IEM & CEM
Interférences Electro Magnétiques Compatibilité Electro Magnétique

Terre, Réseau de Masse Conséquences sur les systèmes de câblage

Publication de Tyco Electronics

Introduction
La sécurité physique des transmissions informatiques aux travers des systèmes de câblage est fortement liée à une bonne immunité par rapport à tous types de perturbations électriques. En effet, en raison du nombre croissant de dispositifs électroniques environnant, chaque propriétaire de bâtiment devra être en conformité avec les règlements et lois qui existent dans ce domaine. Depuis 1996, la directive CEM a été éditée pour souligner l'importance de ce sujet. Chaque pays a sa réglementation locale en Europe et il est donc difficile de donner un conseil général. C’est pourquoi, la norme européenne EN50174-2 a été créée en ce sens.

La Terre, la mise à la terre et le réseau de masse électrique sont des parties essentielles qui doivent être étudiées dans tous les nouveaux bâtiments et des équipements de transmission. En pratique, l’installateur du système de câblage informatique doit s’assurer du respect des règles de masse alors que ces travaux sont souvent réalisés par un autre installateur électricien. Mais à la fin, tous les systèmes doivent fonctionner ensemble et dans le respect de la CEM. Le Maître d’œuvre a la responsabilité d’une bonne coordination dans ce domaine.

Enfin, l’évolution des réseaux informatiques allant jusqu’à 10 gigabit/s, et qui sont extrêmement sensibles aux bruits externes font que les règles existantes sur les systèmes de câblage doivent être reconsidérées.

L’objectif de ce guide étant de donner les informations nécessaires concernant la mise en œuvre des éléments de mise à la terre par rapport à la distribution électrique. Il est destiné aux : • Architectes et bureaux d’études de câblage • Installateurs de système de câblage • Intégrateurs réseaux • Fournisseurs de composants entrant dans le bâtiment • et en général tout le monde qui est impliqué dans ce domaine.

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Sommaire
1. 2. 3. Qu’est ce que la CEM ? Normes en vigueur Bases du mécanisme de la CEM 3.1 Couplage Galvanique ou « fuite de courant » 3.2 Couplage Capacitif 3.3 Couplage Inductif 3.4 Couplage par rayonnement 3.5 Impédance de Transfert (caractéristique du blindage) 4 Principes de mise à la terre 4.2 Réseau de masse 4.3 Protection contre la foudre 4.4 Distribution électrique 5. Installation d’un systéme de câblage blindé 5.1 Prise AMPTWIST 10 Gigabit 5.2 Raccordement du systéme de câblage à la terre 6. 7. régles de conception pour un bâtiment neuf Conclusion 4 6 11 11 11 13 14 15 16 17 18 19 22 22 24 25 25

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1.

Qu’est ce que la CEM ?
La compatibilité électromagnétique (CEM) « c’est l’aptitude d’un appareil ou d’un système à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans produire lui-même des perturbations intolérables pour tout ce qui se trouve dans cet environnement ». Cette norme comporte donc deux aspects : • l’émission : l’appareil de traitement de l’information ne doit pas émettre de rayonnement qui perturberait l’environnement, • l’immunité : l’appareil de traitement de l’information ne doit pas être perturbé par l’environnement ou par des phénomènes extérieurs.

La CEM représente la compatibilité électromagnétique d’un équipement ou d’un système actif, c’est à dire les perturbations qui peuvent être émises par celui-ci. Cela passe déjà par une conception et réalisation d’équipements électroniques conformes CEM. La compatibilité électromagnétique (CEM) « c’est l’aptitude d’un appareil ou d’un système à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans produire lui-même des perturbations intolérables pour tout ce qui se trouve dans cet environnement ». Cette norme comporte donc deux aspects : • l’émission : l’appareil de traitement de l’information ne doit pas émettre de rayonnement qui perturberait l’environnement, • l’immunité : l’appareil de traitement de l’information ne doit pas être perturbé par l’environnement ou par des phénomènes extérieurs.

A l’opposé, tout composant passif, câble, prise,… n’a pas d’imposition en ce domaine. Mais quand on construit un ensemble de composants passifs tel qu’un système de câblage, et qu’il est raccordé à des équipements réseaux, il devient actif, donc assujetti à la réglementation, d’où l’importance d’une réalisation adaptée à la CEM. Du fait du nombre élevé de dispositifs électriques co-existants, il est fondamental d’identifier l'impact physique qui interagit entre tous ces dispositifs. C’est la notion d’IEM, ou Interférence électromagnétique, ou encore immunité par rapport aux perturbations. D’une manière générale, on parle de conformité CEM, pour que tous ceux-ci fonctionnent correctement sans échec et sans interaction entre eux. Dans le domaine des transmissions réseaux (monde du LAN) et plus particulièrement pour la transmission d'Ethernet 10 gigabit sur les câbles de cuivre, cela se traduit par aucune interférence entre les différents émetteurs et récepteurs, notamment en terme de : 1. Bruits de fond et perturbations éléctriques générés par les différentes sources 2. AXT (Alien Cross Talk). En language francophone, on appelle cela la « Diaphonie Exogène » (par opposition à « Endogène » produit à l’intérieur). La mesure de ce nouveau paramètre se traduisant par ANEXT (paradiaphonie exogène) et AFEXT (télédiaphonie exogène).

