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IEC 61000-4-8 : immunité magnétique, niveaux 1 à 30 A/m

Guide - Immunite EMC basse fréquence

L'essai IEC 61000-4-8 vérifie l'immunité au champ magnétique 50/60 Hz avec une bobine d'induction étalonnée : quatre niveaux de sévérité de 1 à 30 A/m (plus le niveau X), appliqués sur trois axes orthogonaux, avec le seul critère A, parce que le phénomène est permanent dans l'environnement réel. Le champ produit par les transformateurs, les moteurs, les armoires de distribution et les chargeurs de forte intensité pénètre les boîtiers et se couple aux PCB. EN 55035 (multimédia), EN 55024 (équipements informatiques) et surtout EN 60601-1-2 (médical, avec exigence 30 A/m pour les environnements de soins critiques) référencent cet essai. Cette page expose le cadre normatif (édition 2.0 de 2009), les niveaux de sévérité, la géométrie des bobines d'induction, la procédure d'essai sur les trois axes orthogonaux, le critère A unique, l'articulation avec IEC 61000-4-9 (champ impulsionnel) et 4-10 (champ oscillatoire amorti), et les pièges de campagne.

En résumé :

  • Cinq niveaux de sévérité : 1, 3, 10 et 30 A/m plus le niveau X ; un mode courte durée ajoute 100 ou 300 A/m (1 à 3 s, ou 1 à 10 cycles réseau) aux niveaux 3 et 4.
  • Trois orientations orthogonales obligatoires, par rotation de l'EUT à 90 degrés ou par bascule de l'orientation de la bobine.
  • Le critère A est le seul accepté pour le champ continu ; le critère B est admissible pour le mode courte durée selon la norme produit.
  • EN 60601-1-2 exige 30 A/m pour l'environnement de soins professionnel (USI, CCU, blocs opératoires) ; EN 55035 demande 1 ou 3 A/m.

Pourquoi un essai d'immunité magnétique basse fréquence

Section intitulée « Pourquoi un essai d'immunité magnétique basse fréquence »

La compatibilité électromagnétique distingue trois grandes familles de phénomènes selon leur signature spectrale: les champs et courants haute fréquence (essais radies et conduits au-dessus de 150 kHz), les transitoires rapides (ESD, EFT, surge), et les champs basse fréquence proches du réseau électrique. La dernière famille est celle traitée par IEC 61000-4-8 et ses voisines 4-9 et 4-10.

Le champ magnétique a 50 ou 60 Hz est présent partout ou circule un courant alternatif important: une cellule de transformateur de distribution genere typiquement 5 a 50 A/m a 1 mètre de distance, un moteur de 10 kW produit 1 a 5 A/m a la même distance, une armoire d'automatisme avec bus de jeu de barres atteint 10 a 30 A/m a 0,5 mètre. Ces niveaux ne sont pas hypothétiques: ils correspondent a l'environnement réel d'un équipement industriel ou medical installe a proximité immédiate de l'infrastructure électrique.

Pourquoi un champ basse fréquence perturbe l'électronique

Section intitulée « Pourquoi un champ basse fréquence perturbe l'électronique »

A 50 Hz, la longueur d'onde est de 6000 km. Aucun couplage par antenne ou par cavite résonnante n'est en jeu. Les mécanismes de couplage sont quasi-statiques. Le champ magnétique penetre directement les boîtiers métalliques par les ouvertures (grilles d'aération, fentes de ventilation, joints non continus), parce que la profondeur de peau dans l'acier doux a 50 Hz est de l'ordre de 0,8 mm: une tôle de 1 mm attenue de quelques décibels seulement.

