Blindé

Pourquoi la protection CEM est-elle importante ?

De nos jours, il est difficile de trouver ou de réaliser un produit ou une installation industrielle sans une technologie de câblage moderne. Partout, on parle d'industrie 4.0, de Big Data et de processus entièrement automatisés.

Certaines parties de ces processus sont ensuite gérées ou contrôlées par des convertisseurs de fréquence, des transformateurs, des commutateurs électriques et des dispositifs de communication.

Toutefois, ces processus de commutation sont soumis à un risque d'interférence. Ils exigent de la précision et la sélection des bons composants pour assurer le bon fonctionnement de la machine 

L'objectif est de s'assurer que tous les processus fonctionnent sans heurts et sans erreurs car ce qui n'est au début qu'une simple interférence radio peut, dans certaines circonstances, avoir des conséquences bien plus dramatiques en tant que défaillance du système dans le contexte médical. 

C'est la raison pour laquelle, dans les environnements industriels, un niveau toujours plus élevé de sécurité contre les interférences électromagnétiques est requis. La compatibilité électromagnétique (CEM).

Comment fonctionne la CEM ?

Une perturbation électromagnétique provient toujours d'une source d'interférence. Il peut s'agir d'une pièce d'équipement qui transporte un courant important, comme un moteur à fréquence contrôlée ou un câble.

La source d'interférence provient d’un équipement perturbant, appelé puit d'interférence. Le puit d'interférence peut être, par exemple, un capteur ou une ligne de données.

Un phénomène de couplage entre les deux provoque l'interférence. On distingue quatre types de couplage différents :

Grafik 1 EMV Stoerquelle Stoersenke DE DE
  • Couplage galvanique
    La source d'interférence et le puit d'interférence sont connectés l'un à l'autre, par exemple par un conducteur de mise à la terre commun. Un courant d'interférence via le conducteur de mise à la terre commun provoque des interférences électromagnétiques.
  • Couplage capacitif
    La source d'interférence et le puit d'interférence sont proches l'un de l'autre, mais ne sont pas physiquement connectés. Dans le couplage capacitif, l'interférence électromagnétique (EMS) est créée par le champ électrique.
  • Couplage inductif
    Dans le couplage inductif, la source d'interférence et le puit d'interférence sont également proches l'un de l'autre, mais ne sont pas physiquement connectés. Cependant, la perturbation est ici due au champ magnétique.
  • Couplage des radiations
    Le couplage par rayonnement se produit généralement lorsque la source d'interférence et le puit d'interférence sont éloignés l'un de l'autre et que les conducteurs finissent par agir comme des antennes, provoquant l'interférence par rayonnement électromagnétique.

Dans la pratique, c'est généralement un mélange de ces 4 mécanismes de couplage qui doit être éliminé, par exemple en utilisant des câbles blindés. 

 

Qu'est ce que la directive CEM?

Dans la directive CEM 2014/30/UE, article 3, la compatibilité électromagnétique est définie comme suit :

"[...] la capacité d'un équipement à fonctionner de manière satisfaisante dans son environnement électromagnétique sans introduire de perturbations électromagnétiques (PEM) qui seraient inacceptables pour les autres équipements présents dans cet environnement."

Selon cette définition, l'EMC présente deux aspects principaux :

  • L'équipement ne doit pas provoquer d'interférences électromagnétiques.
  • L'équipement ne doit pas être perturbé électromagnétiquement par son environnement.

Comment la protection CEM est-elle mesurée ?

La protection CEM est mesurée et spécifiée à l'aide de la résistance de couplage [mΩ/m] et/ou de l'efficacité du blindage [dB]. La résistance de couplage des câbles est généralement mesurée à une fréquence définie de 30 MHz. En revanche, pour les hautes fréquences supérieures à 50 MHz, l'efficacité du blindage est utilisée.

La résistance de couplage et l'efficacité du blindage ne peuvent pas être calculées. Cela signifie que les valeurs ne peuvent être déterminées que par des mesures. La méthode du tube de mesure triaxial définie dans la norme EN 50289-1-6 est utilisée pour déterminer ces valeurs. 

Que signifie la loi sur la CEM pour les câbles, les fils et les connecteurs ?

LAPP vous propose, entre autres, des câbles, des fils et des connecteurs selon la définition de la loi sur la compatibilité électromagnétique des équipements allemande, il s'agit de "composants sans fonction directe". Ces composants ne relèvent pas de la directive CEM 2014/30/UE et ne reçoivent donc pas de marquage CE en référence à la directive CEM.