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Tous les composants et systèmes doivent être certifiés conforme à cette directive CEM. En général il est possible d’intervenir des deux côtés, la source et le recepteur d'interférence. Mais bien sûr, la prévention est préférable et moins onéreuse à la réparation à postériori. La CEM dans doit être étudiée dans chaque cas de figure Tout d’abord, pour mieux comprendre que chaque cas est unique, on pourrait prendre comme exemple le téléphone mobile dans un avion. Bien que le rayonnement du téléphone portable soit seulement de 2 watts, c'est cependant suffisant pour perturber les ordinateurs, la navigation et les instruments électroniques de bord. Il pourrait même y avoir un défaut de fonctionnement avec toutes les conséquences qu’il en suivrait ! C’est pourquoi, il est strictement d’interdit d'utiliser ce type d’appareil durant le vol.

La CEM doit être considérée en totalité et non uniquement sur quelques points. Dans un immeuble de bureaux, les sujets d’études principaux sont : • • • • Le système d'alimentation La liaison équipotentielle Les bruits de fond L'environnement intérieur et extérieur

Le système d'alimentation d’électrique, le régime de neutre, la mise à la terre au travers du réseau de masse, en sont les éléments essentiels. Ils ne sont pas directement liés aux

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systèmes de câblage véhiculant les données, mais ils les influenceront, s’ ils sont erronés ou mal installés. Un système de câblage n'est pas la seule partie qui puisse être influencée. Chaque équipement électronique sensible peut être également perturbé. Le consultant ou l'architecte doit faire particulièrement attention à ce que tous ces éléments assemblés donnent une conformité CEM à l’ensemble du projet.

2.

Normes en vigueur

La directive CEM est Européenne. Elle définie clairement, que tout équipement électronique vendu et introduit dans l’espace économique de la Communauté Européenne doit se conformer aux directives de la CEM. A savoir la directive 2004/108/EG. La directive elle-même ne fournit aucune spécification détaillée ou ne met pas en référence des informations techniques détaillées. Elle est applicable sur tout équipement actif, et elle n’est pas applicable sur les systèmes de câblage qui sont passifs. Les termes de cette directive indiquent que les équipements conformes CEM peuvent être manipulés en Europe, si le fournisseur ou le distributeur (situé dans un des membres d'EU) peut fournir : • • La conformité aux lois appropriées Le marquage « CE » sur l’équipement, l’emballage ou la feuille d'instruction

Ci-dessous une liste non exhaustive, des appareils perturbateurs ou perturbateurs externes: • Distribution électrique • éclairage par tubes fluorescents • équipements radio électriques (antenne radio ou TV, téléphone mobiles, etc) • radar • machines industrielles (four à induction, soudure à l’arc, haute tension, etc) • machines électriques bureautique (PC, moniteur, imprimantes,etc) • éclairage • foudre

Tous ces équipements générent des perturbations électriques sur les cablages informatiques par différents méchanismes de couplage.

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Ces différents mécanismes de couplage peuvent être : • via le réseau de terre et de masse (couplage galvanique)
Equipement 1 Equipement 2 Equipement électrique perturbateur

Tx

Signal émis

Rx
Perturbation sur signal reçu

Impédance Mode commun

Terre

• via un champ électrique (couplage inductif)
Antenne parasite Equipement 1 Equipement 2 Equipement électrique perturbateur

Tx

Signal émis

Rx

Perturbation radio-électrique sur signal reçu

• via un champ électromagnétique (couplage électromagnétique)
Equipement électrique (moteur,..) Equipement 1 Perturbation électro-magnétique
(masse courants faibles)

Equipement 2

Tx

Signal émis

Rx

Surface boucle de masse
(masse courants forts)

• via les autres câbles (couplage capacitif)

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Le signe « CE » est obligatoire pour tous les appareils électriques et électroniques ainsi que les systèmes alimentés par ces appareils. En plus du marquage « CE », le fournisseur doit livrer toutes les informations de montage pour permettre au client d'utiliser l'équipement correctement. Cela peut être des renseignements comme : • • Environment CEM Règles d’installation (et de raccordement)

Si un système était construit sur un site avec des composants “CE”, alors la conformité doit être assurée. C’est pourquoi, les instructions de montage et d’utilisation sont très importantes pour respecter la CEM.