Une fois a l'intérieur du boîtier, le champ se couple aux boucles de courant des PCB. Une boucle de 10 cm carres exposée a un champ de 10 A/m a 50 Hz capte une force électromotrice de l'ordre de 50 microvolts crête, ce qui parait peu mais suffit a perturber un capteur de mesure 24 bits, un amplificateur audio en classe AB, un capteur a effet Hall, ou la commutation d'un relais sensible. Les écrans CRT historiques étaient les premières victimes (déviation du faisceau visible a 1 A/m), mais le sujet reste actuel pour les microscopes électroniques, les balances de précision, les amplificateurs de signal biomédical, et les capteurs de courant resitifs.

L'édition en vigueur est IEC 61000-4-8 Ed 2.0:2009, qui remplace l'édition 1.0 de 1993 et son amendement 1 de 2000. L'édition 2.0 a precise la géométrie des bobines acceptables, étendu le domaine de fréquence (jusqu'a 16,67 Hz pour le ferroviaire et 400 Hz pour l'avionique en complément des 50 et 60 Hz réseau), et clarifie le critère de performance.

Norme produitNiveau exigeCritereJustification
EN 55035 (multimédia)1 A/m (résidentiel) ou 3 A/m (commercial)AEquipements audio, vidéo, IT grand public
EN 55024 (équipements IT, historique pre-CISPR 35)1 A/mAEquipements informatiques de bureau
EN 61000-6-1 (résidentiel générique)3 A/mANorme générique résidentiel-commercial
EN 61000-6-2 (industriel générique)30 A/mAIndustriel sévère
EN 60601-1-2 (medical)3 A/m générique, 30 A/m USI/CCU/blocsASoins critiques, proximité IRM et défibrillateurs
EN 50121-4 (ferroviaire fixe)30 A/m a 16,67 Hz et 50 HzASous-stations de traction

EN 60601-1-2 est la norme qui pousse le plus loin l'exigence en 30 A/m, parce que les environnements de soins critiques cumulent plusieurs sources: transformateurs d'alimentation patient, défibrillateurs, IRM portatifs, lits a moteur, pompes a perfusion. Un équipement de monitoring patient mal protege peut afficher des artefacts ECG ou des derives de SpO2 a proximité d'un de ces équipements, avec un risque clinique direct.

L'essai standard utilise la fréquence du réseau électrique local: 50 Hz en Europe et dans la plupart du monde, 60 Hz en Amerique du Nord et au Japon (partiellement). La norme couvre également, en option spécifiée par la norme produit:

  • 16,67 Hz pour le matériel embarque ferroviaire 15 kV (Allemagne, Autriche, Suisse, Suede, Norvege).
  • 400 Hz pour le matériel embarque avionique et militaire alimente sur réseau 400 Hz.
  • DC dans certaines normes produit spécifiques (instrumentation magnétiquement sensible), bien que IEC 61000-4-8 lui-même se limite au courant alternatif.

Voir le glossaire pour les sigles EMC referenc, et Tests CE pour le cadre EMC général en UE.

La norme définit cinq niveaux de sévérité. Le niveau applicable est fixe par la norme produit.

NiveauIntensite de champ continuNiveau de courte duréeEnvironnement typique
11 A/m-Residentiel eloigne des sources industrielles
23 A/m-Residentiel et commercial typique
310 A/m100 A/m (1 a 3 s)Industriel modere
430 A/m300 A/m (1 a 3 s)Industriel sévère, soins critiques médicaux
XSpecifie par la norme produitSpecifieCas particulier

Le niveau de courte durée (colonne 3) s'applique en complément du champ continu pour les niveaux 3 et 4, et simule les phénomènes transitoires associes a un court-circuit ou un démarrage moteur. Il porte sur une durée de 1 a 3 secondes ou, dans une variante, 1 a 10 cycles de la fréquence (20 a 200 ms a 50 Hz).

Pour un produit certifie EN 55035 grand public, l'exigence est typiquement 1 A/m: niveau permissif, atteignable sans précaution particuliere. Pour un produit industriel certifie EN 61000-6-2, l'exigence monte a 30 A/m: il faut alors intégrer des considérations de blindage magnétique, d'orientation des boucles sensibles, et de filtrage sur les capteurs analogiques. Pour un dispositif medical destine aux soins critiques (EN 60601-1-2 en environnement professionnel de santé), le 30 A/m s'impose et exige une architecture robuste des le PCB.

