Les produits électriques et électroniques modernes fonctionnent dans un environnement électromagnétique de plus en plus complexe. Les convertisseurs de puissance, moteurs, processeurs, circuits électroniques de commutation, systèmes de communication et autres équipements peuvent tous générer des perturbations électromagnétiques, tout en étant vulnérables aux perturbations produites ailleurs.
La directive 2014/30/UE, relative à la compatibilité électromagnétique, établit le cadre réglementaire européen destiné à maîtriser ces interactions.
Le principe est simple : les équipements ne doivent pas générer de perturbations électromagnétiques à des niveaux empêchant d’autres équipements de fonctionner comme prévu, et ils doivent posséder une immunité suffisante aux perturbations attendues dans leur environnement d’utilisation prévu.
La conformité CEM exige toutefois bien davantage que l’envoi d’un produit fini au laboratoire. L’architecture du produit, le routage des circuits imprimés, la mise à la terre, le blindage, les câbles, les boîtiers, le filtrage, les modes de fonctionnement, les logiciels et les conditions d’installation peuvent tous influencer le comportement électromagnétique final de l’équipement.
Parcourir cet article
Découvrez le champ de la CEM, les exigences essentielles, les émissions, l’immunité, les normes, les essais, les installations fixes, l’évaluation de conformité, la documentation et le marquage CE.
Comprendre la directive CEM
La compatibilité électromagnétique décrit l’aptitude d’un équipement à fonctionner de manière satisfaisante dans son environnement électromagnétique sans introduire de perturbations électromagnétiques intolérables pour les autres équipements de cet environnement.
La directive 2014/30/UE établit des exigences destinées à garantir un environnement électromagnétique acceptable sur le marché européen.
Émissions électromagnétiques
Les équipements ne doivent pas générer de perturbations électromagnétiques au-delà de niveaux empêchant les équipements radio, de télécommunication ou autres de fonctionner comme prévu.
Immunité électromagnétique
Les équipements doivent posséder une immunité suffisante aux perturbations attendues pour fonctionner sans dégradation inacceptable de leur utilisation prévue.
Équipements, appareils et installations fixes
Une classification correcte est fondamentale, car la directive distingue les appareils et les installations fixes.
Appareils
Un dispositif fini ou un ensemble mis à disposition comme unité fonctionnelle unique destinée à l’utilisateur final et susceptible de générer des perturbations électromagnétiques ou d’être affecté par celles-ci.
Installation fixe
Une combinaison particulière d’appareils et, le cas échéant, d’autres dispositifs, assemblés, installés et destinés à être utilisés de façon permanente à un emplacement prédéfini.
Les appareils typiques comprennent l’électronique de puissance, les contrôleurs industriels, les produits électriques domestiques, les équipements d’éclairage, les variateurs, les alimentations électriques, les équipements de laboratoire, les systèmes de commande électroniques et de nombreux autres produits électriques ou électroniques.
Les installations fixes peuvent comprendre les sites industriels, les lignes de production, les installations électriques, les systèmes de bâtiments et d’autres combinaisons permanentes d’équipements.
Les exigences essentielles de CEM
L’annexe I de la directive 2014/30/UE établit deux exigences fondamentales applicables aux équipements.
01 · Maîtriser les perturbations électromagnétiques
Les équipements doivent être conçus et fabriqués de sorte que les perturbations électromagnétiques qu’ils génèrent ne dépassent pas le niveau au-delà duquel les équipements radio, de télécommunication ou autres ne peuvent fonctionner comme prévu.
02 · Fournir une immunité adéquate
Les équipements doivent avoir une immunité suffisante aux perturbations électromagnétiques attendues dans leur utilisation prévue pour fonctionner sans dégradation inacceptable.
Cela signifie que la conformité CEM ne s’établit pas uniquement par la mesure des émissions. L’immunité est tout aussi importante.
L’évaluation CEM commence avant le laboratoire
Le fabricant doit effectuer une évaluation de compatibilité électromagnétique fondée sur les phénomènes électromagnétiques pertinents et tenant compte des conditions normales de fonctionnement prévues.
Lorsque l’appareil peut fonctionner dans différentes configurations, l’évaluation doit établir la conformité de configurations représentatives de son utilisation prévue.
Conception des circuits imprimés
Le routage des pistes, les chemins de retour, les boucles à haute fréquence et le placement des composants peuvent influencer fortement les performances CEM.
