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Blindage des câbles : élimination des interférences électromagnétiques (EMI) dans les systèmes de mouvement

03 Jan 2022
Emily Blanchard

Il existe plusieurs causes possibles si vous constatez des mouvements involontaires ou des défectuosités inexpliquées du variateur dans votre système de mouvement. Par exemple, la configuration du mouvement via le variateur, un programme mal conçu dans le système de commande ou le déphasage de 180 degrés de la commutation du moteur ou de l'asservissement peuvent tous provoquer un mouvement involontaire. Dans cet exposé, nous allons voir comment des câbles de moteur mal choisis ou mal installés peuvent contribuer à ces problèmes.

Dans l'univers des EMI (interférences électromagnétiques), certaines règles doivent être respectées. Les règles relatives aux classes A et B de la FCC, également connues sous le nom de CEM (compatibilité électromagnétique), nous obligents à maintenir le bruit EMI généré sous une certaine amplitude dans cette plage. Les contrôleurs, les variateurs et les moteurs, ainsi que d'autres composants de la machine, doivent présenter des émissions EMI minimum et une faible susceptibilité. Les machines doivent également montrer une absence de susceptibilité aux sources extérieures d'EMI dans la plage 30-300 MHz.

Étant donné l'impossibilité de disposer d'un environnement exempt d'interférences électromagnétiques, un système (variateur, câble, moteur) doit fonctionner correctement, même s'il est exposé à des niveaux spécifiques d'interférences électromagnétiques. Une partie de cette résistance réside dans la conception du produit. Une autre partie se trouve dans l'intégration du système.

Pourquoi se soucier des EMI en ce qui concerne les câbles? Parce que, pour les fréquences électromagnétiques, un câble ressemble beaucoup à une antenne. Les antennes consistent souvent en de longues extensions métalliques qui captent et transmettent les ondes radio. Il se trouve que les câbles sont constitués de longues et fines extensions métalliques. Plus les câbles de votre système sont longs, plus ils ont de chances de capter une onde. Il s'agit de l'une des raisons pour lesquelles il faut limiter la longueur des câbles.

Si nous permettons un rapport signal/bruit trop élevé dans le système, la machine ne fonctionnera pas comme prévu. Vous pourriez constater des mouvements inattendus, tels que l'absence d'arrêt à la position requise, le déplacement de la machine alors qu'elle n'est pas censée le faire ou son arrêt lorsqu'elle n'est pas censée s'arrêter. Vous pourriez également constater des défaillances peu fréquentes du variateur en raison de problèmes d'asservissement ou de boucle de courant.

Pour éviter ces problèmes, utilisez des câbles blindés à paires torsadées. Le blindage autour d'un câble sert à le protéger des interférences électromagnétiques générées par d'autres zones du système de mouvement. L'utilisation d'un blindage magnétique est également fortement recommandée pour empêcher les rayonnements d'entrer et de sortir du câble. (L'exigence minimale de blindage pour les systèmes de moteurs et de variateurs Kollmorgen est de 85 %. Les câbles Kollmorgen présentent une valeur nominale de 90 %).

Bien entendu, les blindages doivent être reliés et mis à la terre aux deux extrémités pour fonctionner.

Si vous rencontrez des problèmes de système, veillez à inclure l'inspection des câbles dans votre liste de contrôle de dépannage. S'il s'agit peut-être là de l'aspect le plus facile à dépanner, alors autant en profiter pour le contrôler. Mais que faut-il rechercher? Vérifiez d'abord la connexion du câble au variateur. Une pince à 360 degrés doit être installée autour de la zone du câble où la gaine extérieure a été retirée, là où elle entre en contact avec le blindage. La pince doit être reliée à la plaque de mise à la terre fixée au variateur et (évidemment!) la plaque doit être mise à la terre. Ceci dit, il s'agit peut-être là du point le plus délicat à vérifier.

Souvent, la plaque de mise à la terre est reliée à l'armoire. Tant que la connexion de mise à la terre de l'armoire touche le métal, elle doit être mise à la terre. Cependant, s'il y a de la peinture sur l'armoire au niveau du point de mise à la terre, elle ne l'est pas. Si l'armoire est anodisée, elle n'est probablement pas entièrement mise à la terre. Si la plaque ressemble à une plaque métallique ordinaire mais que vous pouvez gratter une couche transparente, elle n'est pas entièrement mise à la terre. Si votre plaque n'est pas correctement mise à la terre, les éléments que vous y avez fixés ne le sont pas non plus. Ce qui signifie que les fils à l'intérieur du blindage du câble sont vulnérables.

Gardez à l'esprit qu'une mise à la terre pour les EMI haute fréquence n'est pas la même qu'une mise à la terre requise par les codes électriques pour éviter les incendies ou les électrocutions. Les signaux haute fréquence ont tendance à être conduits sur la surface du fil et non à travers son conducteur. Les vis galvanisées apportent une résistance. La peinture ou les fines couches de matériau entre les conducteurs agissent davantage comme un condensateur que comme un isolant. L'absence d'un chemin à faible impédance vers la terre peut forcer le signal EMI à rayonner (transmettre, devenir aérien).

La mise à la terre du blindage est essentielle pour protéger les câbles contre le bruit EMI. Mais vous constaterez que la meilleure solution consiste à éliminer le bruit EMI à la source. Il y a eu de nombreux cas où une erreur de câble sur un axe a créé des problèmes sur un axe complètement différent. La seule façon de résoudre ce problème est de débrancher tous les câbles, à l'exception de ceux de l'axe concerné, pour en vérifier le fonctionnement normal. Ensuite, ajoutez les câbles d'axe secondaire un par un jusqu'à ce que le problème puisse être identifié.

La capacité d'un variateur à obtenir le mouvement et les performances attendus du moteur est directement liée au fonctionnement du câble. Donc, si vous rencontrez des mouvements involontaires, vérifiez le phasage, la programmation et les connexions de vos câbles.

Pour plus d'informations, consultez notre liste de contrôle du bruit EMI et les sujets connexes ci-dessous.

À propos de l'auteur

Emily Blanchard

Emily Blanchard - Author

Emily travaille chez Kollmorgen depuis plus de 14 ans. Elle a commencé en tant qu'associée aux ventes internes, a été rédactrice technique, et elle est actuellement spécialiste en formation senior. (Elle a également fait une incursion dans les publications sur les réseaux sociaux pour Kollmorgen). Emily a obtenu une licence en communication à Virginia Tech ainsi qu'un master en éducation et formation des adultes. Elle croit aux bonnes blagues bien ficelées et, depuis qu'elle travaille avec Kollmorgen, elle a découvert l'humour dans le monde de l'ingénierie et des affaires. En dehors du travail, elle aime regarder des films, faire semblant d'être douée en cuisine et s'essayer au jardinage, mais ce qu'elle préfère, c'est tout simplement passer du temps avec son mari et ses deux fils. Vous pouvez contacter Emily ici : Emily Blanchard

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