Couplage par impédance commune

Définition

Deux ou plusieurs équipements sont interconnectés par leur réseau d’alimentation et les câbles de communication (cf. Fig. R22). Lorsque des courants d’origines externes (foudre, courants de défaut, courants perturbateurs) circulent à travers ces impédances communes, une tension indésirable est développée entre les points A et B, censés être équipotentiels. Cette tension parasite peut être gênante pour des circuits électroniques bas niveaux ou rapides.

L’ensemble des câbles, y compris les conducteurs de protection, présente une impédance, en particulier aux fréquences élevées.

Les masses des équipements 1 et 2 sont reliées à une terre commune par des connexions d’impédances Z1 et Z2.
La surtension parasite s’écoule vers la terre, à travers Z1. Le potentiel de l’équipement 1 est porté à Z1 I1.
La différence de potentiel avec l’équipement 2 (initialement au potentiel 0) se traduit par l’apparition du courant I2.
[math]\displaystyle{ Z1\, I1=\left ( Zsign\, + Z2 \right )I2\ \Rightarrow\ \frac{I2}{I1}=\frac{Z1}{\left ( Zsign\, + Z2 \right )} }[/math]

Présent sur la ligne "signal", le courant I2 perturbe l’équipement 2.

Fig. R22 – Définition du couplage par impédance commune

Exemples

Différentes situations peuvent être rencontrées.

• Appareils reliés par un conducteur commun de référence (ex. : PEN, PE) parcouru par des variations de courant rapides ou intenses (di/dt) (courant de défaut, onde de foudre, court-circuit, variations de charge, hacheurs, courants harmoniques, banc de condensateurs de compensation, etc.).
• Retour commun de plusieurs sources électriques (cf. Fig. R23).

Fig. R23 – Exemple de couplage par impédance commune

Mesures correctives

(cf. Fig. R24)

Les impédances communes si elles ne peuvent être éliminées, doivent être les plus faibles possibles. Pour minimiser les effets dus aux impédances communes, différentes mesures correctives peuvent être appliquées :

• réduire les impédances :
  • mailler les références communes,
  • utiliser des câbles courts ou des tresses plates dont l’impédance est plus faible à section égale que les câbles ronds,
  • installer des liaisons équipotentielles fonctionnelles entre les matériels ;
• réduire le niveau des courants perturbateurs par l’adjonction de filtrage de mode commun et de selfs de mode différentiel.

Si l’impédance du fil d’accompagnement de masse (Z sup.) est très faible par rapport à l’impédance de Z sign., la majeure partie du courant perturbateur s’écoule via la liaison de masse Z sup. et non plus, comme dans le cas précédent, par la liaison "signal" Z sign.

La différence de potentiel entre l’équipement 1 et 2 devient très faible et la perturbation devient acceptable.

Fig. R24 – Mesures correctives du couplage par impédance commune