Nous vous présentons un article sur les perturbations électromagnétiques industrielles et leurs possibles solutions. Cet article a été réalisé par notre service technique et motivé par le grand nombre de questions reçues concernant ce problème si courant dans tout environnement industriel.
INDEX
1.OBJECTIF
2.INTRODUCTION
3.HISTOIRE BREVE DE L´ELECTROMAGNÉTISME
4. LES LOIS PHYSIQUES DE L´ELECTROMAGNÉTISME
4.1. Les équations de Maxwell
5. PERTURBATIONS, INTERFÉRENCES, ENVIRONNEMENTS ET AUTRES CONCEPTS BASIQUES. EMC
6. ORIGINE ET BREVE ANALYSE DES PROBLÈMES DE PERTURBATIONS ET INTERFERENCES E.M.
6.1. Types de perturbations/interférences, selon l´origine de l´interférence
6.2. Selon sa nature
6.3. Selon la volonté et l´intention des émissions
6.4. Types d´accouplements selon les mécanismes théoriques qui permettent les transferts d´énergie
6.5. Selon le moyen de propagation par lequel ils arrivent à la victime
6.6. Selon la manière dont le circuit affecté capte la perturbation
6.7. Types de signaux perturbateurs selon leurs caractéristiques
6.8. Types de victimes ou de récepteurs de l’interférence, selon leur nature
6.9. Types d´effets sur les victimes ou récepteurs des interférences (artificielles)
6.10. Solutions théoriques.
6.11. Acteurs
6.12. Législation et Normes
7. PROBLEMES DE PERTURBATIONS/INTERFÉRENCES EN ENVIRONNEMENT INDUSTRIEL
7.1. Introduction
7.2. Problèmes habituels de perturbations/interférences E.M. en environnement industriel
7.3. Stratégie
8. SOLUTIONS
9. RÉFÉRENCES
OBJECTIF
Dans le monde, il existe une immense bibliographie sur l’électromagnétisme, ainsi que sur les perturbations et les interférences électromagnétiques. Ce dernier aspect est très important pour l’industrie électrique / électronique et génère beaucoup d’activité. Il y a même des conférences ou des symposiums internationaux. C’est aussi un sujet complexe et très vaste. En outre, il existe une bibliographie sur les techniques de repérages et dépannage pour les équipements électriques et électroniques.
Le but de cet article est de faciliter une compréhension globale, plus simple et pratique qu’exhaustive et rigoureuse, au sujet des perturbations et interférences électromagnétiques, dans ses multiples aspects (historique, physique, technique, juridique, normatif …), afin que le lecteur néophyte soit introduit agréablement au sujet et en mesure de comprendre l’origine des problèmes et de réfléchir à la façon de le résoudre s’il a une connaissance minimale de la physique, de l’électricité et du magnétisme.
Il y a une base commune, une grande partie de ce qui est exposé est valable pour tout type d’activité ou d’environnement, mais si vous allez dans les détails, vous pouvez voir que chacun d’eux a ses particularités..
En tant que fabricant d’instruments numériques de visualisation, de mesure et de contrôle, nous avons toujours orienté nos produits vers des applications résidentielles, commerciales et industrielles et nous avons accumulé certaines connaissances sur les problèmes de perturbations électromagnétiques et d’interférences, ainsi que sur les solutions possibles dans ces environnements spécifiques, tant au niveau de la conception de nos équipements, comme dans l’aide que du SAT nous pouvons offrir à nos clients pour résoudre leurs problèmes.
INTRODUCTION
La physique classique, celle qui commence par Isaac Newton, et est antérieure à l’émergence de la mécanique quantique du début du XXe siècle, dit que tout dans l’Univers est matière, énergie, espace et temps. La matière est tout ce qui a une masse et occupe un volume, et l’énergie est définie comme la capacité d’un corps à produire du travail.
L’énergie est en principe un concept abstrait, un outil pour décrire l’état d’un système physique. Cependant, avec sa théorie de la relativité restreinte, Einstein a établi une équivalence entre la masse et l’énergie avec sa fameuse équation E = m · c ^ 2 et l’idée selon laquelle l’une peut être transformée en l´autre, amplement démontrée par la physique nucléaire, a amené certains à penser qu’il s’agit d’une chose authentiquement réelle et différente de la matière. L’espace et le temps sont des concepts très intuitifs, même si la physique tente de comprendre ce qu’ils sont et comment les définir avec précision.
Cela est- il tout ? C´est ce qu´ affirme en principe la physique classique cependant et bien que cela soit implicite dans le concept d’énergie, il convient de souligner l’existence d’interactions ou de forces fondamentales : la gravité, l’électromagnétisme, le nucléaire fort et le nucléaire faible.
Ce sont ces forces qui font que les particules de matière interagissent les unes avec les autres. Et ainsi la matière construit un univers riche, avec des structures, avec du mouvement, avec des changements, avec de la vie … Notre univers ne serait pas le même sans l’électromagnétisme.
