| Réf : E1328 v1

Rappel des principales techniques de protection pour l'immunité
Compatibilité électromagnétique en phase de maintenance

Auteur(s) : Olivier MAURICE

Date de publication : 10 févr. 2013

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Présentation

RÉSUMÉ

La maintenance en compatibilité électromagnétique est un sujet peu abordé sauf pour des matériels où l'usure évidente nécessite une maintenance pour la vérification du maintien de performances électromagnétiques. Il fait émerger des questions compliquées sur la capacité à détecter des dérives dans des protections vis-à-vis des agressions électromagnétiques, ou dans les comportements émissifs des matériels électroniques. Seuls certains de ces aspects sont traités ici sans prétendre couvrir tous les possibles, pour montrer les difficultés inhérentes à ce type de démarche et les solutions envisageables.

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ABSTRACT

Electromagnetic compatibility in the maintenance phase

Maintenance in electromagnetic compatibility is a matter little dealt with except for materials whose evident wear requires maintenance in order to maintain electromagnetic performances. This raises complex issues concerning the capacity to detect failures in the protections against electromagnetic aggressions or in the emitting behavior of electronic materials. This article does not pretend to be exhaustive and only deals with certain aspects of these in order to illustrate the inherent difficulties to this type of approach and possible solutions.

Auteur(s)

  • Olivier MAURICE : Senior Scientist au GERAC - Responsable technique d'études et recherches en CEM au GERAC

INTRODUCTION

Le métier de la compatibilité électromagnétique est difficile : nous avons pu en avoir un aperçu tout au long des différents articles sur le sujet. Dans les différents aspects de ce métier, un se distingue également par la grande difficulté qu'il y a à l'aborder : il s'agit de la maintenance des performances CEM d'un système au cours de sa vie opérationnelle. C'est ce sujet que nous abordons dans cet article. Sûrement pas de façon exhaustive, mais suffisamment couvert nous l'espérons pour donner des pistes de résolution aux ingénieurs qui seront confrontés à ce délicat problème.

Lorsque la fonctionnalité d'un système est mise en défaut, l'utilisateur s'en aperçoit souvent rapidement, soit par des alertes rattachées à une fonction critique, soit parce que l'indisponibilité de la fonction est mise à jour au moment où l'on désire l'utiliser. Par contre, une dégradation ou une perte de performance en CEM ne remettant pas en cause le fonctionnel, ne sera découverte éventuellement que très tard : après une perte de fonction successive à une agression électromagnétique contre laquelle le système n'était plus protégé ou parce que ce même système aura lui-même engendré une gêne dans l'utilisation des électroniques de son entourage.

Nous allons aborder la question de la maintenance des filtres, torsadages ou blindages (gestion de câbles) nécessaires à la conformité en émissions conduites ou rayonnées, puis celle de la maintenance des protections en immunité conduite ou rayonnée après avoir brièvement rappelé les différentes techniques de protection : par filtrage, écrêtage, torsadage ou blindage, « stubs » et circulateurs en hyperfréquences ou encore les protections logicielles.

Dans chaque cas nous poserons les origines des dérives de performances possibles pendant la vie du système, puis nous regarderons si une maintenance est nécessaire et, si elle est nécessaire, nous présenterons différentes solutions possibles à même de la supprimer ou de la réduire à sa plus simple expression.

