Cordon Secteur « PowerDoudou One

Après avoir lu tant de choses sur les câbles secteur sur divers forums Hifi, j’ai décidé de tenter
l’expérience moi-même : « Je vais fabriquer mon propre câble ! ». Mais avant de commencer, j’ai
voulu comprendre les divers éléments à prendre en compte pour fabriquer un câble.
Alors je me suis mis en quête d’informations sur internet et je ne me suis pas cantonné aux sites de
Hifi. Je suis allé voir ce que pensent les électroniciens, j’ai ouvert de nouveau mes bouquins
d’électricité et d’électronique d’étudiant, et j’ai fouiné, fouiné, et encore fouiné sur le web.
Et voilà le résultat : le POWERDOUDOU ONE !
Dans ce document, je vous révèle tout : comment, pourquoi, avec quoi et le résultat.
Cordon Secteur « PowerDoudou One »
La Compatibilité Electro-Magnétique ou CEM est l’aptitude d’un dispositif, d’un appareil, d’un
équipement à fonctionner dans son environnement électromagnétique de façon satisfaisante et sans
produire lui-même des perturbations intolérables pour cet environnement.
D’une manière générale, les principaux phénomènes perturbateurs à prendre en compte vis à vis de
la CEM sont les suivants : les harmoniques, les champs magnétiques et électromagnétiques, les
fluctuations de tension, les creux de tension et coupures brèves, les surtensions et chocs de foudre,
les décharges électrostatiques, les variations de fréquence, les signaux transmis sur le réseau, la
composante continue sur le réseau, le déséquilibre de phases.
Ces perturbations peuvent se propager par conduction ou par rayonnement.
De l’étude de ces perturbations sont nées des règles générales de conception des appareils, des
câbles, des réseaux de câblage, des réseaux de masse et de terre etc.…Ces règles sont bien
connues des professionnels de l’électronique, l’électrotechnique etc.…
Pour fabriquer ce câble, quelques règles de CEM ont donc été modestement respectées.
•
Repérage de la phase et du neutre
La première chose à vérifier, c’est le respect des conventions sur la prise murale à l’aide d’un
tournevis testeur.
On introduit le tournevis dans la fiche : s’il s’allume, c’est la phase (220V), sinon c’est le neutre (0V).
La phase et le neutre doivent être disposés comme ci-dessous par rapport à la terre. Si ce n’est pas le
cas, il faut modifier les connexions sur la prise murale.
T
N
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Ph
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Ensuite, il faut aussi respecter cette convention sur les connecteurs du câble :
T
Ph
Ph
N
N
T
Le code couleur des fils conducteurs :
Rouge ou Marron : Phase
Vert et Jaune : Fil de terre
Bleu : Neutre
•
Le choix des conducteurs :
La qualité du cuivre n’est pas le point le plus important, dès lors qu'une qualité minimale (OFC :
Oxygen Free Copper) est retenue. Une section comprise entre 1.5 mm² et 2.5 mm² convient
parfaitement. Trop fins, ils chauffent, il y a des pertes de puissance par effet Joule. Trop gros, ils sont
inutilement lourds et chers.
Rappelons que les câbles secteur de base fournis avec les appareils ont une section de 0.75 mm². En
augmentant la section, on se prémunit d’éventuelle chute de tension dans le câble (donc des pertes
de puissance par effet Joule).
Calculs de la chute de tension et de la perte de puissance en ligne :
La section minimale des câbles est déterminée en fonction de la chute de tension en ligne que l’on
peut admettre.
Résistance du Cuivre : R =p.L/ S en ohm
-9
p : résistivité du cuivre = 17.10 ohm.m
L : longueur aller retour du câble en m
S : section du câble en m²
La chute de tension est U = R.I=p.L.I/S en Volt
I : courant en Ampère
La puissance dissipée par effet Joule est P=U.I=p.L.I²/S en Watt
On voit donc aisément que si l’on augmente la section du câble, on diminue les pertes en puissance.
Par ailleurs, n'oublions pas que les chutes de tension peuvent être très fortes sur de mauvaises
connexions, cosses mal serrées et fils oxydés !
Les conducteurs seront de préférence isolés avec du Téflon PTFE (par rapport au PVC ou au
polyéthylène). En effet, le Téflon présente une bonne résistance mécanique, est dépourvu d'effet
mémoire, il ne se charge pas en électricité statique et son dépôt par frittage à haute température
(350°C) joue un rôle de recuit des conducteurs de cuivre.
L'anodisation argent sur chaque brin de cuivre est alors une nécessité pour permettre un dépôt de
l'isolation Téflon à haute température.
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Aucun conducteur ne doit être en contact avec un autre matériau autre que le Téflon. C’est pourquoi
pour isoler les blindages ajoutés, on peut aussi utiliser du ruban de téflon de plomberie mais cette
méthode est moins efficace que le frittage à 350 °C directement sur les conducteurs.
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Utilisation de paires de conducteurs torsadées
Le conducteur aller doit toujours être à coté du conducteur retour (Phase et neutre) et ils doivent être
torsadés afin que les effets de couplage d'un champ magnétique sur une boucle soient minimisés.