Une campagne IEC 61000-4-8 mobilise un générateur a fréquence réseau de forte puissance, une bobine d'induction calibrée, et un système de positionnement de l'EUT.

Le générateur fournit un courant alternatif a la fréquence d'essai (50, 60, 16,67 ou 400 Hz selon la spécification produit). Pour produire 30 A/m au centre d'une bobine 1 m x 1 m, il faut typiquement faire circuler 24 a 30 A dans une bobine a une spire, ou quelques ampères seulement dans une bobine a 10 spires. La puissance reactive requise est faible (la bobine est presque purement inductive), mais la stabilité en fréquence et l'absence d'harmoniques sont controlees. Un THD inférieur a 8 % est exige par la norme. Les fabricants de reference sont EM TEST (modeles MIG 5060 et MIG OS6), Teseq/Ametek (modeles ECOS et NSG 1007).

Trois géométries sont spécifiées:

  • Bobine simple carrée 1 m x 1 m, a une spire d'épaisse section, montée sur un cadre non magnétique. Constante d'étalonnage typique: 0,87 A/m par ampere injecte au centre.
  • Bobine simple rectangulaire 1 m x 2,6 m, pour des EUT plus grands. Constante différente, fournie par le constructeur.
  • Bobines d'Helmholtz a deux éléments, deux bobines parallèles séparées par leur rayon, produisant un champ très uniforme dans le volume central. Plus precise mais plus encombrante.

La bobine fait l'objet d'un certificat d'étalonnage annuel qui fournit la cartographie du champ a l'intérieur de son volume utile (typiquement les 50 % centraux du volume englobant), avec la tolérance d'uniformité spécifiée par la norme (plus ou moins 3 dB).

+-------------------------------+
| Bobine d'induction (1 spire) |
| geometrie 1 m x 1 m |
| |
| +-------------------+ |
| | | |
| | EUT en marche | |
| | centre dans le | |
| | volume uniforme | |
| | | |
| +-------------------+ |
| | |
| | rotations 90 deg |
| | X, Y, Z |
| v |
+-------------------------------+
| |
| |
+------------+ |
| Generateur | |
| 50/60 Hz | |
| I = 0 a 30A| |
+------------+ |
| |
+--- GRP ---+
|
Earth
Orientations a tester (3 axes orthogonaux):
X horizontal Y horizontal Z vertical
[EUT] [EUT pivote 90deg] [EUT pivote 90deg]

L'EUT est pose sur une table en bois non conductrice ou sur un support non magnétique, centre dans le volume uniforme de la bobine. La salle d'essai doit être éloignée des sources de champ ambiant supérieures a 1 A/m, ce qui exclut une proximité immédiate avec des transformateurs HT-BT ou des armoires de distribution non blindees. Le rapport mesure et consigne le champ ambiant avant et apres l'essai.

L'EUT execute son logiciel applicatif typique pendant l'essai. Un équipement medical de monitoring affiche une trace ECG simulée; un capteur industriel envoie ses mesures sur le bus; une passerelle réseau pousse un flux de paquets. La configuration d'observation doit permettre de détecter une dégradation, même transitoire.

Comment se déroule l'essai ? Les trois axes orthogonaux

Section intitulée « Comment se déroule l'essai ? Les trois axes orthogonaux »

L'essai consiste a appliquer le champ a l'intensité spécifiée, dans les trois orientations orthogonales successivement, avec observation de l'EUT pendant et apres chaque séquence.