Au-delà du monde naturel que l’électromagnétisme a contribué à construire, c’est un phénomène fondamental dans la configuration du monde moderne, le monde technologique, qui a transformé la vie des personnes au cours des siècles passés.
Mais le même électromagnétisme avec lequel tout cela est construit présente des inconvénients. Certains sont bien connus de tous, comme par exemple le choc électrique, le danger de propagation du feu, etc. Et d’autres beaucoup moins. C´est parmi ces derniers, que l´on rangera les interférences par leur importance.
À partir de maintenant, nous utiliserons indifféremment « électromagnétique » et son acronyme E.M.
HISTOIRE BREVE DE L´ÉLECTROMAGNÉTISME
Dans l’histoire écrite de l’homme, la première mention à l’électricité se trouve dans les textes égyptiens antiques, datant de 2750 av. J.-C., qui parlent de poissons électriques appelés « tonnerre du Nil »
Les anciens Grecs, Romains et Arabes mentionnent également ces poissons, dont les décharges électriques ont été utilisées pour soigner les maux de tête et la goutte. Est-ce la première découverte de l’électricité ?
Plus tard, vers 600 avant JC, le philosophe grec Thales de Mileto a étudié l’effet triboélectrique de l’ambre. Est-ce la première découverte de l’électricité statique ?
l a également étudié le magnétisme de la magnétite, connue sous le nom de pierre magnétique ou aimant naturel, de la ville de Magnésie. Est-ce la première découverte du magnétisme ?
En Chine, inventeur de la boussole, la première référence au magnétisme, également de la magnétite, se trouve sur un parchemin du IVe siècle avant J.C.
En Chine, au 9ème siècle après J.C. la boussole a été inventée.
Et au 11ème siècle après J.C., le polymathe chinois Shen Kuo a décrit le compas magnétique dans son livre Mengxi Bitan.
Aux XVIe-XVIIIe siècles, avec la révolution scientifique, débutèrent les premières investigations minutieuses propres à la méthode scientifique des phénomènes électriques et magnétiques. Les découvertes suivantes pourraient être soulignées :
- En 1600, l’anglais William Gilbert publie son livre « De Magnete », où il utilise le mot latin electricus, dérivé du grec elektron, qui signifie ambre, et établit la différence entre les phénomènes électriques et magnétiques, ce qu´avait déjà fait auparavant l´Italien Gerolamo Cardano en 1550 dans ’De Subtilitate’.
Il avait également conçu le premier électroscope et découvert que la Terre se comporte comme un grand aimant. - En 1747, l’anglais William Watson démontre qu’une décharge d’électricité statique est un courant électrique. Il fut le premier à étudier la propagation des courants dans les gaz raréfiés.
- En 1752, l’Américain Benjamin Franklin, célèbre pour son expérience du cerf-volant lancé lors d’un orage, montre que les éclairs étaient des décharges électriques électrostatiques. Plus tard, il inventera le paratonnerre.
- En 1780, l’Italien Luigi Galvani étudie les effets de l’électricité sur les muscles des animaux. De ses discussions avec Alessandro Volta est né la construction de la première pile.
- En 1800, l’Italien Alessandro Volta construit la première pile ou batterie électrique, capable de produire un courant électrique constant, ce qui faciliterait grandement la réalisation d’expériences sur l’électricité et le magnétisme.
Populairement, la découverte de l’électricité est généralement attribuée à Benjamin Franklin, avec son expérience du cerf-volant en 1752, ou à Alessandro Volta, avec sa pile.
Les lois de Maxwell sont encore valables aujourd’hui pour décrire les phénomènes électriques, magnétiques et électromagnétiques macroscopiques et non relativistes.
Enfin, toutes ces études, découvertes et inventions ont permis d’étendre la production et la distribution d’électricité, ainsi que l’utilisation pratique de l’électricité, du magnétisme et de l’électromagnétisme, ce qui a entraîné une importante transformation sociale au XXe siècle, avec des implications pour l’éclairage, les communications, les process industriels, les transport, la santé, etc.
D’autre part, les scientifiques et les techniciens ont pu disposer d’outils de plus en plus puissants en matière de recherche et développement, ce qui a accéléré les progrès scientifiques et technologiques et a permis à la société moderne d’évoluer en permanence.
L’histoire des perturbations / interférences électromagnétiques débute peu de temps après l’augmentation des formes d´utilisation du courant électrique. Les premières applications, télégraphe et éclairage, ne posèrent pas de problèmes. Le téléphone apporta les premiers problèmes, la diaphonie, « l’apparition d’énergie indésirable dans un canal, due à la présence d’un signal dans un autre canal, provoquée par exemple par induction, conduction ou non-linéarité’ [IEV 722-15-03].
Au fil du temps, les problèmes ont augmenté et les gouvernements ont été contraints de créer des lois et des normes pour traiter le problème. C’est ainsi que la FCC a été créée aux États-Unis, le CISPR en France en 1934, et le VDE en Allemagne.