La directive sépare les produits : • • Disponible sur le marché grand public Spécifiques et reservés à des experts/spécialistes

La table suivante donne un aperçu, des différentes parties qui doivent être signées « CE ». Grand Public Composants Equipements et appareils Systèmes, qui sont montés et/ou raccordés à des équipements. Oui, §6 clause 4 Experts/Spécialistes Non Non

Pas nécessairement tant que le systéme est basé sur des équipements qui sont eux-même conformes « CE ». Mais le systéme doit être conforme à la directive CEM

Qu’en est il d’un Système de Câblage ? Les normes européennes relatives à la CEM sont EN 55022, EN 55024, EN 50310 et EN 50174, ainsi que les suivantes ci-dessous : • • • • EN50081-1 EN50082-1 EN50081-2 et 82-2 EN61000 norme émisssion immeuble commerciaux norme immunité immeuble commerciaux idem-ci avant mais pour environnement industriel série des standards relatifs aux perburbations électromagnétique classification de l’environnement électromagnétique. installations électriques basses tensions (juin 1991) installations de branchement à basses tensions (septembre 1996) installations de paratonnerres - régles (février 1987)

• EN61000-5-2 • C 15100 • NFC14-100 • NFC 17-100

La norme EN 50310.

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Celle –ci est spécifique à : • • La nature de la distribution électrique La mise à la terre

Nota: Chaque pays, au travers de son comité national de normalisation, posséde son standard « base Europe » sur la distribution éléctrique et les régles de sécurité des personnes. S’il n’y a pas de directive européenne, les règles nationales doivent être appliquées. La norme EN 50174-2. Cette norme est spécifique pour les règles d’installation des systèmes de câblages en conformité avec la CEM. Mais elle se réfère à la norme EN 50310 pour ce qui est de la distribution électrique et mise à la terre. Les normes EN 55022 et EN 55024. (Equipement de technologie de l'information - caractéristiques de perturbation radio - limites et méthode de mesure). Cette norme décrit la méthode de mesure et les spécifications de rayonnement à respecter. La norme est divisée en 2 parties A et B avec des limites identiques, sauf que pour un équipement à usage commercial (classe A), celle-ci est examinée à 30 mètres, et que pour un équipement de classe B, la limite est définie en conditions de proximité avec l'autre équipement de la classe A, pour l'usage domestique ou résidentiel, à seulement 10 mètres. Le principe étant que l'équipement de la classe A est utilisé en proximité avec l'autre équipement de la classe A appartenant au même utilisateur. L'équipement de la classe B est souvent utilisé près de l'équipement de la classe B appartenant à un autre utilisateur. Par conséquent les limites sont plus strictes. Tous les composants passifs n'ont pas besoin d'un signe de la CE. Ils ne peuvent envoyer aucune IEM, mais si le système passif est relié à des équipements actifs, alors l’ensemble des composants constituant le système doit être conforme à la directive d'EMC.

Pour la technologie de l'information, la norme la plus importante est en 55022.

En environnement industriel, et avec des réseaux allant au gigabit voir même le 10 gigabit Ethernet dans l'industrie. La norme EN 50024 concernant l’immunité aux rayonnements (équipement de technologie de l'information - caractéristiques d'immunité - des limites et des méthodes de mesure) est à prendre en compte également.

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Les différentes phases au niveau normatif, d’un système de câblage, sont résumées dans ce tableau ci après :
Conception du bâtiment
EN 50310 5.2: Réseau de Masse et mise à la terre (Common bonding network CBN) dans le bâtiment 6.3: Réseau de distribution électrique et mise à la terre (TN-S)

Conception du câblage
EN 50173 4: Topologie 5: Performance en mode “Channel” 7: Spécifications des Cables 8: Spécifications des connections 9: Spécifications des cordons A.1: Limites de performance du lien

Planning
EN 50174-1 4: Considérations des spécifications 5: Assurance qualité 7: Administration câblage et EN 50174-2 4: Règles de sécurité des personnes 5: pratiques d’installation Générales pour les systèmes de câblages cuivre et fibre optique 6: Pratiques d’installation aditionnelles des systèmes de câblage cuivre 7: Pratiques d’installation aditionnelles des systèmes de câblage fibre optique et EN 50174-3 et (mise à la terre équipotentielle du réseau de masse) EN 50310 5.2: Réseau de Masse et mise à la terre dans le bâtiment 6.3: Réseau de distribution électrique et mise à la terre (TNS)

Implementation
EN 50174-1 6: Documentation 7: Administration Cablage et EN 50174-2 4: Règles de sécurité des personnes 5: pratiques d’installation Générales pour les systèmes de câblages cuivre et fibre optique 6: Pratiques d’installation aditionnelles des systèmes de câblage cuivre 7: Pratiques d’installation aditionnelles des systèmes de câblage fibre optique et EN 50174-3 et (mise à la terre équipotentielle du réseau de masse) EN 50310 5.2: Réseau de Masse et mise à la terre dans le bâtiment 6.3: Réseau de distribution électrique et mise à la terre (TNS) et EN 50346 4: Conditions générales de tests 5: Paramètres de test des systèmes de câblage 6: Paramètres de test des câblages en fibre optique

Operation
EN 50174-1 5: Assurance Qualité 7: Administration Cablage 8: Dépannage et maintenance

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3.