Pour un essai au niveau 4 (30 A/m), la procédure est:

  1. Stabilisation de l'EUT. L'EUT est mis en marche, son logiciel applicatif execute, et l'observation est vérifiée comme nominale pendant au moins 1 minute.
  2. Orientation 1 (X horizontal). Le champ est établi a 30 A/m, maintenu pendant 1 a 3 secondes apres stabilisation, puis coupe. L'observation est vérifiée pendant et apres.
  3. Rotation de 90 degrés. L'EUT est pivote autour d'un axe vertical pour exposer l'axe Y a la direction du champ.
  4. Orientation 2 (Y horizontal). Répétition du cycle: champ établi, maintenu, coupe, observation.
  5. Rotation de 90 degrés autour d'un axe horizontal. L'EUT est bascule pour exposer l'axe Z (vertical) a la direction du champ.
  6. Orientation 3 (Z vertical). Répétition du cycle.

Une variante répandue: au lieu de pivoter l'EUT, on pivote la bobine ou on utilise un système a trois bobines orthogonales et on commute l'excitation entre elles. Le résultat physique est équivalent.

Quand la norme produit specifie le niveau de courte durée (niveau 3 ou 4), une seconde séquence est ajoutée apres la séquence continue: le champ est applique a l'amplitude transitoire (100 ou 300 A/m) pendant 1 a 3 secondes, ou pendant 1 a 10 cycles de la fréquence réseau (20 a 200 ms a 50 Hz), selon la spécification produit. Cette modalité simule un court-circuit a proximité ou un démarrage de moteur de forte puissance.

L'observateur verifie la fonction principale de l'EUT pendant chaque application du champ et pendant les 1 a 3 secondes qui suivent la coupure. La présence d'une dégradation, même brève, est consignée avec l'orientation, le niveau, et la nature de l'observation (perte de communication, artefact sur la mesure, derive d'une sortie analogique).

Contrairement aux essais transitoires (ESD, EFT, surge) ou les critères B (récupération automatique) et C (récupération par intervention utilisateur) sont admissibles selon la criticité de la fonction, IEC 61000-4-8 n'admet que le critère A pour les phénomènes continus.

L'argument est physique. Le champ magnétique a fréquence industrielle n'est pas un transitoire dans l'environnement réel: un équipement installe a proximité d'un transformateur reste expose en permanence pendant des annees. Une dégradation temporaire en laboratoire deviendrait une dégradation permanente sur site, donc une perte de fonction durable. Le critère A est alors le seul coherent.

Le mode de courte durée (niveaux 3 et 4 avec 100 ou 300 A/m pendant 1 a 3 secondes ou 1 a 10 cycles) peut accepter le critère B selon la norme produit, parce qu'il simule un transitoire (court-circuit, démarrage moteur) qui n'est pas permanent. EN 61000-6-2 par exemple specifie critère A pour le 30 A/m continu et critère B pour le 300 A/m de courte durée.

Trois essais IEC 61000-4-x couvrent les phénomènes magnétiques. Leur articulation est présentée ci-dessous.

EssaiPhenomene simuleNiveauxDureeCritereNorme produit typique
IEC 61000-4-8Champ magnétique continu a fréquence réseau (50/60 Hz)1 a 30 A/mContinu, 1 a 3 sAEN 55035, EN 60601-1-2, EN 61000-6-2
IEC 61000-4-9Champ magnétique impulsionnel (coup de foudre proche, court-circuit)100 a 1000 A/m crêteImpulsion 6,4/16 microsecondesBEN 61000-6-5 (postes électriques), EN 61000-6-2
IEC 61000-4-10Champ magnétique oscillatoire amorti (commutation HT)10 a 100 A/m crêteOscillation 100 kHz ou 1 MHzBEN 61000-6-5, EN 61000-6-2 industriel sévère

L'essai 4-9 simule l'effet magnétique d'un courant de défaut très eleve (court-circuit en distribution, decharge atmosphérique proche). L'impulsion a un front de 6,4 microsecondes et une demi-largeur de 16 microsecondes, avec un pic jusqu'a 1000 A/m au niveau 5. Le critère B est applicable parce que le phénomène est transitoire par nature. Concerne essentiellement les équipements installes en poste électrique haute tension et les équipements industriels en environnement sévère.