Mise à la terre et liaisons équipotentielles
Une mauvaise architecture de mise à la terre peut augmenter les émissions et réduire l’immunité aux perturbations externes.
Blindage
Les boîtiers, blindages de câbles et interfaces de liaison peuvent maîtriser l’énergie électromagnétique rayonnée.
Filtrage
Le filtrage de puissance et des signaux peut réduire les perturbations conduites entrant dans le produit ou en sortant.
Câbles et interfaces
La longueur, le cheminement et la terminaison des câbles ainsi que la conception des connecteurs peuvent fortement affecter les émissions et l’immunité.
Modes de fonctionnement
Les fréquences de commutation, l’activité du processeur, les charges et les modes logiciels doivent être pris en compte pour identifier les conditions d’essai représentatives.
Normes harmonisées et présomption de conformité
Les normes européennes harmonisées fournissent aux fabricants des spécifications techniques et des méthodes d’essai pour démontrer la conformité aux exigences essentielles de CEM pertinentes.
Les équipements conformes aux normes harmonisées applicables, ou à leurs parties pertinentes, dont les références ont été publiées au Journal officiel de l’Union européenne bénéficient d’une présomption de conformité aux exigences essentielles couvertes par ces normes.
Normes de produit
Les normes rédigées pour des produits ou types d’équipements particuliers peuvent établir des limites CEM, des méthodes d’essai et des critères de performance.
Normes de famille de produits
Elles concernent des groupes de produits apparentés présentant des caractéristiques et des environnements CEM similaires.
Normes génériques
Les normes génériques de CEM peuvent être pertinentes lorsqu’aucune norme appropriée propre au produit ou à sa famille n’est disponible.
Normes fondamentales de CEM
Les normes fondamentales établissent souvent des techniques d’essai, une instrumentation et des phénomènes électromagnétiques spécifiques utilisés par d’autres normes.
Essais CEM : émissions et immunité
Le programme réel d’essais CEM dépend de l’équipement, des normes applicables, des interfaces, de l’environnement électromagnétique et de l’utilisation prévue.
| Domaine typique d’évaluation | Ce qu’il évalue |
|---|---|
| Émissions rayonnées | Énergie électromagnétique rayonnée par l’équipement dans son environnement. |
| Émissions conduites | Perturbations conduites par l’alimentation ou d’autres interfaces concernées. |
| Immunité aux radiofréquences rayonnées | Aptitude de l’équipement à continuer de fonctionner lorsqu’il est exposé à des champs électromagnétiques. |
| Immunité aux radiofréquences conduites | Résistance aux perturbations RF couplées sur les câbles et les ports. |
| Décharges électrostatiques | Comportement lors d’une exposition à des décharges électrostatiques. |
| Transitoires électriques rapides | Résistance aux perturbations transitoires rapides répétitives sur les ports concernés. |
| Ondes de choc | Aptitude à résister aux perturbations transitoires de forte énergie applicables. |
| Creux de tension et interruptions | Comportement de l’équipement pendant les perturbations spécifiées de la tension d’alimentation. |
| Champs magnétiques à la fréquence du réseau | Immunité aux phénomènes de champ magnétique lorsqu’ils sont pertinents pour le produit. |
Tous les essais ci-dessus ne s’appliquent pas à tous les produits. La norme applicable au produit, les ports, l’environnement prévu et l’évaluation des risques déterminent le programme approprié.
Exigences particulières pour les installations fixes
Les installations fixes font l’objet d’un traitement particulier dans la directive CEM, car leur comportement électromagnétique peut dépendre de la combinaison, de l’installation et de la disposition physique de plusieurs équipements.
Bonnes pratiques d’ingénierie
Les installations fixes doivent être installées selon les bonnes pratiques d’ingénierie et en respectant les informations relatives à l’utilisation prévue de leurs composants.
Conformité documentée
Les bonnes pratiques d’ingénierie appliquées doivent être documentées, et la documentation conservée pour inspection tant que l’installation reste en fonctionnement.
Les appareils mis sur le marché et susceptibles d’être incorporés dans une installation fixe restent normalement soumis aux dispositions applicables aux appareils.
La directive prévoit toutefois un régime spécifique pour les appareils destinés uniquement à être incorporés dans une installation fixe donnée et qui ne sont pas autrement mis à disposition sur le marché. Dans ce cas, la documentation doit identifier l’installation fixe, ses caractéristiques CEM et les précautions nécessaires à l’incorporation.
