UTILISEZ LE CÂBLAGE DE MACHINE CORRECT

LARGES GAMMES, PLUS D'EFFICACITE, UN CHOIX COMPLIQUE

Un câblage machine de qualité est une condition sine qua non pour pouvoir re­lever les défis actuels en matière d'efficacité, de durabilité et de sécurité. En outre, plusieurs développements dans nos entreprises de production imposent au câblage des exigences de plus en plus strictes. Pensons par exemple à l'automatisation, à la plus grande attention portée à la sécurité (incendie) et à la compatibilité électromagnétique (CEM). Les fabricants réagissent en lançant des gammes de plus en plus larges, bien adaptées à toutes ces évolutions.

22 janvier 2018

FACTEURS DE CHOIX ELECTRIQUES

Un câble électrique doit pouvoir transporter de l'énergie sous forme d'électricité d'un point A à un point B. Mais en 2016, cette affirmation ne recouvre pas la même réalité qu'en 1986, car aujourd'hui, cette distribution électrique a tellement évolué qu'il faut tenir compte de plein de choses différentes. Nous allons nous pencher sur trois facteurs électriques:

• Dimensionnement correct;
• Compatibilité électromagnétique (CEM);
• Mise à la terre.

Dimensionnement

Un dimensionnement correct est une des conditions indispensables pour une installation électrique optimale. A une époque, on voulait surtout éviter le sous-dimensionnement des câbles. Cela se comprend dans un certain sens, car le sous-dimensionnement empêche le passage du courant et entraîne un mauvais fonctionnement ou un arrêt des machines voire, dans le pire des cas, une surchauffe dangereuse. Mais parfois, cette crainte de sous-dimensionnement incitait à choisir un diamètre de câble trop grand afin d'être sûr qu'il ne soit surtout pas trop petit. Aujourd'hui, ce genre de travail à la grosse louche est dépassé à cause de la hausse du prix du cuivre. Maintenant, le diamètre est calculé de manière à ne pas effectuer de dépenses inutiles en achetant un câble avec une trop grosse section, mais sans négliger la sécurité. Cela ne peut pas faire de mal d'être attentif au diamètre, surtout maintenant qu'il y a une nouvelle norme (IEC 61439) abordant des éléments comme la dissipation de chaleur.

CEM

On peut résumer la CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) comme ceci: vos pièces de machines ne peuvent pas être sujettes à des interférences électromagnétiques et ne peuvent pas être elles-mêmes une source d'interférence. Maintenant que de plus en plus d'applications sont aussi commandées sans fil, ce point est de plus en plus souligné. Les fabricants de câbles de machine ont plusieurs méthodes pour protéger leurs câbles de diverses influences indésirables. Un tressage autour des câbles veille à ce que les perturbations basse fréquence soient étouffées dans l’œuf. Un film autour du câble retient les perturbations haute fréquence. Les câbles de qualité se composeront aussi d'un matériau de gaine mieux isolé, si bien qu'ils seront plus performants dans la lutte contre les faibles perturbations par voie capacitive. Dans le cadre de la CEM, il ne faut pas négliger l'importance des presse-étoupe. Ils veillent à ce que l'appareil soit isolé sur le plan électromagnétique aux endroits où les câbles entrent dans un composant. Selon le principe de la cage de Faraday, un câble doit être blindé à 360°. Il existe différents types de presse-étoupe sur le marché et le montage du blindage du câble doit être effectué avec le plus grand soin. L'utilisation d'une 'piggy tail' est à éviter. Ici, le blindage du câble est tordu et relié à la terre ou à la masse. Cela peut poser deux problèmes. D'abord, la cage de Faraday a disparu, car le câble n'est plus blindé à 360°. Ensuite, on voit apparaître une petite antenne qui risque de convertir les courants perturbateurs, qui parcourent le blindage, en champs perturbateurs. Les presse-étoupe CEM sont dotés de plusieurs équipements spécifiques pour former un ensemble bien fermé, même au niveau des hautes fréquences. Un presse-étoupe CEM classique se compose d'un écrou de compression, d'une pièce d'étanchéité, d'une douille et d'une fermeture à vis. Le blindage du câble est enlevé sur une certaine longueur. L'écrou, l'étanchéité et la douille sont placés jusqu'à l'extrémité du blindage du câble, le blindage est mis sur la douille et l'ensemble est fixé sur la fermeture à vis. L'écrou doit être suffisamment serré pour faire apparaître la pièce d'étanchéité entre l'écrou et le câble.

La mise à la terre

Une mise à la terre correcte est un des points noirs du câblage de machine. En théorie, le blindage d'un câble de moteur doit être mis à la terre des deux côtés. Dans la pratique, on n'est pas si regardant, car beaucoup partent du principe que la mise à la terre d'un seul côté du câble blindé offre déjà une protection suffisante. En outre, des mesures effectuées en laboratoire ont montré que la mise à la terre d'un seul côté entraîne moins d'interférence. Et pourtant, il faut mettre à la terre des deux côtés. Et ce, pour deux raisons.

