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EnglishRÉSUMÉ
La compatibilité électromagnétique (CEM) est devenue un paramètre important à prendre en compte lors d'un projet industriel faisant intervenir de l'électronique de signal ou de puissance. Dans cet article, sont détaillés les principaux phénomènes de perturbations électromagnétiques naturelles et artificielles, comme la foudre, les décharges électrostatiques ou les activités industrielles. Sont également décrits les procédés d'analyse de la CEM : il s'agit ici d'analyses conduites sur chaque système constituant l'installation au moyen de la détermination de plusieurs paramètres, parmi eux le niveau de perturbations émises, le niveau d'immunité et les affaiblissements.
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François COSTA : Professeur des universités à l'IUFM de Créteil, Université Paris 12 - Chercheur au laboratoire SATIE de l'ENS de Cachan
INTRODUCTION
Ce dossier constitue une introduction à la problématique de la compatibilité électromagnétique CEM. Après la présentation des notions d'environnement et de compatibilité électromagnétiques, les principaux phénomènes de perturbations électromagnétiques naturelles et artificielles sont décrits en donnant quelques exemples et en envisageant le couplage des perturbations émises (conduites et rayonnées) à leurs « victimes ». La CEM a été jusqu'à très récemment abordée sous un angle expérimental, voire empirique, et il devient nécessaire de prédire par calcul les effets CEM dans un équipement ou un système. Quelques exemples significatifs et quelques éléments de réflexion sur les méthodes et outils de simulation permettent de conclure.
Ce dossier est le premier d'une série dédiée à l'étude des différentes facettes de ce domaine très vaste qui concerne tous les appareils et systèmes électriques et électroniques à faible ou forte puissance, sur une plage de fréquences allant de quelques hertz à quelques dizaines de gigahertz (GHz). Ainsi, sont proposés différents dossiers qui s'inscrivent dans les thèmes généraux suivants :
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mesures et normes en CEM ;
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transmission des perturbations conduites et rayonnées ;
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effets électromagnétiques de la foudre ;
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CEM dans le domaine des courants forts ;
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CEM des cartes électroniques ;
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méthodes et outils pour la simulation conduite et rayonnée en CEM du sous-système au système complexe ;
-
moyens de réduction des perturbations électromagnétiques : filtrage, blindage.
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2000 par Guy-Gérard CHAMPIOT
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3. Approche de la CEM par la simulation
3.1 CAO et simulation en CEM
L'apport de l'outil logiciel s'est généralisé dans le processus de conception d'un produit ou d'un système. La figure 29 montre un flot de conception de façon simplifiée : partant d'un cahier des charges qui fixe les performances fonctionnelles, les contraintes mécaniques topologiques et les normes à respecter, une grande partie de la conception est réalisée par des outils de CAO (conception assistée par ordinateur). Les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique sont illustratifs de cette pratique. Toutefois, les contraintes CEM ne sont souvent prises en considération que lors de la seconde phase où un prototype sur lequel les investigations CEM vont pouvoir s'appliquer existe.
Il devient cependant de plus en plus nécessaire pour des raisons de temps et de coût de développement, de prendre en compte le comportement CEM d'un système ou d'un sous-système très tôt, en phase de conception pour minimiser les coûts de développement surtout lorsque l'on cherche à l'optimiser sous de multiples contraintes. Ainsi, les contraintes CEM doivent-elles être intégrées au flot de conception assistée par ordinateur. Les outils de simulation du comportement CEM du produit doivent donc être compatibles ou interfaçables avec les outils de simulation déjà utilisés par le concepteur ; ils doivent pouvoir le renseigner sur le comportement CEM « virtuel » du dispositif en référence à des normes ou des spécifications données par l'ordonnateur du projet.
La question du domaine de simulation est d'importance : les normes CEM d'émission définissent des niveaux maximaux sur une plage de fréquences donnée ; la simulation dans le domaine fréquentiel est donc bien adaptée ; elle est souvent performante en coût de calcul. Cependant, le concepteur d'un dispositif électrique est aussi amené à simuler les aspects fonctionnels dans le domaine temporel (simulation « circuit ») ; les modèles fonctionnels peuvent donc être complexifiés pour introduire les éléments qui déterminent la CEM (éléments parasites, couplages inductifs ou capacitifs, etc.). Rapidement, les temps de simulation deviennent prohibitifs car les échelles de temps des phénomènes à modéliser deviennent très dissemblables.
la représentation d'un transitoire de commutation d'un MOSFET dans un hacheur...
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Approche de la CEM par la simulation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DEGAUQUE (P.), HAMELIN (J.) - Compatibilité électromagnétique – Bruits et perturbations radioélectriques. - Collection technique et ingénierie, Dunod, ISBN 2-10-004209-2, 654 p. (2000).
-
(2) - CHAROY (A.) - Compatibilité électromagnétique. - Dunod Tech., Éditions de la radio, ISBN 2-10-001438-2, 679 p. (1992).
-
(3) - MARDIGUIAN (M.) - Manuel pratique de CEM. - Hermès Science Publications, 430 p. (2003).
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(4) - CHAMPIOT (G.G.), BLANCHET (P.), BOURQUIN (P.), CAZAUDEBAT (H.), DEPARIS (P.A.), GUILLERY (P.), LEOST (J.Y.), MENDES (A.), OTT (R.), PANNIER (A.), REY (C.), WENDLING (J.), DELOUX (P.), DRUGEON (J.L.) - Les perturbations électriques et électromagnétiques – Conception et amélioration des installations industrielles et tertiaires. - Collection Electra – Dopee 85/EDF Centre français de l'électricité, ISBN 2-86995-018-76 – Prix Sadi-Carnot 1993, 16 références , 371 p. (1991).
-
(5) - PICHON (L.) - Compatibilité électromagnétique et nouvelles technologies. - Cours...
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ANNEXES
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http://www.cedrat.com/fr/solutions-logicielles/flux.html
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