Les marquages CE que vous trouverez néanmoins sur les produits LAPP font références, entre autres, à la conformité CE, la directive basse tension, RoHS et la CPR.

Exigences normatives pour la protection CEM des câbles, fils et connecteurs

Les câbles, fils et connecteurs sont donc peu mentionnés dans la directive CEM. C'est pourquoi ces composants sont souvent soumis à des exigences CEM spéciales, essentiellement normatives, telles que celles de la norme de conception DIN EN 50525-2-51:2012.

Cette norme exige la preuve de la conformité à une efficacité minimale de la tresse de blindage en cuivre pour les câbles blindés. Cette efficacité est mise en correspondance avec la résistance de couplage mentionnée ci-dessus.

La désignation standard pour les versions blindées est H05VVC4V5-K. Les gammes de câble correspondantes chez LAPP sont :

ASTUCE : Dans la recherche d'articles, vous trouverez également toutes les versions de câbles blindés avec la désignation standard "H05VVC4V5-K".

 

Quand faut-il utiliser des câbles blindés ?

Partout où des moteurs électriques, des interrupteurs, des câbles et des fils sont utilisés pour la transmission de l'énergie, ils provoquent des interférences électromagnétiques. Les Interférences Electromagnétiques peuvent avoir une influence négative sur les câbles de données, les capteurs et les équipements similaires.

En d’autres mots, cela signifie que dans toutes ces zones sujettes aux interférences, vous devez utiliser des câbles de connexion et de commande ou encore des câbles de données dotés d'une protection électromagnétique par blindage.

Comment sont construits les câbles de connexion et de contrôle blindés ?

En principe, il existe quatre types de blindage différents pour les câbles de connexion et de commande. Trois de ces types de blindage sont particulièrement adaptés à la protection CEM :

  • Tresse en cuivre étamé
    Une méthode courante de blindage des câbles est la tresse de cuivre entre les conducteurs et les gaines extérieures. Avec un degré de couverture d'environ 80 %, la tresse de cuivre constitue une barrière efficace contre les champs électromagnétiques. Ces câbles et fils peuvent être identifiés par l'abréviation "C" dans la désignation du produit LAPP, par exemple ÖLFLEX® Classic 110 CY ou ÖLFLEX® Servo 719 CY. Les tresses en cuivre peuvent être tressées de différentes manières, l'un des paramètres décisifs étant l'angle de tressage. Dans les applications très dynamiques, telles que la pose du câble dans une chaîne porte-câbles, le fil de cuivre est posé à un angle plus prononcé autour des âmes, de sorte qu'il effectue un tour complet de 360 degrés autour des conducteurs sur une distance plus courte. Pour les câbles robotisés qui doivent résister à plusieurs millions de torsions, les tresses ne sont pas idéales car le blindage peut devenir lâche avec le temps.
  • Routage avec les fils de cuivre : Pour les câbles mobiles dans la robotique, où le blindage doit résister à la torsion, on utilise souvent un enrubannage de fils de cuivre. Comme les fils de cuivre sont tous disposés parallèlement les uns aux autres, il n'y a aucun problème de torsion du câble. En revanche, la protection contre les interférences électromagnétiques est souvent moins bonne, car les fils de blindage ne se chevauchent pas. Ces câbles et fils peuvent être identifiés par l'abréviation "D" dans la désignation du produit LAPP, par exemple ÖLFLEX® Robot 900 DP

  • Feuille de plastique laminée d'aluminium
    Les conducteurs individuels ou tous les conducteurs du câble peuvent être enveloppés d'une feuille de plastique laminée d'aluminium. Le blindage à l'aide d'une feuille de plastique protège vos câbles et fils, en particulier aux fréquences élevées. Les câbles ont souvent plusieurs types de blindage, par exemple l'ÖLFLEX® SERVO 2XSLCH-J avec une feuille de plastique laminée d'aluminium et une tresse en cuivre étamé. 

 

Comment sont construits les câbles de données blindés ?

Abbildung 5 Beispiel eines Netzwerkkabels mit EMV-Schirmung.

Abbildung 5 Beispiel eines Netzwerkkabels mit EMV-Schirmung.