L'essai 4-10 simule l'effet de la commutation d'un disjoncteur ou d'un sectionneur en haute tension, qui genere une oscillation amortie a 100 kHz ou 1 MHz. Pic 100 A/m au niveau 5. Critère B applicable. Concerne aussi essentiellement les équipements de poste électrique et certains équipements industriels.

Pour les essais EMC voisins, voir ESD selon IEC 61000-4-2, Surge et burst selon IEC 61000-4-5 et 4-4, et Creux et coupures secteur selon IEC 61000-4-11.

Le cas medical: 30 A/m en environnement de soins critiques

Section intitulée « Le cas medical: 30 A/m en environnement de soins critiques »

EN 60601-1-2 est la norme qui formalise le niveau le plus eleve pour IEC 61000-4-8. La table 9 de EN 60601-1-2:2015 (et son amendement A1:2021) specifie:

  • 3 A/m pour les équipements destines a l'environnement de soins a domicile (Home Healthcare Environment).
  • 30 A/m pour les équipements destines a l'environnement professionnel de santé (Professional Healthcare Facility Environment), qui inclut les unités de soins intensifs (USI), les unités de soins cardiaques (CCU), les blocs opératoires, les salles d'imagerie, et les zones a proximité d'IRM.

Le critère de performance applique a chaque fonction de l'équipement medical resulte d'une analyse de risque clinique selon ISO 14971. Si la perte de fonction sous champ magnétique peut causer un dommage patient (arrêt d'une pompe a perfusion, derive d'un moniteur ECG en USI, perte d'une fonction d'alarme), le critère applicable est A sans alternative possible. La justification figure dans le dossier de gestion des risques et dans le rapport d'essai.

Trois sources principales generent des champs significatifs en milieu hospitalier de soins critiques:

  • Les IRM, qui produisent des champs statiques de l'ordre du tesla (10 millions de A/m localement), avec des gradients qui s'étendent dans les locaux adjacents. Le champ a 50 Hz couple a la magnétisation peut atteindre 10 a 50 A/m a 2 ou 3 mètres de l'aimant.
  • Les défibrillateurs et les bistouris électriques HF en bloc opératoire, qui generent des champs transitoires forts captures par les équipements voisins.
  • Les alimentations médicales de forte puissance pour les lits motorises, les pompes a perfusion en parallèle, et les chariots de réanimation, qui produisent des champs cumules a 50 Hz.

L'exigence 30 A/m de EN 60601-1-2 est dimensionnée pour garantir le fonctionnement d'un équipement vital dans cet environnement cumule.

Six erreurs reviennent dans les rapports d'échec au premier passage de l'essai 4-8.

  1. Positionnement de l'EUT hors du volume uniforme. La bobine produit un champ uniforme dans seulement les 50 % centraux de son volume englobant, avec une tolérance de plus ou moins 3 dB. Un EUT pose en bord de bobine reçoit un champ plus faible que prévu, et le laboratoire peut conclure a tort que l'EUT est conforme. La verification a posteriori (par sonde de champ traceable) revele l'erreur. Le plan d'essai doit spécifier le positionnement et le rapport doit le photographier.

  2. Une des trois orientations omise. Le piege classique sur les EUT poses a plat est d'oublier l'axe vertical, qui demande une rotation a 90 degrés autour d'un axe horizontal pas toujours pratique. Tester X et Y horizontaux sans Z fait passer un EUT qui aurait echoue sur Z. Le rapport doit photographier les trois rotations.

  3. Bobine étalonnage périmée. La constante d'étalonnage de la bobine (A/m par ampere) derive si le cadre se deforme, si la spire est légèrement déplacée, ou si une masse magnétique a proximité a ete ajoutée. La calibration annuelle est obligatoire, et la verification de l'absence de masse ferromagnétique a moins de 2 mètres est documentee.

