CEM : cheminements des câbles

Les conduits métalliques sont recommandés dans la plupart des situations. La forme du conduit et la position du faisceau de câbles dans le conduit ont une influence sur sa qualité d’un point de vue CEM.

Le choix du matériau et la forme dépendent des considérations suivantes :

• la sévérité de l’environnement EM le long du chemin (proximité de sources de perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées),
• le niveau autorisé des émissions conduites et rayonnées,
• le type de câblage (Est-il blindé, torsadé, par fibre optique ?),
• la robustesse aux IEM (Interférence ElectroMagnétique) du matériel connecté au système de câblage,
• les autres contraintes d’environnement (chimiques, mécaniques, climatiques, le feu, etc.),
• l’extension future du système de câblage.

Type de conduits adaptés

Les conduits métalliques sont recommandés dans la plupart des situations.

Les conduits non métalliques sont adaptés :

• quand les conduits métalliques sont à éviter (par ex. environnement chimique),
• dans les cas suivants :
  • faible environnement électromagnétique permanent,
  • faible niveau d’émission du système de câblage,
  • câblage par fibres optiques.

Performance CEM des différents conduits

Pour les conduits métalliques, la forme (plane, U, tube, etc.), plutôt que la section transversale va déterminer l'impédance caractéristique du conduit. Les formes enveloppantes donnent les meilleurs effets réducteurs (en réduisant le couplage de Mode Commun). Les conduits ont souvent des fentes pour une fixation facilitée des câbles. D’un point de vue CEM, les moins préjudiciables sont les petits trous. Des fentes parallèles au conduit, constituent une position moins pénalisante. Des fentes perpendiculaires à l'axe du conduit ne sont pas recommandées (cf. Fig. R9).

Fig. R9 – Performances CEM pour différents exemples de conduits métalliques

Dans certains cas, un mauvais conduit vis à vis des IEM (Interférence ElectroMagnétique) peut convenir parce que l'environnement électromagnétique est faible, des câbles blindés ou des fibres optiques sont utilisés, des chemins de câbles séparés sont employés pour les différents types de câblage (puissance, traitement de l'information, etc.).

Il est bon qu'un espace utilisable situé à l'intérieur du chemin de câbles permette d'installer une quantité convenue de câbles supplémentaires. La hauteur du faisceau dans le chemin de câbles doit être plus basse que les côtés comme montré ci-dessous. L'utilisation de couvercles avec recouvrement améliore les performances CEM du chemin de câbles.

Pour une forme en U, le champ magnétique décroît près des deux coins. Pour cette raison, les conduits profonds ont la préférence (cf. Fig. R10).

Fig. R10 – Installation d’un groupe de câbles dans 2 chemins de câbles en U

Cheminement des câbles de différentes catégories

Il est recommandé que des câbles de catégories différentes (par ex alimentation secteur et liaison bas niveau) ne soient pas dans le même faisceau ou le même conduit. Les chemins de câbles doivent être remplis au maximum à la moitié de leur capacité.

Il convient de séparer d'un point de vue électromagnétique les faisceaux les uns des autres, soit avec des blindages soit en plaçant les câbles dans des conduits différents. La qualité du blindage détermine la distance à conserver entre faisceaux. Sans aucun blindage, conserver une distance suffisante entre faisceaux (cf. Fig. R11) est une solution satisfaissante.

Fig. R11 – Recommandation pour l’installation de groupes de câbles dans des chemins de câbles métalliques

Des éléments métalliques de construction de bâtiment peuvent très bien servir des objectifs de CEM. Des poutrelles en acier en L, H, U, T forment souvent une structure continue mise à la terre, qui offre de grandes sections transversales et de grandes surfaces comportant beaucoup de liaisons intermédiaires à la terre. Les câbles sont de préférence tirés contre de telles poutrelles. Les coins internes sont préférés aux surfaces extérieures (cf. Fig. R12).

Fig. R12 – Recommandation pour l’installation de câbles sur poutrelles métalliques

Précautions de mise en œuvre

Il est recommandé :

• de toujours connecter les conduits métalliques à la terre locale aux deux extrémités,
• que toutes les connexions de mise à la terre soient courtes,
• de préférer des conduits métalliques car ils offrent une résistance améliorée à la CEM.