Les câbles de données ont généralement le même blindage que les câbles d’alimentation et de commande, mais d’autres abréviations sont courantes dans les désignations de produits ;

Tresse en cuivre étamé „S“ (blindée)
Feuille de plastique laminée en aluminium  „F“ (Foiled)

 

En outre, les câbles de données présentent deux particularités en ce qui concerne leur type de blindage pour la protection CEM : 

 

  • Non blindé 
    Les transmissions de données sont particulièrement sensibles aux interférences, c'est pourquoi les câbles de données sont généralement toujours blindés. Pour certains domaines d'application de la transmission de signaux, il existe des câbles de données non blindés spécialement marqués de l'abréviation "U" (Unscreened), comme le câble réseau Cat.6 ETHERLINE® LAN Cat.6 U/UTP 4x2xAWG24 LSZH, le câble Ethernet Cat.5e ETHERLINE LAN Cat.5e SF/UTP 4x2xAWG24 ou nos câbles UNITRONIC® BUS ASI pour les systèmes de mise en réseau sur le terrain.

 

  • Paire torsadée

    Un autre type de câble de données est le câble à paire torsadée. Ici, les paires de données sont torsadées. Ceci garantit que les effets de champ s'annulent mutuellement. Ces câbles peuvent être identifiés par l'abréviation "TP" (twisted pair).

    Le câble ETHERLINE Cat 6a H 4x2xAWG22/1 SF/UTP, par exemple, se décompose comme suit : ScreenedFoiled/UnscreenedTwistedPair. Ce câble réseau est blindé (blindé/filmé) avec un blindage métallique et une feuille de plastique laminée d'aluminium autour de tous les fils. Les paires de fils sont torsadées par paires et ne sont pas équipées d'un blindage supplémentaire (UnscreenedTwistedPair). 

Comment connecter les câbles et les cordons dans le respect de la CEM ?

Saviez-vous que le blindage n'a aucun effet s'il n'est pas mis à la terre ? La résistance électrique entre le blindage et la terre doit être aussi faible que possible. Cela nécessite la plus grande surface de contact possible. Une tresse de blindage torsadée en "queue de cochon" et fixée uniquement en un point du boîtier du connecteur par quelques fils fins génère une impédance élevée sur une courte distance dans le pire des cas. Par conséquent, ce type de mise à la terre est peu adapté. 

Au contraire, entre le presse-étoupe et le connecteur, le blindage doit être en contact sur tout le pourtour et sans espace. Ce n'est qu'alors que le boîtier du connecteur peut agir comme une cage de Faraday et empêcher de manière fiable les signaux d'interférence provenant de l'extérieur. En outre, il est important que ce contact optimal du blindage ait lieu aux deux extrémités du câble et soit relié à la terre.

Nos presse-étoupes LAPP, comme le SKINDICHT® SHVE-M, vous offrent un contact de blindage à 360 degrés à faible résistance, ainsi qu’une décharge de traction, et donc un haut degré de protection en tant que presse-étoupe pour mise à la terre. Grâce à leurs propriétés, les presse-étoupes SKINDICHT® sont particulièrement adaptés aux environnements soumis à de fortes vibrations.

Pour une flexibilité maximale pour les diamètres de câble, les presse-étoupes de la série SKINTOP® sont plus adaptés. Ils se caractérisent par un montage rapide et facile ainsi que par une grande plage de serrage. Avec le SKINTOP® MS-SC-M, le ressort de contact CEM établit un contact hautement conducteur et à faible impédance avec le blindage du câble.

Pour une liberté de montage maximale, le presse-étoupe SKINTOP® BRUSH avec des milliers de fibres de cuivre disposés en anneau est un choix approprié. La grande plage de serrage permet un montage, un démontage et une installation plus rapides et plus faciles. Le câble est centré, fixé, sans contraintes et scellé hermétiquement en une seule opération. Les courants induits par les signaux parasites provenant de l'extérieur sont évacués efficacement par le contact à 360°, hautement conducteur. Ceci est particulièrement important pour la transmission de signaux sensibles. Et quelle que soit la façon dont vous tournez ou pliez le connecteur et le câble, la zone de contact entre la tresse de blindage du câble et l'insert à brosse du presse-étoupe est toujours bonne.

Si vous faites passer votre câble ou votre ligne par des boîtiers peints ou revêtus de poudre, le SKINDICHT® SM-PE-M avec ses bords coupants vous offre un contact à la terre optimal en coupant la couche isolante du boîtier lorsque vous le vissez.

Pourquoi les connecteurs sont-ils importants pour la protection CEM ?

Tout système est aussi bon que son point le plus faible. Les systèmes de connecteurs LAPP ont l'avantage d'utiliser tous les concepts de connexion de blindage mentionnés ci-dessus. Très souvent, les presse-étoupes CEM sont déjà intégrés dans le connecteur, offrent la possibilité de raccorder une gaine de protection et permettent de mettre en contact le blindage du câble avec le contact PE du système de connexion.