  4. EUT en veille ou hors mode nominal. Un équipement teste en veille execute peu de fonctions sensibles, et passe souvent trivialement. Le plan d'essai doit spécifier le mode opérationnel (boucle de mesure, capture ECG simulée, transmission réseau active) et le critère d'observation.

  5. THD du générateur eleve. Un générateur avec THD supérieur a 8 % injecte des harmoniques (150, 250, 350 Hz...) qui se couplent différemment des 50 Hz purs. La norme exige THD < 8 % au courant nominal. La mesure se fait avant la campagne et figure au rapport.

  6. Champ ambiant non mesure. La salle d'essai doit avoir un champ ambiant inférieur a 1 A/m (10 % du niveau le plus bas testable). Un local a proximité d'un transformateur de distribution non blindée peut dépasser cette valeur. La mesure du champ ambiant avant et apres essai est obligatoire et figure au rapport. Voir Pieges CE pour les anomalies de rapport EMC en général.

Conception robuste au champ magnétique basse fréquence

Section intitulée « Conception robuste au champ magnétique basse fréquence »

La conformité 4-8, surtout au niveau 30 A/m, se decide en amont par la conception du PCB et du boîtier.

Toute boucle de courant fermée dans un PCB capte une force électromotrice proportionnelle a la surface, a l'intensité du champ, et a la fréquence. A 50 Hz et 30 A/m, une boucle de 100 cm carres capte 80 microvolts crête. Réduire la surface de boucle (routage retour de masse au plus pres du signal aller, plan de masse continu) réduit proportionnellement la tension parasite induite.

Les composants a fort facteur de couplage magnétique (bobines de relais, transformateurs de mesure, capteurs a effet Hall, microphones a bobine mobile) ont une direction sensible. Orienter ces composants pour que leur axe sensible soit perpendiculaire a l'orientation la plus probable du champ extérieur réduit le couplage. Cette optimisation cible un axe spécifique, mais l'essai a 3 axes orthogonaux verifie que l'EUT survit dans toute orientation.

Les boîtiers acier doux atténuent peu a 50 Hz (profondeur de peau 0,8 mm, atténuation de quelques dB par millimetre). Pour un blindage significatif, des matériaux a haute perméabilité magnétique sont nécessaires: mumetal, permalloy, ferrites a basse fréquence. Un blindage en mumetal de 0,5 mm peut atteindre 30 a 40 dB d'atténuation a 50 Hz, mais le matériau est cher, fragile (les contraintes mécaniques dégradent la perméabilité), et perd ses propriétés apres pliage si non recuit. Une enveloppe complete en mumetal est typiquement réservée aux instruments de mesure de très haute précision (microscopes électroniques, magnétomètres SQUID).

Sur les capteurs analogiques, un filtre passe-bas avec fréquence de coupure inférieure a 50 Hz attenue le signal parasite induit. Sur les mesures ECG ou audio, un filtre coupe-bande (notch filter) a 50 Hz est standard. Au niveau logiciel, une moyennage sur des fenetres de 20 ms ou 40 ms (un ou deux périodes 50 Hz) éliminera la composante magnétique residuelle.

  • IEC 61000-4-8 Ed 2.0:2009 evalue l'immunité a un champ magnétique continu a la fréquence du réseau (50 Hz ou 60 Hz typiquement, jusqu'a 16,67 ou 400 Hz pour les applications spéciales).
  • Cinq niveaux de sévérité: 1 A/m (résidentiel eloigne), 3 A/m (résidentiel/commercial), 10 A/m (industriel modere), 30 A/m (industriel sévère et soins critiques médicaux), X (specifie produit). Un mode de courte durée existe en complément aux niveaux 3 et 4 (100 ou 300 A/m pendant 1 a 3 secondes ou 1 a 10 cycles).
  • Trois orientations orthogonales obligatoires: l'EUT est teste dans chacune des trois directions X, Y, Z, soit par rotation de l'EUT, soit par commutation de bobines orthogonales.
  • Critere A unique pour le champ continu, parce que le phénomène est permanent dans le monde réel. Le critère B est admissible pour le mode de courte durée selon la norme produit.
  • EN 60601-1-2 exige 30 A/m pour les dispositifs médicaux destines a l'environnement professionnel de santé (USI, CCU, blocs opératoires, proximité IRM), avec critère A sur les fonctions critiques justifie par l'analyse de risque clinique ISO 14971.
  • IEC 61000-4-9 et 4-10 complètent la famille magnétique: 4-9 pour le champ impulsionnel (coup de foudre, court-circuit), 4-10 pour le champ oscillatoire amorti (commutation HT). Tous deux acceptent le critère B.
  • La robustesse vient de la conception: réduction des boucles de courant sensibles, orientation des composants a fort couplage magnétique, blindage en mumetal pour les cas extrêmes, filtrage passe-bas et notch 50 Hz sur les capteurs sensibles.

