindage
Séparation des câbles
Séparer physiquement les câbles d'alimentation (qui provoquent des interférences) des câbles de signaux (qui sont sensibles). Utilisez de préférence des chemins de câbles métalliques dotés d'une cloison.
Même les installateurs expérimentés commettent involontairement des erreurs dans ce domaine, souvent parce que la formation est axée sur la sécurité à 50 Hz et non sur la CEM à haute fréquence.
Vous soupçonnez un problème de mise à la terre ou de blindage ? Suivez les étapes suivantes :
Vous pouvez souvent effectuer vous-même les contrôles de base. Cependant, les problèmes de CEM sont complexes et souvent invisibles sans un équipement sophistiqué. Faites appel à un spécialiste :
Nos ingénieurs ne se contentent pas d'analyser votre installation en fonction des normes, ils examinent également les aspects physiques à l'origine de la défaillance.
Approfondissez le sujet en consultant les pages suivantes :
Les symptômes sont souvent subtils jusqu'à ce que les choses tournent mal. Soyez attentif aux pannes de machines inexpliquées, aux lumières vacillantes, aux câbles qui chauffent ou aux transformateurs qui bourdonnent. De même, si l'électronique (automates, pilotes) tombe en panne plus tôt que ne l'indique sa durée de vie, il y a de fortes chances que la qualité de l'alimentation soit insuffisante. Une mesure de la qualité de l'énergie apporte la réponse.
C'est possible, à condition de disposer d'un analyseur de qualité d'énergie de haute qualité (conforme à la norme CEI 61000-4-30 classe A) et des connaissances nécessaires pour interpréter les données. La collecte de données est facile ; l'analyse de la corrélation entre les événements, les harmoniques et vos processus d'entreprise spécifiques nécessite des connaissances techniques spécialisées. Nous nous ferons un plaisir de vous aider dans cette analyse.
Pas par définition. La norme NEN-EN 50160 décrit les exigences minimales en matière de tension au point de transfert de l'opérateur du réseau. Toutefois, les équipements modernes peuvent être plus sensibles et présenter des dysfonctionnements même si la tension est conforme à cette norme. C'est pourquoi nous allons au-delà de la norme : nous examinons la compatibilité entre votre alimentation électrique et la charge connectée.
Tranquillité d'esprit, certitude et compréhension. Vous obtenez un diagnostic clair de la "santé" de votre installation électrique. Nous identifions la cause des défaillances, ce qui vous permet d'éviter les temps d'arrêt imprévus et de réduire les risques d'incendie ou les pertes d'énergie inutiles. Vous recevez un rapport consultatif concret contenant des points d'amélioration pratiques.
Non, c'est une idée fausse. Un filtre est un outil puissant, mais pas une panacée. Parfois, la solution consiste à modifier les réglages du transformateur, à redistribuer les charges ou à ajuster le câblage. HyTEPS recommande toujours une analyse et une simulation approfondies avant de recommander du matériel, afin d'éviter les investissements inutiles.
Oui, de manière significative. Les onduleurs de panneaux solaires et les pilotes d'éclairage LED sont des charges non linéaires qui produisent des harmoniques et parfois des supra-harmoniques. Cela peut entraîner des interférences avec d'autres équipements ou une surcharge du conducteur neutre. Lors d'une rénovation ou d'une conservation, un contrôle de la qualité de l'énergie est essentiel pour garantir la fiabilité opérationnelle.
Nous appelons ce phénomène "déclenchement intempestif". Souvent, la cause n'est pas la quantité totale de courant, mais la distorsion du courant (harmoniques) ou les courtes pointes de courant que votre équipement de mesure ne détecte pas. Cette contamination peut provoquer un échauffement supplémentaire des protections thermiques ou une confusion des protections électroniques, entraînant leur désactivation à tort. Une mesure spécialisée permet de déterminer exactement la raison pour laquelle une protection réagit.
Pour obtenir une image fiable, nous mesurons généralement au moins une à deux semaines. Cela est nécessaire pour saisir un cycle de fonctionnement complet, y compris les week-ends et les charges de pointe. Pour les pannes aiguës spécifiques, nous pouvons également prendre des mesures à court terme ou déployer un "enregistrement continu de la forme d'onde" pour capturer les transitoires.
Votre installateur est un expert en matière d'installation et de maintenance (le "médecin généraliste"). HyTEPS est le spécialiste (le "médecin de la qualité de l'énergie"). Nous disposons d'équipements de mesure avancés, de logiciels de simulation et d'une connaissance approfondie de l'ingénierie électrique théorique et des réglementations. Nous collaborons souvent avec les installateurs pour résoudre des problèmes complexes qui dépassent les connaissances habituelles.
Après la mesure, vous recevez un rapport contenant des conclusions dans un langage compréhensible ainsi que des détails techniques. Si nécessaire, nous simulons les solutions possibles dans notre logiciel. Ainsi, vous savez exactement à l'avance quel sera l'effet d'une mesure. Nous supervisons ensuite la mise en œuvre et vérifions le résultat par une mesure de suivi.
N'hésitez pas en cas de défaillance inexpliquée. Parlez de votre situation à un ingénieur HyTEPS ou demandez une étude de la qualité de l'énergie. Nous vous aiderons à trouver la cause et à rétablir la fiabilité opérationnelle.
HyTEPS
Beemdstraat 3
5653 MA Eindhoven
