12 Jun Les faits et les mythes de la mise à la terre isolée – Partie 1
Publié à 11h23hin Mise à la terre / BondingbyiGround
Général
Il n’est pas rare d’entrer dans un centre de données ou une salle de communication et de repérer une prise orange montée sur le mur. Demandez à n’importe qui ce que c’est et vous obtiendrez généralement une réponse comme « c’est notre alimentation de secours » ou « c’est notre sol sans bruit ». Il est tout aussi courant, cependant, d’obtenir un haussement d’épaules de la part de cette personne lorsqu’on lui demande « pourquoi » elle en a un. À ce jour, je constate que de nombreux membres du personnel des centres de données et des communications ignorent que les normes de télécommunications ne leur conviennent pas use…in en fait, Building Industry Consulting Services International (BICSI) demande spécifiquement à un concepteur de distribution de communications de rester à l’écart de ces schémas de câblage dans leurs manuels de référence.
Pourquoi la mise à la terre isolée (IG) est-elle préoccupante? D’où vient-elle ? Et y a-t-il une vérité à ce qu’un système IG aide les problèmes de bruit?
Cet article de blog en deux parties aborde ces questions, et d’autres, afin que le lecteur puisse être informé de leur utilisation et, dans une certaine mesure, être averti s’ils sont déjà employés sur place. La première partie de cet article se concentrera sur le bruit électrique et le besoin théorique d’IG, ainsi que sur les exigences d’installation et les violations de sécurité qui pourraient survenir avec les mauvaises méthodes de câblage du système IG. La deuxième partie de l’article se concentrera sur les problèmes techniques liés à l’IG et la mesure rapide et facile pour déterminer si l’IG est un problème pour vous sur votre site.
Par où commencer ?
Un système de mise à la terre isolé (IG) est souvent spécifié lorsqu’il existe un problème de bruit électrique sur le système de mise à la terre de l’équipement causant des problèmes de fonctionnement pour les équipements électroniques. En incorporant un système IG par opposition à un système solidement fondé (SG), on serait enclin à penser que quelque chose a été fait pour résoudre les problèmes potentiels. Malheureusement, même les systèmes IG correctement installés créent des problèmes opérationnels importants, même s’ils sont installés conformément aux exigences du Code national de l’électricité et aux pratiques recommandées par l’Institut des ingénieurs en électricité et en électronique (IEEE). Pour comprendre comment installer des systèmes IG, et s’ils fonctionnent vraiment ou non, nous devons comprendre le raisonnement pour spécifier un tel système. Cela nécessite un examen attentif de la cause et de l’effet du « bruit électrique »
Qu’est-ce que le « Bruit électrique »?
Le bruit électrique est un terme général utilisé par les professionnels et les profanes pour décrire un événement qui perturbe le fonctionnement d’un équipement électronique. Le terme correct pour cela, cependant, est tension en mode commun. La tension en mode commun est un signal indésirable qui se produit entre les conducteurs de circuit et la masse qui peut imiter les signaux prévus entre les appareils, souvent à des intervalles erronés. Plus précisément, la tension de mode commun entre le neutre et la masse est la plus grande préoccupation des concepteurs d’alimentation. En effet, il y a un manque de filtrage entre ces deux points dans l’alimentation de l’équipement. En conséquence, une perturbation générée du côté ca de l’alimentation (c’est-à-dire du système de mise à la terre ca) est commune au côté CC (connu sous le nom de masse du châssis), d’où le terme de mode commun.
Sources de tension en mode commun
Presque tous les équipements, à l’exception de l’éclairage à incandescence, sont une source de tension en mode commun. Tout appareil contenant des moteurs couplera directement les courants de mode commun au conducteur de mise à la terre de l’équipement. Il s’agit notamment de distributeurs automatiques, de copieurs, d’imprimantes laser, d’unités de réfrigération, d’UPS, etc.
Des études ont également montré que des connexions desserrées sur la mise à la terre de l’équipement ou des conducteurs neutres soumis à des vibrations mécaniques peuvent également provoquer un bruit électrique de niveau intermédiaire ou aggraver le problème lorsqu’il existe une tension de mode commun existante. D’autres sources peuvent induire une tension sur le circuit de mise à la terre via des interférences électromagnétiques (EMI) ou des interférences radiofréquences (RFI). Les antennes radio/ TV, les détecteurs de mouvement, les radios bidirectionnelles, les téléphones cellulaires, les téléavertisseurs et l’éclairage fluorescent provoquent ces types de perturbations.
Quelle que soit la source de la perturbation, il est admis par la norme (IEEE) 1100 (Livre Émeraude) que toute tension supérieure à 1 volt entre le neutre et la masse à l’entrée de l’équipement électronique entraînera probablement un dysfonctionnement de l’équipement.
Comment cela affecte-t-il l’équipement?
Les équipements électroniques communiquent à la fois en interne et avec d’autres appareils par l’intermédiaire d’une impulsion numérique appelée bit ou une chaîne de bits appelée octets. Un bit typique, représenté sur le dessin 1, ressemble à celui d’une impulsion d’onde carrée bien que, de manière réaliste, la forme d’onde soit moins linéaire que souvent représentée. L’amplitude de cette impulsion varie en fonction de la conception et de l’application de l’équipement. Typiquement, la logique transistor-transistor (TTL) et la logique à semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaire (CMOS) fonctionnent à 5 volts. Lorsque l’impulsion est active, on dit qu’elle est à l’état logique 1, ou haut. Lorsque l’impulsion n’est pas active, on parle de 0 logique, ou d’état bas.
