Les essais CEM (compatibilité électromagnétique) d'une machine

Pourquoi un essai CEM concerne votre machine

Une machine industrielle n’est presque jamais couverte par la seule Directive Machine. Dès qu’elle embarque des variateurs, des automates, des alimentations à découpage, des capteurs, des bus de terrain ou de la commande numérique, elle relève aussi de la réglementation sur la compatibilité électromagnétique — la CEM.

Le marquage CE apposé sur la machine ne signifie pas « conforme à la Directive Machine ». Il signifie « conforme à l’ensemble de la législation européenne qui s’applique à ce produit ».

Une machine peut ainsi relever simultanément de la Directive Machine, de la réglementation CEM et de la réglementation basse tension. Un seul marquage, plusieurs textes derrière, et une déclaration de conformité qui doit tous les énumérer.

Il faut ajouter un point que les fabricants sous-estiment : la CEM n’est pas seulement une question de bon voisinage électromagnétique. Sur une machine, une perturbation qui fait décrocher un capteur de position ou redémarrer un automate est un problème de sécurité, pas un problème de confort. C’est à ce titre que la CEM recroise la Directive Machine.

Émission et immunité : deux questions opposées

Toute la CEM tient dans deux directions de flux.

L’émission répond à la question : qu’est-ce que ma machine envoie dans son environnement ? On distingue l’émission rayonnée, propagée dans l’air, et l’émission conduite, qui repart par les câbles — alimentation en tête. Une machine trop émissive perturbe ce qui l’entoure : l’installation voisine, le réseau de l’atelier, les liaisons de communication du site.

L’immunité répond à la question inverse : comment ma machine se comporte-t-elle quand son environnement la perturbe ? On la soumet à des perturbations représentatives — champs électromagnétiques, transitoires sur les câbles, décharges électrostatiques, creux et coupures de tension — et on observe.

Le point clé de l’immunité n’est pas seulement « la machine continue-t-elle de produire », mais « la machine reste-t-elle sûre ».

Les niveaux d’émission admissibles et les niveaux d’immunité à appliquer dépendent de la norme retenue pour votre machine et de l’environnement dans lequel elle est destinée à fonctionner. Ils ne se déduisent pas d’une règle générale et ne sont pas transposables d’un produit à l’autre : ils doivent être établis au cas par cas, à partir des normes applicables à votre équipement. C’est une des toutes premières choses à figer dans un projet, avant même de contacter un laboratoire.

Ce qui se joue à la conception, pas à l’essai

Voici l’idée la plus utile de cet article : un essai CEM ne rend pas une machine compatible, il révèle si elle l’est. Quand le résultat est mauvais, la reprise est presque toujours une reprise de câblage, donc une reprise physique, coûteuse et tardive.

Les points qui décident du résultat, dans l’ordre de leur impact habituel :

• La séparation puissance / commande. Les câbles de puissance — sortie de variateur en particulier — et les câbles de signal ne cheminent pas ensemble. Ni dans la même goulotte, ni parallèlement sur plusieurs mètres, ni dans la même section d’armoire quand on peut l’éviter.
• Les reprises de blindage. Un blindage repris sur 360° au plus près de l’entrée d’armoire remplit son rôle. Un blindage repris par une queue de cochon torsadée jusqu’à un bornier ne le remplit qu’en apparence.
• Le maillage des masses. Une masse de référence commune, à faible impédance, entre l’armoire, la structure de la machine et les équipements. Les conducteurs de masse longs et fins n’existent que sur le schéma.
• Le filtrage à la source. Les composants générateurs — variateurs, alimentations à découpage, contacteurs — se traitent au plus près, pas à l’entrée générale.
• Les longueurs de câble moteur. Elles conditionnent fortement le comportement en émission conduite et rayonnée, et se figent au moment de l’implantation mécanique.
• La cohérence avec le dossier électrique. Ce qui a été mesuré doit correspondre à ce qui sera livré : un essai réalisé sur un prototype recâblé « proprement pour l’occasion » ne prouve rien sur la série.

Il vaut mieux consacrer une demi-journée de revue d’implantation avant de commander l’essai que trois semaines de reprise après un résultat négatif.

Quand le laboratoire devient nécessaire

Les vérifications CEM se prêtent mal à l’improvisation interne. Deux raisons : les moyens d’essai sont spécifiques et coûteux, et l’environnement de mesure doit être maîtrisé pour que le résultat signifie quelque chose.

Une mesure faite dans un atelier baigné par le bruit électromagnétique des machines voisines n’est pas une mesure.

En pratique, on distingue deux usages.

Les pré-essais, conduits tôt et sans prétention de valeur probante, servent à détecter les gros problèmes pendant qu’il est encore temps de recâbler. Ils sont un excellent investissement sur une machine nouvelle.

Les essais versés au dossier technique demandent un laboratoire disposant des moyens d’essai, de la compétence et de la traçabilité métrologique nécessaires. C’est ce rapport-là qui a une valeur en cas de contrôle de la surveillance du marché ou de litige — et non des relevés internes.

Le sujet du choix entre interne et laboratoire dépasse la seule CEM ; il se traite dans son ensemble.

Le cas des machines livrées en éléments et assemblées sur site

Beaucoup de machines industrielles ne sont jamais complètes en atelier. Elles sont expédiées en sous-ensembles, puis assemblées et raccordées chez le client, avec des longueurs de câble, un réseau d’alimentation et un environnement électromagnétique que le fabricant ne maîtrise pas complètement.

C’est le cas le plus délicat, et il ne se résout pas par un rapport d’essai unique.

Il se traite par une combinaison : essais sur configuration représentative, règles de câblage et d’installation imposées dans la documentation, et instructions de montage suffisamment précises pour que l’installateur ne détruise pas sur site ce qui a été démontré en atelier.

C’est aussi ce qui fait de la CEM un sujet à trancher au début du projet, dans les spécifications, et non au moment de préparer l’expédition.