Article de référence | Réf : E1320 v1

Essais temporels
Essais CEM au niveau équipement

Auteur(s) : Thierry SEGOND

Relu et validé le 03 avr. 2023

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Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

L’objectif de cet article est d’analyser chaque type d’essai en compatibilité électromagnétique et permettre d’identifier l’impact que peut avoir l’installation d’essai, le positionnement des câbles, les liaisons reliées à l’équipement de simulation. La préparation du setup de l’essai mais aussi le mode de fonctionnement de l’équipement sont des éléments à définir précisément. L’état d’industrialisation de l’équipement sous test aura lui aussi un impact sur le résultat de certains essais. Le développement des bancs de simulation sera abordé, ainsi que leur installation dans le laboratoire. Pour des essais d’investigation ou de mise en conformité, cet article vous proposera une démarche simple pour pouvoir aboutir à des conclusions claires.

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ABSTRACT

EMC tests at equipment level

The objective of this article sets out to analyze each type of electromagnetic compatibility test and identify the impact of the test apparatus, positioning of cables and the links connected to the simulation equipment. The preparation of the test setup as well as the equipment's operating mode have to be precisely defined. The industrialization state of the tested equipment will also impact the result of certain tests. This article also covers the development of simulation benches and their installation in the laboratory. Regarding investigation or conformity tests, we also provide the reader with a simple method aimed at obtaining clear conclusion outcomes.

Auteur(s)

  • Thierry SEGOND : Expert CEM Sagem Défense Sécurité - Groupe SAFRAN

INTRODUCTION

Pratiquer des essais de compatibilité électromagnétique demande une préparation sans faille. Les difficultés rencontrées peuvent être multiples et inattendues. Le manque de préparation, l'installation de l'équipement sous test qui peut être hasardeuse ou non figée, la sensibilité des moyens mis en œuvre pour contrôler l'équipement sous test, la pollution électromagnétique générée par ces équipements de contrôle, le mode de fonctionnement de l'équipement sont autant d'éléments qui peuvent amener à des essais ne permettant pas de tester un système dans les conditions attendues.

Tous ces éléments amènent à des configurations de test qui compliquent la reproductibilité (problématique d'une installation identique pour des essais effectués dans différents laboratoires, ou différentes cages de Faraday) d'un essai.

Ces problèmes de reproductibilité sont encore plus évidents lors des essais de mesure (marquage CE) du champ électrique en cage de Faraday à des distances de un ou trois mètres, avec une hauteur d'antenne fixe (en général un mètre) et la face avant de l'équipement (par convention) présentée à l'antenne. Ces essais doivent être confirmés par des essais en espace libre à une distance de dix mètres, avec une hauteur d'antenne variable entre un et quatre mètres et une variation de la face de l'équipement présenté à l'antenne qui peut varier de 360 degrés. L'objectif de ces variations est la maximisation de chaque fréquence mesurée. Pour des mesures au-delà de quelques centaines de mégahertz, il peut être constaté des variations de plusieurs dizaines de décibels à cause de la directivité des perturbations mesurées (rayonnement de fente d'un boîtier par exemple).

Un des autres problèmes rencontrés est celui des équipements testés en phase de prototypage, c'est-à-dire quelquefois assez éloignés de leur futur état d'industrialisation, ce qui ne permet pas de statuer sur la conformité de l'équipement final. Les essais pratiqués sur des cartes électroniques comportant des modifications filaires montrent qu'elles ont un comportement différent des cartes finales. En effet, le cycle en V démontre qu'il n'y a aucun intérêt à tester un prototype dont on n'a pas pu démontrer la représentativité. Toutefois, bon nombre de sociétés n'ont pas encore adopté le cycle en V dans leur processus qualité de développement pour la CEM. De plus, des nombreux concepteurs ne se rendent pas compte de l'impact que peut avoir le simple changement de technologie d'un condensateur sur certains des résultats obtenus en essais CEM.

Tous ces essais peuvent durer longtemps, ce qui a un impact sur le coût. L'objectif de cet article est donc de sensibiliser aux bonnes pratiques d'installation, ainsi que d'identifier les points clés pour éviter les erreurs qui amènent à reprendre tout ou partie d'une campagne d'essais.

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MOTS-CLÉS

setup CEM équipement

KEYWORDS

setup   |   EMC equipment

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e1320


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3. Essais temporels

3.1 Tenue aux impulsions

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3.1.1 Impulsion électrique rapide

Une attention particulière doit être portée sur l'installation. Les transitoires rapides électriques sont souvent à tort considérés comme des surtensions. Il est souvent oublié que ces transitoires ont des fronts de montée rapides. Ce front de montée pour la norme EN 61000-4-4 est de 5 ns. Avec l'équation (3) (calcul d'approximation valable sous hypothèse de circuit linéaire du premier ordre), il est possible de calculer la fréquence équivalente. Pour un transitoire de 5 ns, on trouve une fréquence de 70 MHz. Ces perturbations une fois injectées dans un câble par le générateur vont le faire entrer en résonance et il va lui-même à nouveau rayonner la perturbation.

Un câble secteur a une dimension type de 1,5 m. La longueur d'onde équivalente de ce câble est donnée par l'équation (4). Pour une fréquence de 70 MHz la longueur d'onde est égale à 4,28 m. Un câble a une première résonance lorsque sa longueur est comprise entre le quart et la moitié de la longueur d'onde. Un câble secteur est très bien accordé à la fréquence du transitoire. En effet, un câble secteur standard a une longueur de 1,5 m pour un quart d'onde à 70 MHz de 1,07 m.

Il est donc important d'avoir une installation d'essai ou le câble secteur ne longe pas d'autres câbles pour limiter les couplages dans l'air :

( 3 )
( 4 )

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DEGAUGE (P.), HAMELIN (J.) -   Compatibilité électromagnétique : bruit et perturbations radioélectriques.  -  Dunod (1990).

  • (2) - CHAROY (A.) -   Compatibilité électromagnétique.  -  2e édition série EEA, Dunod, Paris (2005).

  • (3) - IANOVICI (M.), MORF (J.-J.) -   Écoles polytechniques fédérales de Lausanne et de Zurich.  -  Presse Polytechnique Romandes, 2e édition modifiée et corrigée.

NORMES

  • Environmental conditions and test procedures for airborne equipment Il s'agit d'un standard de test environnemental sur les composants aéronautiques (publié par RTCA, Incorporated) - DO 160 -

  • Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods – Part 1-4 : Radio disturbance and immunity measuring apparatus – Antennas and test sites for radiated disturbance measurements - CISPR 16-1-4 -

  • Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment - MIL STD 461 -

  • Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4 : Techniques d'essai et de mesure – Section 2 : Essais d'immunité aux décharges électrostatiques. C'est une publication fondamentale en CEM - EN 61000-4-2 -

  • Compatibilité électromagnétique (CEM). Partie 4-4 : Techniques d'essai et de mesure. Essais d'immunité aux transitoires électriques rapides en salves - EN 61000-4-4 -

  • Environmental conditions and tests requirements associated to qualification - ABD 100.1.2 -

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