Bases du mécanisme de la CEM

Les différents types de couplages pouvant intervenir dans un système de câblage perturbé à l’intérieur d’un bâtiment, peuvent se produire, et affecter les réseaux informatiques. Nous pouvons les examiner plus en détail :

3.1

Couplage Galvanique ou « fuite de courant »

Le couplage galvanique se produit lorsque plusieurs circuits sont reliés par par une résistance commune. Pour les systèmes de câblage, deux raisons peuvent être la cause de ce phénomène : • • Couplage galvanique à cause d’un problème isolement électrique Couplage galvanique à cause d’une mauvaise mise à la terre
Equipement 1 Equipement 2 Equipement électrique perturbateur

Tx

Signal émis

Rx
Perturbation sur signal reçu

Impédance Mode commun

Terre

Ceci arrive lorsque les équipements actifs sont reliés à la terre par le circuit électrique, mais en plus également à la terre par les cables informatiques, et notamment quand les terres n’ont pas le même potentiel. La norme EN50310 recommande fortement d’avoir un circuit électrique avec un régime neutre TNS (terre et neutre séparés) pour éviter ce type de soucis.

3.2

Couplage Capacitif

Cela se traduit par un champ électrique qui est est créé par les capacités mutuelles entre les circuits. La capacité augmente lorsque les conducteurs sont installés en parallèle. La capacité de chaque cable est proportionnelle à la longueur, elle engendre une interaction entre les câbles. La valeur est donnée en pF/m (pico farad par metre). En conséquence, l’installation des câbles est un facteur majeur pour ce paramètre. La distance entre les câbles influence directement la capacité de couplage. Il est fortement déconseillé de placer des câbles électriques et informatiques ensembles dans le même conduit, avec des niveaux de puissances différents.

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La norme européenne EN 50174-2 donne clairement la réponse dans ce cas présent. La distance minimum entre cables informatiques et les lampes fluorescentes, neon, et à vapeur de mercure (ou autre système équivalent) doit être supérieure à 130 mm. Les locaux de distribution électrique et de câblage informatique doivent idéalement être séparés. Les armoires électriques et baies informatiques doivent impérativement être séparées. Les croisements de passages de câbles doivent être perpendiculaires, à angles droits. Bien sûr les différents types de câbles (ex. câbles électriques et informatiques) ne doivent pas être mélangés. Les différents torons ou groupes de câbles doivent être séparés ou cloisonnés pour éviter toutes perturbations.

Toutes les parties du support et du cloisonnement des câbles doivent être reliées au réseau de masse équipotentiel par un câble de terre le long des chemins de câbles. D’une manière générale: • • Si possible éviter les cables parallèles, notamment en UTP Avoir des chemins de câbles séparés ou utiliser des séparateurs métalliques

La norme EN 50174-2 au paragraphe 6.5.2 donne les lignes à tenir en ce domaine. Il faut séparer les câbles électriques des câbles informatiques. La norme EN 50174-2 nous donne les informations suivantes. Type d’ installation Distance A Sans séparateur Avec séparateur Avec séparateur aluminium métallique câble électrique 220V / câbles 200mm 100 mm 50 mm informatiques UTP câble électrique 220V / câbles 50 mm 20 mm 5 mm informatiques blindés (*) câble électrique 220V blindés / 30 mm 10 mm 2 mm câbles informatiques UTP câble électrique 220V blindés / 0 mm 0 mm 0 mm câbles informatiques blindés Nota (*) : les 15 derniers mètres peuvent être communs.

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3.3

Couplage Inductif

Ce phénomène se produit lorsqu’il y a un champ magnétique alternatif tel que transformateur, moteur électrique. La situation pourrait se comparer à un transformateur, un champ magnétique créé un courant induit dans un bobinage secondaire qui lui-même génère un courant électrique. Dans ce cas de figure, le courant induit est directement proportionnel au nombre de spires ou à la surface de boucle. C’est pourquoi il faut avoir, si possible, une surface de boucle la plus réduite possible. La norme EN -50174-2 recommande des boucles de masses réduites en faisant un “maillage” du réseau de masse Les schémas ci –contre sont relativement explicites

On voit bien sur ces trois schémas, que l’on peut réduire la boucle de masse (sur le 3éme schéma), en reliant directement les deux équipements Le conducteur de masse aditionnel a réduit fortement les interférences entre les deux appareils

Pour éviter les influences electromagnétiques d’une manière générale, il faut des parcours de masse les plus courts possibles, notamment : • • Des connections courtes Des chemins de câbles reliés entre eux.

