Analyses et mesures du rayonnement Électromagnétique engendré par des communications haut débit transmises sur des lignes d’énergie

Résumé

L’usage des lignes d’énergie pour des transmissions de données à haut débit en vue d’applications comme l’accès à Internet ou la domotique, est certes très attractif, mais pose le problème des perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées occasionnées par ces nouveaux systèmes. Des risques de brouillage de la réception radio sont surtout pressentis dans la bande de fréquences s’étendant de 1 MHz à 30 MHz allouée aux courants porteurs en ligne (CPL) et qui couvre notamment les ondes décamétriques. Cet article présente une analyse des phénomènes qui sont à l’origine de ces sources de perturbations électromagnétiques. Nous nous intéressons particulièrement à la caractérisation du champ magnétique rayonné, en adoptant une démarche basée sur des concepts physiques simples. Les investigations expérimentales et théoriques sont réalisées sur des lignes d’énergie typiques, de dimensions et de complexité différentes. Une place importante est accordée aux interprétations physiques des résultats de mesure, en recherchant la corrélation entre le champ magnétique mesuré et les courants de mode commun et de mode différentiel qui sont véhiculés par la ligne, ainsi que le lien avec les paramètres géométriques de la ligne et les charges qui y sont connectées. Enfin, nous exposons une approche permettant d’évaluer la puissance d’émission des dispositifs CPL, tout en respectant les exigences de la norme harmonisée EN55022 relative aux perturbations conduites produites par tout équipement connecté au réseau d’énergie.

Abstract

Use of Power Lines Communication for purpose such as Internet access or in-home applications seems to be a very attractive way, however, the problem of conducted and radiated electromagnetic emissions due to these new systems is quite set. The risk of disturbing the Radio communications is, at all, critical in the so-called Short Waves band, from 1 MHz to 30 MHz, allowed to PLC. This paper is aimed in analysing the phenomena that rise to these radiated electromagnetic emissions. We focus especially the analysis to the characterisation of magnetic field by means of simple physical concepts. The experimental and theoretical investigations involve usual power lines owning different dimension and complexity. A large part of this paper is devoted to physical interpretations of the measurement results, underlining the correlation between the magnetic field emission and the common and differential modes currents driven through the line, as well as the connection with the geometrical parameters of the line and with the connected loads. Finally, we present an approach that allows the assessment of the power deliverable by PLC. devices in accordance with the requirements of the harmonised standard EN55022 dealing with conducted emission on the power network.