Au bord d’attaque et de fuite de l’impulsion se trouvent des points de transition. Ici, pendant une courte période, l’impulsion n’est ni à la logique 1 ni à la logique 0. Si une tension de mode commun aléatoire se produit entre le neutre et la masse de l’équipement alternatif en même temps que les points de transition se produisent, il est possible que le signal prévu puisse être inversé. En conséquence, il y a un bit de moins dans le flux d’informations circulant vers des circuits à l’intérieur du dispositif ou vers un dispositif externe. Lorsque cela se produit, les circuits internes ne fonctionneront pas en raison d’une erreur de parité avec la structure de bits, entraînant un dysfonctionnement de l’équipement.
Boîte de Pandore
En 1980, avec le dévoilement de leurs produits de traitement de données à grande vitesse, un fabricant d’équipement réputé a commencé à spécifier une conception de mise à la terre unique appelée sol isolé. L’intention était d’exiger qu’un conducteur de mise à la terre d’équipement isolé soit acheminé jusqu’à la borne de mise à la terre des prises IG orange, qui sont conçues pour séparer la borne de mise à la terre pour les équipements raccordés au cordon de la sangle de montage de la prise elle-même. Ainsi, DEUX terrains d’équipement sont installés (et, par conséquent, à entretenir). L’objectif du système IG était d’étendre la référence zéro volt (créée par la liaison de masse de l’équipement neutre à l’entrée de service électrique) à l’entrée de masse neutre à l’emplacement de l’équipement. L’intention souhaitée (et conforme au NEC) de l’IG devrait ressembler à quelque chose comme le dessin 2, ci-dessous.
Au cours des années suivantes, d’autres fabricants d’équipements ont spécifié le même type de système de mise à la terre. Malheureusement, la plupart des fabricants d’équipements étaient laxistes dans les exigences exactes d’une installation IG. Certains électriciens ont dû se fier à leur propre interprétation de la façon dont il devait être installé. Pour aggraver les choses, le Code national de l’électricité et l’IEEE n’avaient pas d’exigences pour l’installation d’un tel système de mise à la terre. En conséquence, de nombreux sites ont connu de graves problèmes de sécurité et de performance de l’équipement en raison de la mauvaise installation du circuit IG. En fait, bon nombre des systèmes encore utilisés aujourd’hui sont des risques potentiels pour la sécurité (choc électrique et incendie), la foudre et les risques opérationnels.
La NFPA est impliquée
En 1981, une entreprise de Chicago, Illinois, a subi des dommages considérables causés par un incendie qui ont été directement attribués à un défaut de mise à la terre sur un système IG mal installé où l’installation physique l’empêchait de laisser un courant suffisant déclencher le disjoncteur. Un schéma de base de ce type de câblage incorrect peut être vu ci-dessous, où une tige de terre entraînée séparément est utilisée pour référencer le bus de mise à la terre de l’équipement isolé dans un sous-panneau.
En 1984, en réponse à cet incident et à d’autres, les auteurs du Code national de l’électricité ont fourni des exigences d’installation pour un conducteur de mise à la terre d’équipement isolé.
Dans la version 2002 du NEC®, la section 250.146(d) fournit les exigences d’installation du système IG, mais elle n’indique pas à l’installateur si son utilisation est bénéfique ou non. En résumé, le Code exige qu’un conducteur de mise à la terre d’équipement isolé (taille minimale selon le tableau 250-122) soit exécuté avec les conducteurs de circuit de la borne de mise à la terre de l’équipement au niveau du réceptacle à la borne de mise à la terre de l’équipement au niveau du système ou du service dérivé. Pour des raisons de sécurité, il est important de noter que le conducteur de mise à la terre de l’équipement IG ne peut pas fonctionner dans son propre conduit ou à l’extérieur du circuit de dérivation ou du conduit d’alimentation. De plus, le conducteur de mise à la terre de l’équipement IG ne peut pas être raccordé à une tige de terre isolée.
À des fins de performance de l’équipement, l’IEEE recommande que le conducteur IG et les conducteurs du circuit soient contenus dans un conduit métallique pour se protéger des IEM / RFI rayonnés. Ils recommandent également qu’un conducteur de mise à la terre chaud, neutre et d’équipement séparé soit fourni pour chaque circuit de dérivation individuel. Cependant, cette pratique de câblage recommandée par l’IEEE est considérée comme prohibitive par la plupart des entrepreneurs en électricité et est rarement rencontrée sur le terrain. Mais même si les pratiques de conception requises et recommandées sont suivies, il faut se demander ….
Un Système IG Fonctionne-t-il Réellement?
La réponse courte à cette question est « NON ». Et, non seulement cela ne fonctionne pas, des études ont montré que cela peut introduire des problèmes là où vous ne vous y attendiez pas. Dans certains cas, les systèmes IG sont connus pour aggraver les problèmes de tension en mode commun… ou, dans des cas extrêmes, créer une tension en mode commun là où il ne devrait pas y en avoir!
Le système IG est inefficace pour de nombreuses raisons. Mais, dans l’ensemble, considérez le fait que chaque site est unique. En tant que tel, la compatibilité électromagnétique (CEM) entre les appareils, sans parler de chaque circuit de dérivation, peut changer radicalement. Pour cette raison, les variables qui provoquent, préviennent et amplifient les perturbations du bruit électrique sont également dynamiques. Lors de notre prochaine installation, nous aborderons les problèmes techniques qui empêchent IG de nous aider. Et, si vous l’utilisez déjà, nous discuterons de la façon de le tester pour voir si cela vous pose un problèmeall le tout avec un VOM ordinaire?