• D'abord, il y a un courant haute fréquence qui traverse le câble moteur pour atteindre le moteur. Avec la capacité parasite du moteur, ce courant revient vers l'onduleur via la mise à la terre. Si le blindage du câble est bien raccordé au moteur, le courant haute fréquence refluera via ce blindage. Si le blindage n'est pas raccordé au moteur, le courant retournera à l'onduleur par autre part, par exemple via les roulements, par l'axe mécanique, via les roulements de la charge et via la mise à la terre. S'il n'y a pas de mise à la terre, le courant de mode commun passera via les roulements, accélérant leur érosion.
• La deuxième raison est que le courant haute fréquence va créer un champ, ce qui peut entraîner des perturbations. Toutefois, si le même courant revient via le blindage, on crée un champ contraire presque aussi important. Les deux champs se neutralisent – à condition qu'ils apparaissent quasiment au même endroit. C'est pourquoi le courant de retour doit passer le plus près possible du courant aller, donc dans le blindage du câble.

EXIGENCES MECANIQUES

Outre les caractéristiques électriques requises, il y a aussi plusieurs exigences mécaniques imposées au câblage. Plus encore: étant donné l'automatisation et la robotisation croissantes, le câblage est de plus en plus souvent exposé à des mouvements push-pull, à des torsions et à des impacts. Trop souvent, on utilise les mauvais câbles pour ce type d'application, ce qui entraîne une usure précoce, avec toutes les conséquences que cela implique. De plus, le marché du câblage robot implique vraiment du travail de spécialistes. La meilleure recommandation est donc de vous engager avec un fournisseur fiable. Un point assez sous-estimé est la possible usure rapide d'un câble. C'est surtout le cas pour les applications de robotique. Les mouvements répétitifs rapides (parfois des dizaines par minute) exigent un câble avec une meilleure résistance à la charge mécanique et à l'usure. Mais cela ne doit pas compromettre la flexibilité du câble. Ici, il est donc absolument exclu d'utiliser un câble traditionnel. Toutefois, cela arrive encore fréquemment, surtout sur le marché du remplacement. Lors des mouvements sur six axes, on voit apparaître, en plus du mouvement longitudinal et transversal, des forces de torsion. Un point d'attention supplémentaire ici est le respect du rayon de pliage et du rayon de braquage. Si l'on dépasse fréquemment le rayon de pliage, cela va inévitablement entraîner un arrêt. Et très rapidement! Dans de nombreux cas, le fabricant donne aussi un rayon de pliage différent pour les câbles mobiles et pour les câbles fixes. Dans le cas d'une torsion, le rayon de braquage possible dépend du type de câble: certains vont jusqu'à 180°, d'autres jusqu'à 270°. En outre, la plupart des fabricants indiquent aussi des vitesses maximales, aussi bien pour les mouvements longitudinaux que pour les mouvements transversaux.

Chemins de câbles

Afin de garantir la sécurité, on rassemble le câblage de machines (éventuellement dans une goulotte flexible). On évite ainsi les câbles qui pendent. Deux points importants à cet égard: éviter le développement de chaleur (il ne faut donc pas réunir trop de câbles) et fixer correctement les câbles. Des câbles trop lâches peuvent entraver les mouvements de la machine, des câbles trop serrés risquent de se détacher. Il convient donc de trouver un équilibre entre les deux. Attention également à la différence
de friction que peuvent subir ces câbles au quotidien: s'agit-il uniquement d'un mouvement de traction (dans la lon­gueur du câble), d'un pliage (le rayon de pliage maximum est important ici) ou bien d'une torsion? Surtout avec les robots, il y a un amalgame de mouvements. Et cela n'a pas échappé aux fabricants de robots. De plus en plus souvent, le câblage est donc prévu à l'intérieur. L'avantage est qu'il ne peut alors plus entraver les mouvements du robot. L'inconvénient est que l'adaptation de l'installation est alors plus difficile et que le développement de chaleur est évacué un peu moins facilement.

SECURITE INCENDIE

La sécurité incendie aussi est devenue un point important ces dix dernières années. Auto-extinguible, non-propagateur de flamme, sans halogène et à faible dégagement de fumée, ... voilà autant de termes qui sont maintenant bien connus, lorsqu'on parle de câblage. Un câble sans halogène ne contient pas d'halogène. Conséquence: en cas d'incendie, il produit moins de fumée et répand aussi moins de gaz toxiques. L'abréviation LSOH signifie Low Smoke Zero Halogen. La non-propagation de flammes signifie que le câble a été testé selon la norme IEC 60332 relative à la propagation de flamme. On distingue ici plusieurs catégories (câbles simples, câbles en fais­ceau, ...).

FACTEURS ENVIRONNANTS

L'environnement est aussi devenu un facteur de choix important. Pensons aux éléments comme la température, l'humidité, les UV, l'exposition aux produits chimiques, ... pour lesquels il existe chaque fois des solutions adaptées. La situation géographique joue aussi un rôle dans le choix du câble. Chaque pays a ses propres règles et normes, qui ne sont pas forcément harmonisées au niveau européen. Cela peut parfois poser problème si un fournisseur de machines étranger n'est pas au courant des exigences nationales spécifiques.