Le boîtier standard revêtu par pulvérisation avec un joint non conducteur entre les parties du boîtier, qui les isole l’une de l’autre. Les connecteurs CEM EPIC® offrent un blindage à 360 degrés et une connexion résistante aux vibrations. Les connecteurs CEM sont reconnaissables à leur surface conductrice, généralement nickelée. Les joints sont conçus de manière que les deux parties du boîtier pressées ou vissées ensemble soient en contact à faible résistance métal sur métal. Le même principe s'applique aux presse-étoupes et à la paroi sur laquelle ils sont montés.

Les connecteurs rectangulaires sont équipés d'un presse-étoupe BRUSH intégré. L'EPIC® ULTRA H-A3 et l'EPIC® Ultra H-B6-24 sont donc faciles à monter et conçus pour une large plage de serrage des câbles blindés. 

EPIC ULTRA H-A 3 housings rgb v006 01

Photo 7 Connecteurs EPIC® ULTRA 

 

Si vous avez besoin d'un design peu encombrant, par exemple pour une utilisation dans des servomoteurs, des actionneurs et des capteurs, nous vous recommandons les connecteurs circulaires POWER et SIGNAL de LAPP. Ils sont équipés d'un presse-étoupe CEM spécial pour les câbles de servocommande et de données.  

 

Abbildung 8 EPIC(R) POWER LS1 SPEEDFLEX Rundsteckverbinder

Abbildung 8 EPIC(R) POWER LS1 SPEEDFLEX Rundsteckverbinder

 

 

Für vibrationssichere Verbindungen zur Stromversorgung eignen sich besonders die Rundsteckverbinder EPIC® POWER M17, EPIC® POWER LS1, EPIC® POWER LS1.5 oder EPIC® POWER LS3 mit integrierter EMV-Kabelverschraubung.

 

Für Sensor-, Feldbus-, Resolver- und Encoder-Leitungen bietet LAPP Ihnen zum Beispiel die EPIC® SIGNAL M17 oder EPIC® SIGNAL M23 Steckverbinder an.

 

Comment les câbles non blindés peuvent-ils être blindés après coup ?

Si un câble non blindé n'est pas possible dans l'installation pour diverses raisons, ou si les câbles ne doivent être blindés électromagnétiquement que dans certaines sections de l'installation, les gaines de protection LAPP peuvent également être équipées de tresses en cuivre ou enveloppées dans le ruban de blindage 3M Scotch 1183. Pour ces systèmes, LAPP propose un raccord de blindage en deux parties permettant de raccorder la tresse de cuivre à une paroi du boîtier ou un contact de raccordement permettant de boucler le blindage du câble.

 

Comment améliorer la protection CEM ?

Pour assurer un blindage optimal, les câbles peuvent être équipés d'un double blindage ou installés dans un tube en cuivre ou en acier. Du point de vue de la CEM, ces écrans sont complètement étanches. LAPP SILVYN® vous offre une protection CEM optimale. La gaine de protection CEM AS-CU de la gamme SILVYN® est un conduit de protection métallique avec une tresse en cuivre et convient donc aux environnements particulièrement difficiles avec des exigences électromagnétiques élevées. Le presse-étoupe SILVYN® MSK-M BRUSH avec protection CEM et décharge de traction intégrée complète votre système de protection CEM.

 

Existe-t-il des câbles d'alimentation, de commande et de données pré-assemblés avec un blindage CEM ?

Une mauvaise CEM est souvent la cause d'erreurs d'installation. Dans l'industrie, il a longtemps été d'usage d'acheter les câbles et les fiches séparément et de ne les raccorder qu'au moment de les installer dans une machine ou une installation de production, par exemple.

Cette flexibilité accrue présente quelques inconvénients : la qualité d’installation laisse souvent à désirer. Par exemple, si l'installateur coupe trop profondément lors du dénudage et endommage l'isolation de l'âme ou ne relie que partiellement le blindage au boîtier du connecteur, ceci entraîne des problèmes de CEM.

C'est pourquoi la tendance est aux cordons confectionnés, que nous vendons chez LAPP sous le nom de ÖLFLEX® CONNECT. Le câble et le/les connecteurs sont déjà assemblés au départ de l'usine. Les clients reçoivent même des chaînes porte-câbles entièrement équipées de fils et de gaines, et LAPP se charge également des travaux d'ingénierie. Les clients sont ainsi assurés de toujours recevoir une qualité optimale d'une seule source et peuvent se concentrer sur leur propre travail, à savoir la construction de machines.