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3.4

Couplage par rayonnement

Ceci est basé sur le rayonnement généré par des équipements spécifiques à l’émission d’ondes électromagnétiques. En pratique, cela peut être : • • • Stations de radio Rayonnements cosmiques Stations radar Le plus efficace pour s’affranchir de ce phénomène est d’avoir un écran de blindage. Il permettra de dévier les lignes magnétiques autour de l’équipement. L’épaisseur et le type de matériau est important pour l’efficacité du blindage

Cela peut être aussi bien un blindage massif, qu’un feuillard ou une tresse de blindage. La Tresse de blindage permet de supprimer les effets perturbateurs dans une large gamme de fréquences mais avec une limitation en très haute fréquence. Les matériaux massifs ou les écrans peuvent supprimer que les hautes fréquences. Un complément Tresse + Feuillard écranté donne la meilleure solution. C’est pourquoi nous avons adopté la solution PimF. Ces câbles possèdent une double construction en matière de blindage, avec une tresse et un écran individuel sur chaque paire. Ceci permet de s’affranchir des perturbations dans une large gamme de fréquences ce qui est typiquement le cas en environnement IEM. Les câbles FTP sont moins résistants en basse fréquence (notamment avec le 50 Hz) Les câbles UTP n’ont qu’une seule protection, le torsadage des paires. Ceci permet de résister à quelques phénomènes de couplage, mais certainement pas aux rayonnements electromagnetiques !

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Ceci explique l’orientation des constructeurs historiquement UTP vesr une solution blindée pour le 10 Gigabit Ethernet, pour résister aux perturbations provenant des bruits de fond et Alien CrossTalk. La seule solution pour éviter ce phénomène est de : • • Éloigner les câbles des sources de rayonnements Blinder les câbles

Conclusion Nous avons vu quels sont les méchanismes et comment les réduire ou supprimer. Il est important de compléter cette analyse en corrélant les fonctionnements des réseaux informatiques avec les gammes de fréquences utilisées. Tandis que le 10 Gigabit Ethernet utilise une bande passante allant au dela des 500 MHz, le Fast Ethernet a une gamme de fréquence allant juqu’à 40 MHz. Réseau Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet Débit 10 Mbit/s 100 Mbit/s 1000 Mbit/s 10.000 Mbit/s Bande passante 10 MHz 31,25 MHz 83 MHz 417 Mhz

Les différentes sources radio émettent à des fréquences croisant celles de certains réseaux informatiques. C’est pourquoi un système de câblage blindé est la meilleure des armes contre ces perturbations. Mais comment mesurer concrètement la qualité d’un blindage ?

3.5

Impédance de Transfert (caractéristique du blindage)

Composante intrinsèque de chaque composant, l'impédance de transfert est un facteur de qualité au sujet de l’efficacité de blindage pour la CEM. Ce paramètre défini à l'origine pour le câble coaxial, et aussi important pour les câbles en paires torsadées et les composants blindés. Les spécifications pour l'impédance de transfert sont décrites dans la norme européenne EN50173-1:2002. La méthode d'essai est définie dans la norme EN60512-25-5.

Fréquence MHz

Impédance de transfert Maximum Ω Catégorie 5 Catégorie 6 0,10 0,32 0,60 N/A N/A N/A Catégorie 7 0,05 0,16 0,30 N/A N/A N/A

Composant

EN 60512-25-5

1 16 30 100 250 600

0,10 0,32 0,60 N/A N/A N/A

N/A N/A N/A

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La procédure de test est décrite ci après : L’impédance de transfert (définie en ohms) est le rapport d’une tension sur un courant. La tension est appliquée sur les deux extrémités de l'écran. Celle-ci influence le (s) conducteur(s) interne(s), plus ou moins suivant la qualité du blindage, et il se créé un courant parasite. On mesure ce courant et calcule de cette façon l’impédance de transfert.
U Un autre paramètre est ZT = 2 I1 • l l’affaiblissement de couplage qui défini la qualité du blindage face aux signaux externes. La méthode de test est inverse, on génére un signal dans le conducteur et on mesure le signal parasite externe au travers du blindage (principe de la pince Ampèremétrique)

Ces paramètres sont à prendre en considération pour les réseaux hauts débits comme le 10 gigabit, car les bruits de fond et l'AlienNext ne sont pas encore parfaitement maitrisés.
Câble UTP FTPe S/FTP Affaiblissement de couplage 60 dB 80 dB 90 dB

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Principes de mise à la terre

Les principes fondamentaux pour obtenir une bonne qualité de terre ne sont pas toujours réalisables et quelquefois même contradictoires. Par exemple, dans un hôpital il faut obligatoirement un régime de neutre IT de façon à éviter les coupures intempestives de courant (notamment dans les blocs opératoires), et ce régime de neutre n’est pas compatible avec une bonne qualité de masse et de terre, du fait de l’impédance entre le neutre et la terre. Aprés l’apparition du premier défaut le régime IT bascule en TT ou TN suivant terre et neutre communs ou séparés. Les principes sont les suivants : • réseau de masse maillé • terre commune excepté parafoudre • régimes de neutre