Module A ou module B suivi du module C
La directive 2014/30/UE propose aux fabricants deux voies d’évaluation de conformité pour les appareils.
Voie 1 · Module A
Contrôle interne de la production. Le fabricant effectue l’évaluation CEM, établit la documentation technique et déclare sous sa seule responsabilité que l’appareil satisfait aux exigences applicables.
Voie 2 · Module B + module C
Examen UE de type par un organisme notifié, suivi de la conformité au type sur la base du contrôle interne de la production.
Classer
Définir l’appareil, l’utilisation prévue et l’environnement électromagnétique.
Évaluer
Identifier les phénomènes électromagnétiques et les exigences pertinents.
Choisir la voie
Déterminer le module A ou le module B suivi du module C.
Tester
Produire des preuves appropriées d’émissions et d’immunité.
Documenter
Rassembler l’évaluation CEM et la documentation technique.
Contrôler la production
Garantir que les appareils fabriqués restent conformes.
Déclarer
Préparer la déclaration UE de conformité.
Marquer CE
Apposer le marquage CE avant la mise sur le marché de l’appareil.
Constituer la documentation technique CEM
La documentation technique doit permettre d’évaluer l’appareil au regard des exigences CEM applicables et contenir une analyse et une évaluation adéquates des risques.
Déclaration UE de conformité et marquage CE
Une fois que la procédure choisie d’évaluation de conformité démontre que l’appareil satisfait aux exigences applicables, le fabricant établit la déclaration UE de conformité et appose le marquage CE.
Le marquage CE doit être apposé de manière visible, lisible et indélébile sur l’appareil ou sa plaque signalétique. Lorsque la nature de l’appareil ne le permet pas, la directive prévoit le marquage sur l’emballage et les documents d’accompagnement.
Les appareils doivent également être accompagnés d’informations sur les précautions particulières requises lors de l’assemblage, de l’installation, de la maintenance ou de l’utilisation pour garantir le maintien de la conformité.
Lorsque la conformité aux exigences essentielles n’est pas assurée en zone résidentielle, l’appareil doit porter une indication claire de cette restriction d’utilisation et, le cas échéant, l’emballage également.
Défaillances courantes de conformité CEM
| Problème courant | Pourquoi il compte |
|---|---|
| Tester un seul mode de fonctionnement | La configuration testée peut ne pas représenter la condition normale de fonctionnement produisant les émissions les plus fortes ou présentant la plus grande sensibilité. |
| Sélection d’une norme CEM incorrecte | Les limites, phénomènes ou hypothèses environnementales peuvent ne pas correspondre au produit réel. |
| Tester un prototype non représentatif | Le matériel de production, les câbles, les alimentations ou les logiciels peuvent se comporter différemment. |
| Ignorer la configuration des câbles | Le type, la longueur, le blindage et le cheminement des câbles peuvent modifier sensiblement les performances CEM. |
| Modifications tardives du boîtier ou du circuit imprimé | Les modifications effectuées après les essais peuvent invalider les preuves CEM précédentes. |
| Présumer que la conformité des composants prouve celle du système | Des composants marqués CE ne rendent pas automatiquement l’appareil complet conforme à la CEM. |
| Instructions d’installation incomplètes | Les précautions requises de mise à la terre, de blindage ou de câblage peuvent ne pas être mises en œuvre par l’utilisateur. |
| Absence de stratégie CEM pour l’installation fixe | Des équipements individuellement conformes peuvent néanmoins créer des interférences au niveau du système après installation. |
Des essais CEM à la compatibilité électromagnétique intégrée à la conception
Un programme CEM réussi commence bien avant les essais formels. Les fabricants les plus efficaces traitent la compatibilité électromagnétique comme une exigence de conception dès les premières étapes du développement du produit.
La stratégie de mise à la terre, l’architecture des circuits imprimés, le blindage, le filtrage, les câbles, la construction du boîtier, le fonctionnement logiciel et l’environnement d’installation prévu doivent faire partie d’une même stratégie de conformité.
La question du laboratoire
Le produit représentatif a-t-il satisfait aux exigences applicables des essais d’émissions et d’immunité ?
La question de conformité
Le fabricant peut-il démontrer que l’appareil commercialisé satisfait aux exigences essentielles de CEM dans toutes ses configurations et conditions de fonctionnement prévues ?