Pour la mise en pratique en certification, voir Tests CE pour le cadre EMC en UE, Tests RED pour les essais radios complémentaires, et le glossaire pour les sigles EMC.

Sources & références

  1. IEC 61000-4-8 Ed 2.0:2009, essai d'immunité au champ magnétique a fréquence industrielle , IEC webstore.iec.ch/publication/4189
  2. EN 60601-1-2:2015+A1:2021, dispositifs médicaux, compatibilité électromagnétique , IEC webstore.iec.ch/publication/67383
  3. EN 55035:2017+A11:2020, équipements multimedias, immunité électromagnétique , CENELEC standards.cencenelec.eu/dyn/www/f?p=205:110:0::::FSP_PROJECT,FSP_ORG_ID:67027,1258635
  4. EN 55024:2010+A1:2015, équipements de traitement de l'information, immunité , CENELEC standards.cencenelec.eu/dyn/www/f?p=205:110:0::::FSP_PROJECT,FSP_ORG_ID:35375,25
  5. IEC 61000-4-9 Ed 2.0:2016, essai d'immunité au champ magnétique impulsionnel , IEC webstore.iec.ch/publication/4191
  6. Directive 2014/30/UE relative a la compatibilité électromagnétique , EUR-Lex eur-lex.europa.eu/eli/dir/2014/30/oj