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4.2

Réseau de masse

D’une manière générale, un réseau de masse et de mise à la terre, peut se faire suivant deux topologies : • • Topologie en étoile Topologie “maillée”
Schéma d'interconnexion de la terre

Chemin de câbles

Borne de terre du local répartiteur

Colonne montante

Câblette 25 mm² de terre nue

De la norme EN50174, il ressort du réseau principal de masse câblé en étoile, deux configurations : - un réseau de masse isolé de la terre (Isolated bonding network) excepté à l’origine de la terre - un réseau de masse commun avec la terre (common bonding network) en différents points Une variante peut être réalisée sur ces deux types de réseau de masse (versions IBN, ou CBN), avec un maillage masse / terre plus dense, en extrémité du câblage de masse principal. A partir de cela, quatres configurations sont déclinées suivant le type de bâtiments neufs ou anciens. Le choix se faisant suivant les critères de simplicité, d’immunité, d’évolutivité et de coût. Il en ressort que la solution CBN avec un maillage dense est de loin la meilleure, mais également la plus onéreuse. D’une manière générale, il faut un réseau de masse commun le plus possible à la terre et maillé le plus possible. L’utilisation des chemins de câbles est un des moyens, pour réaliser un maillage convenable.

Courants forts

Courants faibles

Parafoudre

Tous types

Parafoudre

Comme l’indique les deux schémas ci-dessus, il est impératif d’avoir une terre commune, excepté pour la terre parafoudre

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4.3

Protection contre la foudre

Les caractéristiques de la foudre sont : • Impact extrémement fort • Courant trés élevé (jusqu’à 100.000 A) • Très haute tension La finalité d’une protection contre la foudre est de dévier le courant vers la terre au travers de de conducteurs spécifiques, particulièrement lorsque la foudre frappe directement un immeuble. L’autre problème généré par la foudre est un phénomène indirect d’interférence électromagnéique. Ce problème est aussi important à résoudre que l’impact direct de la foudre. Contre la foudre, il faut considérer : • La protection externe au bâtiment • La protection interne dans le bâtiment La protection externe consiste à définir un cheminement externe en cas d’impact de foudre sur le bâtiment. Pour des raisosn de sécurité, il est impératif d’avoir : • Des raccordements courts • Une certaine distance par rapport au bâtiment • Une section de câble élevée pour réduire la surtension

Note: La protection contre la foudre doit faire partie du système de terre équipotentielle. Sinon, en cas d’absence de para-foudre, l’impact peut endommager les matériels électroniques. De plus, à cause de la haute tension engendrée, un champ électromagnétique intense crééera des phénomènes de couplage avec les parties conductrices dans le bâtiment. Materiau Diametre Cuivre 16 mm2 Les sections minimum suivant la norme sont : Aluminium 25 mm2 Acier 50 mm2 Nota : il peut y avoir éventuellement des blocs parafoudre entre le système parafoudre et le réseau de terre équipotentiel. Ce type de composants permet de séparer les systèmes en temps normal, ce composant se déclenche en cas de foudre pour relier les deux potentiels.

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4.4

Distribution électrique

Cette partie est essentielle pour résoudre les problèmes de CEM entre la distribution électrique et les réseaux informatiques. Il y a 3 solutions de base pour la distribution électrique. On peut être en : TN, TT ou IT (Terre Neutre, Terre Terre, ou Neutre

impédant).
Les systèmes IT et TT seront utilisés pour des applications spécifiques (process industriel, blocs opératoires). Dans le domaine public et résidentiel, le système TN est utilisé. Celui-ci peut être sous-divisé en trois parties : • TN-S (Terre neutre séparé) • TN-C (Terre neutre commun) • TN-C-S (solution mixte) TN-S Dans un réseau TN-S, le neutre N et le PE (potential equivalent = terre) sont toujours différenciés. Cette solution est la meilleure en terme de CEM. On a 5 conducteurs au total (les 3 phases, le neutre et le PE).

TN-C L’autre solution consiste à utiliser un système purement triphasé, mais avec une moins bonne compatibilité CEM. On a 4 conducteurs (les 3 phases et le terreneutre PEN)

TN-C-S Il peut y avoir un conducteurPEN en début de circuit électrique (4 conducteurs par exemple à l’extérieur du bâtiment) puis il y a une séparation du conducteur N et création (mise à la terre du bâtiment) du conducteur PE.

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De plus il faut prendre en compte, la distribution électrique extérieure (généralement en triphasée) et la distribution électrique intérieure (monophasée avec équilibrage des phases à partir du triphasé). Ci dessous les trois types les plus usuels. L’objectif étant de s’affranchir des boucles de masses.
Dans le bâtiment

TNS / TNS

N

PE

PE

ceinturage de masse

Inter-bâtiments

TNS / TNS Ce type de distribution est de loin le plus efficace en matière de CEM, mais il est également le plus onéreux. La distribution monophasée s’effectuera à partir d’une phase, du neutre et du potentiel équivalent qui est relié à la terre. Les perturbations sont écoulées vers la terre par le conducteur de protection séparé (PE).

