Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Pour lutter contre les perturbations électromagnétiques des équipements, il est nécessaire de les relier au sol. Or connecter un équipement électronique au réseau de terre peut se faire soit en un point, soit à plusieurs points. Les situations sur le terrain étant très diverses, le choix de la stratégie de protection à adopter est capital. Cet article présente le principe de la ligne de terre et son rôle dans la sécurité électrique des équipements. Sont également détaillés ici les différents types de perturbations électromagnétiques provenant des réseaux de terre. De même, sont exposées les méthodes de connexion des câbles à la terre, en un ou deux points. Enfin, sont abordés les principes de propagation et sa modélisation à travers les lignes de transmission.
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In order to address the electromagnetic perturbances of equipment, it must be connected to the ground. However electronic equipment can be connected to the ground in one or several points. As the situations on the field are extremely diverse, the choice of the protection strategy is essential. This article presents the principle of the earth line and its role in the electrical security of equipment. The various types of electromagnetic perturbances generated by terrestrial networks are also detailed together with connection methods of cables to the ground in one or two points. To conclude, the principles of propagation and its modelling via transmission lines are presented.
Auteur(s)
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Bernard DEMOULIN : Professeur émérite, Université Lille 1 - Groupe TELICE de l'IEMN, UMR CNRS 8520
INTRODUCTION
La question des protocoles de connexions d'une installation ou d'un équipement électronique aux réseaux de terre est souvent très controversée quant au choix de la stratégie de protection adoptée contre les perturbations électromagnétiques. En d'autres termes, faut-il connecter une installation et notamment un câble blindé en un seul point ou en plusieurs points à la terre ? Compte tenu de l'extrême diversité des situations rencontrées en pratique, ce texte complémentaire du dossier [D 1 320] consacré aux blindages électromagnétiques s'efforce sur la base d'exemples volontairement simples d'éclaircir cette difficile question.
Après un rappel des propriétés de la ligne de terre et de ses liens avec le réseau d'alimentation en énergie électrique, on aborde l'impact de différents types de perturbations produites par des champs magnétiques, des champs électriques et dans d'autres cas par des courants indésirables circulant dans le sol.
Afin de discerner beaucoup plus facilement l'effet des connexions de terre sur l'amplitude des tensions résiduelles collectées aux extrémités d'un câble blindé, les perturbations sont réduites à des sources ponctuelles animées de variations d'amplitude sinusoïdales fonction de la variable temps. L'usage de circuits électriques équivalents simplifie l'analyse physique dont on extrait quelques formules contenant les paramètres les plus influents du point de vue de la compatibilité électromagnétique. Cette approche est ensuite perfectionnée en tenant compte de la contribution des phénomènes de propagation.
L'usage de la réciprocité électromagnétique permet d'analyser le comportement de câbles blindés produisant l'émission de signaux résiduels.
Le rappel de quelques éléments sur la théorie des lignes de transmission devrait faciliter l'analyse de synthèse des circuits équivalents et de la prise en compte des phénomènes de propagation.
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Contribution des phénomènes de propagation3. Principaux protocoles de connexions des câbles blindés à la terre
3.1 Réduction des phénomènes de couplages à des circuits équivalents
Les perturbations résiduelles pouvant affecter le câble bifilaire blindé de l'installation de la figure 1 concernent en tout premier lieu les tensions de mode commun transportées entre ces conducteurs et la référence de potentiel locale fixée par le blindage. Ce contexte incite donc à simplifier l'analyse en rassemblant le bifilaire sous un seul conducteur comme le montre le schéma de la figure 5.
On retrouve sur cette figure les symboles adoptés pour désigner le blindage du bifilaire 2a ainsi que les connexions au plan de sol 6a et 6b pratiquées aux deux extrémités. Les impédances Z0 et ZL rapportées à la masse s'adressent successivement au secondaire du transformateur et à l'entrée de l'amplificateur.
Le courant IB est le produit du couplage exercé par des perturbations électromagnétiques extérieures. On fait l'hypothèse simplificatrice que les perturbations proviennent de signaux sinusoïdaux de fréquence f auxquels on associe une longueur d'onde λ définie par la relation usuelle :
( 1 )
Dans cette formule, le paramètre c représente la vitesse de propagation des courants et tensions sur la ligne de transmission composée du blindage parallèle au plan de sol. Pour la suite de l'investigation, on fait largement appel aux circuits électriques équivalents. On trouve dans le paragraphe 4.1...
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Principaux protocoles de connexions des câbles blindés à la terre
BIBLIOGRAPHIE
-
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-
(2) - VIJAYARAGHAVAN (G.), BROWN (M.), BARNES (M.) - Practical grounding, bonding, shielding and surge protection. - Edited by ELSEVIER, ISBN-13 : 978-0-7506-6399-1 (2004).
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(3) - RACHIDI (F.) - Immunité au rayonnement : analyse de couplage avec les câbles blindés. - Notes de cours de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH) (2004).
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(4) - BOURGEOIS (Y.), ZEDDAM (A.), REINEIX (A.) - Optimisation de la protection d'un câble de télécommunications enterré contre les effets directs et indirects de la foudre. - Colloque International en Langue Française sur la CEM, Paris, p. 234-235 (2008).
-
(5) - KONÉ (L.), RAZZAFERSON (R.), DEMOULIN (B.), MOULIN (F.), GAUTHIER (F.), ZEDDAM (A.) - Analyses et mesures du rayonnement électromagnétique engendré par des communications haut débit transmises sur des lignes d'énergie. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Grounding and bonding, advances in the telecommunications http://www.atis.org/peg/docs2000/treyfney.pdf
Mike Holt Enterprises http://www.mikeholt.com/Powerquality/Powerquality.htm
Dallas semiconductor Maxim http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN2045.pdf
AMP NETCONNECT http://www.ampnetconnect.com/documents/Grounding_and_Bonding_White_Paper_13Sep2006.pdf
Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Ground_(electricity)
HAUT DE PAGE
ITU-T - 05-96 - Bonding configurations and earth inside a telecommunications building. Standard on Telecommunications, Recommendation K.27 (Previously CCITT Recommendation) - -
NATO SDIP-27, NATO SDIP-29 - TEMPEST Standards - -
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