Questions fréquentes

Pourquoi tester un équipement contre un champ magnétique a 50 Hz ?
Les transformateurs de puissance, les moteurs asynchrones, les armoires de distribution et les chargeurs de forte intensité generent en permanence des champs magnétiques a la fréquence du réseau (50 Hz en Europe, 60 Hz en Amerique du Nord). Ces champs pénètrent les boîtiers métalliques par les ouvertures et les cables, et se couplent aux boucles de courant des PCB. Un capteur a effet Hall mal blinde, une bobine de relais, un écran CRT historique ou un amplificateur audio sensible peuvent être perturbes. IEC 61000-4-8 verifie que l'équipement maintient sa fonction en présence de ces champs continus, condition typique d'une installation pres d'un poste de transformation ou d'une armoire électrique.
Quelle est la différence entre IEC 61000-4-8, 4-9 et 4-10 ?
IEC 61000-4-8 couvre le champ magnétique continu a fréquence industrielle (50 ou 60 Hz, parfois 16,67 Hz pour le ferroviaire ou 400 Hz pour l'avionique). IEC 61000-4-9 couvre le champ magnétique impulsionnel, simulant l'effet d'un courant de court-circuit ou d'un coup de foudre proche d'une installation: impulsion 6,4/16 microsecondes, niveaux jusqu'a 1000 A/m crête. IEC 61000-4-10 couvre le champ magnétique oscillatoire amorti, simulant les commutations de disjoncteurs et de sectionneurs en haute tension: oscillation 100 kHz ou 1 MHz, niveaux jusqu'a 100 A/m. Les trois essais sont complémentaires et tous trois figurent dans EN 61000-6-2 pour l'environnement industriel sévère.
Quels niveaux d'essai pour quel type d'environnement ?
Niveau 1 (1 A/m) correspond a un environnement résidentiel eloigne des sources industrielles. Niveau 2 (3 A/m) couvre le résidentiel et le commercial typique. Niveau 3 (10 A/m) est l'exigence courante pour l'industriel et le bâtiment tertiaire, avec présence d'équipements de puissance moderes. Niveau 4 (30 A/m) cible l'industriel sévère a proximité immédiate de transformateurs ou de chargeurs de forte intensité. EN 60601-1-2 exige 30 A/m pour les dispositifs médicaux en environnement de soins critiques (USI, blocs opératoires, CCU) ou la proximité d'IRM et de défibrillateurs cree un champ de fond eleve.
Champ continu ou de courte durée, quelle procédure ?
La norme distingue deux modes selon la nature du phénomène. Le champ continu est applique pendant au moins 1 a 3 secondes apres stabilisation, le temps d'observer le comportement de l'EUT en régime établi; c'est le cas pour les niveaux 1 a 4 generiques. Le champ de courte durée (test transitoire) applique le niveau pendant 1 a 10 cycles de la fréquence réseau, soit 20 ms a 200 ms a 50 Hz; cette modalité simule les phénomènes de court-circuit ou de démarrage moteur. La norme produit specifie lequel des deux modes s'applique, et certaines exigent les deux successivement.
Pourquoi faut-il tester sur les trois axes orthogonaux ?
Un champ magnétique a une direction dans l'espace. Les structures sensibles a l'intérieur de l'EUT (boucles de courant sur PCB, bobines de relais, capteurs a effet Hall) répondent au champ selon leur orientation propre. Tester sur un seul axe laisse les deux autres orientations non couvertes, et un produit peut passer sur X mais échouer sur Y ou Z. La norme demande donc trois orientations orthogonales, en faisant pivoter l'EUT a 90 degrés apres chaque séquence (ou en changeant l'orientation de la bobine d'induction, ce qui est équivalent). Le rapport documente les trois orientations et le comportement observe pour chacune.
Quel critère de performance s'applique ?
Le critère A est le seul applicable pour IEC 61000-4-8, parce que le phénomène teste (champ a fréquence industrielle) est permanent dans le monde réel. L'EUT doit donc maintenir sa fonction sans dégradation pendant l'exposition et apres. Une dégradation temporaire qui se resorbe a la fin de l'essai n'est pas acceptable, contrairement aux essais transitoires (ESD, EFT, surge) ou les critères B et C sont admissibles selon la fonction. L'argument est physique: dans l'environnement réel, le champ ne disparaît pas, donc une défaillance temporaire devient permanente sur site.
Comment dimensionner la bobine d'induction ?
La norme décrit deux géométries acceptables: la bobine carrée d'1 mètre de cote (bobine simple) et la bobine d'Helmholtz double, qui produit un champ plus uniforme dans son volume central. Pour les petits EUT, la bobine simple suffit. Pour des EUT plus volumineux, des géométries augmentées (1 m x 2,6 m ou bobines a deux spires en serie) sont spécifiées. Le constructeur de la bobine fournit la constante d'étalonnage qui relie le courant injecte au champ magnétique produit au centre, en A/m par ampere d'excitation. L'étalonnage est verifie annuellement avec une sonde de champ traceable.
Quelles erreurs de campagne font échouer le premier passage ?
Trois pieges reviennent dans les rapports d'échec. D'abord, le positionnement de l'EUT hors du volume uniforme de la bobine (typiquement les 50 % centraux): le champ y est plus faible, le laboratoire applique un niveau apparent mais l'EUT ne reçoit pas le niveau requis, et la verification a posteriori est sévère. Ensuite, l'oubli d'une des trois orientations orthogonales, souvent l'axe vertical sur les EUT poses a plat: le rapport doit montrer les trois rotations. Enfin, l'EUT en veille au lieu d'exécution active: un équipement teste hors régime nominal passe trivialement, parce qu'aucune fonction sensible n'est sollicitee.