Dans le bâtiment

TNC / TNS PE

N

PE

ceinturage de masse

PEN

Inter-bâtiments

TNC / TNS Cette distribution est une variante du régime de neutre précédent TNS / TNS. Cette solution est un compromis en CEM. La distribution monophasée s’effectuera à partir d’une phase, du neutre et du potentiel équivalent qui est relié à la terre. Les perturbations sont écoulées vers la terre : - via le conducteur PE en TNC / TNS - via le conducteur neutre servant également de conducteur de protection en TNC / TNC

Dans le bâtiment

TT / TT PE

N N

PE

ceinturage de masse

TT / TT Ce type de distribution Terre / Terre n’est pas recommandée pour une bonne protection CEM.

Inter-bâtiments

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La norme EN 50174-2 définie au paragraphe 6.4.3 les recommandations suivantes : “Les différentes solutions de distribution électrique (systèmes TN-S, TN-C-S, TN-C, TT et IT) sont décrits dans la norme HD 384.3 S2. Il faut savoir qu’un conducteur simple PEN favorise les problèmes de couplage galvanique, et n’est pas considéré comme une bonne mise à la terre, en conséquence : a) Il ne doit pas y avoir de conducteur simple PEN dans un bâtiment de bureaux. b) Autant que possible, le système TN-S doit être utilisé, sauf bien sûr dans des cas spécifiques ou la continuité de service est impérative, et dans ce cas les solutions IT ou TT peuvent être utilisée. Les effets néfastes d’une mauvaise distribution éléctrique sont : • Dégradation voir destruction des alimentations internes aux équipements • Corrosion des parties métalliques • Destruction d’équipements suite à la foudre • Ecrans avec une image qui “vacillent” Nota: Ces effets sont indépendants que ce soit un système de câblage blindé ou non blindé

Conclusion: • • • • • • • Le réseau de masse et la mise à la terre sont impératifs pour la sécurité des personnes, et pour avoir une bonne conformité CEM Avec une distribution TN-S, il n’y a pas d’influence électrique sur le système de câblage Un système de câblage blindé qui est correctement installé et mis à la terre est la seule voie pour supporter les spécifications de la CEM. Les câbles avec un écran et une tresse de blindage sont les plus performants en CEM sur une large gamme de fréquence. Une bonne mise à la terre, avec des sections de câble adaptées, est nécessaire Toutes les parties métalliques doivent être prises en compte (utiliser les chemins de câbles) Un réseau de masse “maillé” est plus performant qu’un système en “étoile”.

Un système de câblage UTP ne résoud pas le problème d’une distribution électrique inadaptée. Le consultant et l’installateur doivent fournir une distribution électrique “propre” avec un réseau de masse maillé.

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5.

Installation d’un systéme de câblage blindé

Avec le réseau 10 Gigabit Ethernet sur cuivre, IEEE 802.3an, il y a des changements radicaux qui s’effectuent. Par exemple vis-à-vis d’un système de câblage blindé ou non blindé. Les valeurs ci-dessous sont basées sur un système de câblage pour un réseau 10 Gigabit. Blindé 1 min 7,4 1400 MHz Elevée Excellent 0,8 Non Blindé 1 min 8,2 500 MHz Faible Faible 1

Temps d’installation Diamètre câble (mm) Performance (MHz) Performance CEM Bruits de fond Coût

Même le niveau de prix a changé. En effet une solution non blindée pour ces fréquences élevées nécessite une technoloigie complétement différente d’une solution UTP classique. La mise en place de câbles non blindés est sensible. Si ceux-ci sont déformés durant l’installation, la symétrie des paires ne sera aussi précise, et cela peut réduire l’immunité CEM. De plus il y aura une légère désadaptation d’impédance le long du parcours du câble et donc un problème de Return Loss (qui malheureusement ne sera détecté qu’en fin d’installation lors des tests). Seule une solution Blindée garantie le bon fonctionnement du 10 Gigabit IEEE802.3an.

5.1 Prise AMPTWIST 10 Gigabit
Les prises RJ45 AMPTWIST sont performantes en transmission, pour pouvoir supporter le 10 gigabit sur paires torsadées. Elles ont un blindage total à 360° (la reprise par drain d’écran est proscrite) Elles sont conformes à la norme EN 50173-1 IS 11801, 2 éme Edition, ainsi qu’au draft Système : 25 N 1096 FPDAM 1.1 Testé De-Embedded selon ANSI/TIA/EIA 568 B2.1 ET ISO/IEC 60603-7-5 Elles ont également un certificat de conformité, fournit par un laboratoire indépendant, pour le 10 gigabit.