La maintenance CEM s'inscrit dans le travail de sûreté de fonctionnement (SDF) attaché au système développé. Une maintenance signifie que les durées de maintien des performances sur certains composants sont inférieures à la durée de vie du système. C'est typiquement le filtre que l'on remplace sur les véhicules automobiles avant que la voiture elle-même soit bonne pour la casse ! La CEM suit cette démarche, mais se démarque de la SDF ordinaire en ce sens que l'on considère en CEM deux notions : la perturbation et la dégradation. La SDF considère usuellement la perte de fonction, l'indisponibilité – donc la notion de dégradation. La perturbation au sens de la CEM, qui reste très fugitive en durée, n'est pas considérée généralement par la SDF, en tout cas pas formellement dans les calculs standards qui sont exécutés. Mais cette perturbation est à même de faire dévier le système de sa mission. D'une indisponibilité non mesurable au niveau composant, on arrive à une défaillance système dans sa mission. Ce comportement est très attaché à la CEM. Cela découle simplement de la part grandissante de l'électronique dans la conduite des systèmes modernes. On retrouve un peu la même distinction en médecine : entre une atteinte au système nerveux et une perte de fonctionnalité motrice.

Lorsque cela est possible on essaiera d'éviter la perturbation : situation la plus confortable où l'électronique est insensible à l'environnement agresseur : c'est notre peau qui lutte constamment contre des microbes et nous rend insensible à leurs attaques.

Si on ne peut pas éviter la perturbation, on évitera la destruction. Dans ce cas, il y a souvent indisponibilité temporaire d'une fonction, mais l'on peut retrouver la fonctionnalité tout de suite après la fin de l'agression. Il s'agit plus des globules blancs, des vaccins, de la fièvre. Ces processus ne nous empêchent pas de contracter la maladie, mais ils nous en prémunissent et l'éradiquent plus ou moins rapidement. Enfin, en dernier recours, on peut accepter la dégradation d'une électronique pour continuer la mission en mode dégradé ou de survie ou bien changer d'électronique dans une architecture redondée. Ces considérations ainsi que les objectifs de SDF fixés entrent en compte dans la stratégie de maintenance qui peut être mise en place. Nous ne rentrerons pas ici dans ce niveau de détail. Mais il faut juste savoir qu'il s'agit de démarches de bon sens et de cohérence entre les objectifs de sécurité, de coûts et les missions assurées par le système.

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MOTS-CLÉS

maintenance CEM

KEYWORDS

EMC maintenance

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e1328


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2. Rappel des principales techniques de protection pour l'immunité

Le choix des protections passe par la compréhension de leurs performances respectives. Elles sont souvent utilisées conjointement pour profiter de qualités qui peuvent se compléter, aucune protection n'étant universelle vis-à-vis des agressions et environnements possibles. On distingue trois types de protection :

  • les filtres ;

  • les écrêteurs ;

  • les blindages.

Nous n'aborderons pas ici les techniques logicielles de protection ni les techniques hyperfréquences comme les stubs et circulateurs.

2.1 Filtres

La conception d'un filtre en CEM suit exactement pour son design les techniques de détermination des filtres utilisés fonctionnellement. Simplement on va en général concevoir des filtres passe-bande, où la bande non atténuée est la bande utile de l'électronique protégée. Il en va de même en émission où l'on essaie de supprimer les harmoniques indésirables créées par l'électronique vers son environnement. Dans le principe même de fonctionnement d'un filtre, il faut retenir qu'il n'est efficace que si les impédances de source et de charge sont connues et prises en compte dans sa conception (ce point est bien trop souvent négligé par des personnes confrontées à des problèmes de CEM, qui s'étonnent ensuite de la non-efficacité du filtre qu'elles ont mis en place) et si la réalité des schémas équivalents des composants est considérée. Ainsi un condensateur n'est un condensateur pur qu'à l'école ! Un condensateur est avant tout un circuit bouchon et ne garde ses propriétés de condensateur que dans des gammes de fréquences et d'amplitudes de tension et courant données. Il en va de même de tous les composants. Nous ne développerons pas plus ici la conception des filtres, les lecteurs peuvent se reporter aux nombreux ouvrages sur le sujet (voir article [E115]). Par contre nous allons développer la méthodologie de sa conception dans le cas d'un filtre réduit à sa plus simple expression.

Dans de nombreux cas, pour des raisons de coûts, encombrement, etc., les filtres CEM se réduisent à un composant...

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