Il convient de toujours connecter les conduits métalliques à la terre locale aux deux extrémités. Pour de grandes longueurs, des liaisons additionnelles au système de terre sont recommandées à intervalles entre appareils. Il est bon que ces intervalles soient irréguliers (dans le cas de câblages symétriques) pour éviter la résonance à une même fréquence. Il est recommandé que toutes les connexions de mise à la terre soient courtes.

Les canalisations sont disponibles sous formes métalliques ou non. Il convient de préférer les matériaux métalliques car ils offrent une résistance améliorée à la CEM.

Un conduit (chemin de câbles, canalisation, corbeau, etc.) doit fournir une structure métallique continue et bonne conductrice sur toute sa longueur.

Un conduit en aluminium a une résistance en continu plus faible qu'un conduit en acier de même taille, mais l'impédance de transfert (Zt) de l'acier diminue déjà à une fréquence plus basse surtout quand l'acier a une perméabilité relative µr élevée. Il convient de faire attention quand différents métaux sont utilisés, car la connexion électrique directe n'est pas autorisée dans certains cas, pour éviter la corrosion. Pour la CEM cela pourrait être un désavantage.

Utilisation d’un câble d’accompagnement de masse (PEC : Parallel Earthing Conductor)

Dans les cas où les appareils connectés au système de câblage par des câbles non blindés ne sont pas affectés par des perturbations basse fréquence, la performance CEM des conduits non métalliques peut être améliorée. Il convient alors d'ajouter un simple câble, dit câble d'accompagnement de masse (Parallel Earthing Conductor - PEC) à l'intérieur du conduit et connecté au système de terre local aux deux extrémités. Il est bon de réaliser les connexions sur une partie métallique de faible impédance (par ex une grande paroi métallique de l'armoire de l'appareil).

Il est recommandé de concevoir le PEC de manière à ce qu'il supporte des courants de mode commun et de défauts importants.

Assemblage de conduits métalliques

Quand un conduit métallique est bâti à partir de plusieurs éléments plus courts, il est recommandé de faire attention afin d'assurer la continuité par une mise au même potentiel correcte entre parties différentes. De préférence, les parties sont soudées sur toute leur périphérie. Des joints rivetés, boulonnés ou vissés sont autorisés, à condition que les surfaces en contact soient bien conductrices (pas de peinture ou de revêtement isolant), et soient protégées contre la corrosion. Le couple de serrage doit être respecté pour assurer une bonne pression au niveau du contact électrique entre les deux parties. Quand une certaine forme de conduit est choisie, il convient de la maintenir sur toute sa longueur. Toutes les interconnexions doivent avoir une basse impédance. Une seule connexion filaire courte entre deux parties du conduit va résulter en une haute impédance localisée et par conséquent, annuler ses performances CEM.

A partir de quelques MHz, une liaison de 10 cm entre les deux parties du conduit va dégrader l'effet réducteur d'un facteur supérieur à 10 (cf. Fig. R13).

Fig. R13 – Assemblage de conduits métalliques

Chaque fois que des ajustements ou des extensions sont effectués, il est vital qu'une supervision fine soit entreprise afin de s'assurer qu'ils sont exécutés selon les règles CEM (par ex. ne pas remplacer un conduit métallique par un autre en plastique!).

Les capots des chemins de câbles métalliques répondent aux mêmes exigences que celles qui sont propres aux chemins de câbles. Un capot comportant beaucoup de contacts sur toute la longueur est préféré. Si ce n'est pas possible, il convient que les capots soient connectés au chemin de câbles au moins aux deux extrémités par des connexions courtes (par ex des liaisons tressées ou maillées).

Quand des canalisations doivent être interrompues pour traverser un mur (par ex. des barrières anti feu), les deux canalisations doivent être en liaison avec des connexions à basse impédance comme le montrent les dessins (cf. Fig. R14).

Fig. R14 – Recommandations pour une traversée de mur par un conduit métallique