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Prise de format SL blindée à 360° de Cat 6-a certifiée 10 Giga composée de deux parties : • La partie arrière recevant le câble par maintien mécanique à ressort, et le corps de la prise qui intègre deux lames permettant la coupe instantanée des 8 brins. Cette prise doit accepter des fils de jauges 22 à 26 pour des câbles de diamètres de 5 à 9 mm

Prise RJ45 XG SL Cat.6a blindée. et conforme « de-embbeded Pyramid Tested »

(prise générique catégorie 6)

La prise terminale, s’adapte dans un plastron au format 45 x 45, 22,5 X 45 ou dans un boîtier en saillie ou au répartiteur, sur un panneau de brassage. Elles se raccordent avec l’outil SL. Elles iront par 2 sur un plastron incliné 45x45mm Cette prise peut être équipée d'un volet de protection de couleur et d’un repérage de la prise par un icône de couleur amovible et interchangeable

•

L’utilisation d’un outillage adapté garantira la performance de l’installation

Montage

1. Préparation du câble Dénuder sur 7 cm et retourner au moins 1cm de tresse sur la gaine. Le drain d’écran doit être enroulé autour de la tresse.

2. Presser la partie arrière pour ouvrir l’entrée du câble. Insérer celui-ci jusqu’à une reprise de masse à 360° soit assurée. Cette reprise de masse circulaire doit être effectuée précisemment pour effectuer un blindage parfait

Nota: La norme EN 50174-2 paragraphe 6.3.2 nous donne l’indication dans les dessins ci-contre : On voit bien qu’il faut un blindage à 360°.

3.

Ensuite les paires sont insérées dans le guide fils.

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4.

Puis la partie arrière est enfichée avec la partie avant.

5. L’outil assemble les deux parties de la prise, insére les fils dans les contacts. Durant cette opération les fils sont coupés automatiquement. Terminé !

D’un point de vue CEM, toutes les contraintes ont été respectées : • • • Blindage dans la masse à 360° Surface de contact élevée Interconnexion de blilndage Jack/Plug parfaite

Transfert de blindage vers la fiche modulaire Ceci est un point important. Le système doit être parfaitement fermé et « étanche » comme le montre la photo ci-contre.

La fiche modulaire est conçue pour : • • Parcours de signal courts Bllindage 360 degrés

Interface plug/Jack

La fiche modulaire (plug) est totalement entourée par la prise AMPTWIST, ceci donne un maximum de performance CEM.

Panneau de distribution La prise AMPTWIST se monte également sur les panneaux. Le contact de masse se faisant entre la prise et le panneau, Il n’y a pas de blindage additionnel à prévoir.

5.2

Raccordement du systéme de câblage à la terre

Il faut que le panneau soit relié à la masse de la baie (soit directement soit par une chainette de masse), et la baie doit être reliée à la barette de terre du local répartiteur par au moins du câble de section16². La barette de terre du local devant être reliée à la terre par du 25² minimum.

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6.

Régles de conception pour un bâtiment neuf

Pour la conception d’un nouvel immeuble de bureaux, les points suivants doivent être pris en consideration : • • • • Entrée unique des conduits externes (référence de terre) Réseau de masse en étoile maillée conforme à la norme EN 50310 Distribution électrique TN-S Système de mise à la terre équipotentiel incluant o Poutres métalliques o Façade en métal o Béton feraillé o Chemin de câbles métalliques o protection éclairage Utiliser les chemins de câbles comme “maillage” Système de câblage blindé Composants et équipements conformes EN 55022 B Composants conformes en impédance de transfert tel que définie dans la norme EN 50173-1:2002

• • • •

En utilisant les normes EN 50310 et 50174-2, le consultant sera capable de concevoir une structure avec de bonnes performances CEM à tout moment.

7.

Conclusion

En matière de CEM, un système de câblage blindé est recommandé. Contrairement aux idées préconçues, Il n’est pas plus difficile à installer qu’un système UTP. L’interaction entre la distribution électrique et le système de câblage informatique doit être étudiée avec soin. Il est recommandé d’avoir une distribution électrique en régime de neutre TN-S, le câblage blindé ne sera aucunement perturbé dans ce cas. Des effets perturbateurs voir destructeurs peuvent survenir notamment avec une terre incorrecte ou une surface non équipotentielle. Dans les domaines spécifiques que sont la recherche, le développement, les laboratoires de test, il est essentiel d’avoir une bonne CEM. L’alternative peut être un système de câblage en fibre optique. Les systèmes de câblage blindés fonctionnent depuis plusieurs décades en Europe. Ils sont compatibles avec les réseaux pouvant aller jusqu’au 10 Gigabit Ethernet. Contrairement en Amérique, les systèmes blindés apparaissent de plus en plus. Les câbles catégorie 7 doivent être utilisés pour le futur système de câblage Catégorie 6a. AMP Netconnect a plus de 20 années de savoir faire en ce domaine, et possède un parc extrémement conséquent de systèmes de câblage blindés installés au niveau mondial. ***

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