En effet, les paires torsadées permettent de diminuer la surface de la boucle entre 2 conducteurs en
alternant le sens des boucles par rapport au champ incident.
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Utilisation d’un blindage
Un blindage ou un écran électromagnétique est une enveloppe conductrice qui sépare l’espace en
deux régions, l’une contenant des sources de champs électromagnétiques, l’autre non. Le but d’un
blindage est double :
- contenir les émissions rayonnées à l’intérieur de l’enceinte blindée
- exclure les émissions rayonnées de sources se trouvant à l’extérieur de l’enceinte.
Les matériaux typiques utilisés pour le blindage sont le cuivre, l’aluminium et l’acier. Chaque matériau
à une courbe d’efficacité spécifique en fonction de son épaisseur et de la fréquence du champ
électrique, magnétique ou électromagnétique.
Blindage d’un champ électrostatique
Il est possible de blinder un champ électrostatique en utilisant une cage de Faraday. Le blindage
électrostatique est créé par le fait que les charges électriques présentes sur la surface métallique
tendent à se distribuer de telle sorte qu’elles éliminent le champ électrique à l’intérieur du métal. Par
conséquent, un champ électrostatique ne pénètre pas un volume se trouvant à l’intérieur d’une
enceinte métallique. Les charges électriques sont totalement mobiles dans les matériaux conducteurs.
Même dans des structures métalliques extrêmement minces, les charges mobiles sont présentes en
quantité suffisante pour créer un blindage efficace. C’est la raison pour laquelle la densité du matériau
de blindage est plus importante que son épaisseur dans son efficacité contre le champ
électrostatique.
Blindage d’un champ magnétostatique (et magnétique en BF)
Il est extrêmement difficile de blinder un champ magnétostatique. C’est parce qu’il n’y a pas de
‘’charges’’ magnétiques. Sachant que ce sont les charges électriques qui produisent le blindage
contre le champ électrostatique, il est naturel que dans l’absence de ‘’charges’’ magnétiques, le
blindage contre le champ magnétostatique soit plus faible. Seuls des matériaux ferromagnétiques
(alliages Fe-Ni appelés permalloy dont le mumétal : 74% Ni - 20% Fe - 5% Cu - 1% Cr, µr = 30000)
dont la courbe de magnétisation a une caractéristique à front très raide, avec une perméabilité relative
très élevée permettent un blindage efficace contre des champs magnétostatiques et magnétiques à
basse fréquence.
Le blindage résulte de deux phénomènes, la réflexion et l'absorption électromagnétique.
La réflexion électromagnétique
L’efficacité du blindage d’un métal contre les champs électriques est différente de celle contre les
champs magnétiques. La réflexion électromagnétique R dépend de la perméabilité (µ) et de la
conductivité (ó) du matériau de blindage, et de la fréquence (f), de la distance de la source (d) et de
l'angle de la source (θ). Le blindage sera plus ou moins efficace en fonction de ces paramètres.
Il faut retenir que la réflexion R croît avec le rapport ó r/µr; il représente le mécanisme de blindage
prédominant en basse fréquence.
Par exemple, la mise en place d’un blindage de champ magnétique à basse fréquence en utilisant des
matériaux non-ferromagnétiques comme le Cu ou l'Al est très difficile, mais il est très facile de mettre
en place un blindage avec de l'acier (ayant une perméabilité élevée à basse fréquence). En revanche,
grâce à leur conductivité élevée, le Cu et l'Al sont très performants pour le blindage de champs
électriques.
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L'absorption électromagnétique
L'absorption électromagnétique A dépend de la conductivité (ó), de la perméabilité (µ), de la
profondeur de pénétration (ä) et de l'épaisseur (e) du matériau de blindage.
La perméabilité magnétique relative reflète la capacité d'un métal à conduire le flux magnétique; une
perméabilité élevée permet une meilleure conduction du champ magnétique.
Il faut retenir que l’absorption A croît produit ó rµr; il représente le mécanisme de blindage prédominant
à haute fréquence.
Dans ce domaine et à basses fréquences, l'acier ferromagnétique est tout à fait approprié, car
µr = 180 pour f < 1 kHz. Réciproquement, pour f > 1 kHz : µr = 1. Par conséquent, à des fréquences
plus élevées l'efficacité du blindage contre les champs magnétiques disparaît.
Al et Cu ont une perméabilité relativement faible : µr = 1. Par conséquent, ces métaux ne pourront
jamais être très efficaces pour le blindage magnétique.
On blindera donc le câble en superposant des manchons de différents matériaux pour augmenter
l’efficacité du blindage : du cuivre, de l’aluminium, de l’acier et si l’on peut du mumétal.
En Hifi, afin d’éviter la circulation d'un courant de défaut BF dans le blindage qui perturberait les
conducteurs (qui se traduit par des ronflettes à 50 ou 100 Hz), celui-ci ne sera raccordé à la terre que
d'un seul côté, côté prise murale.
L’inconvénient est que cela le rend inefficace vis à vis des perturbations HF. Cet inconvénient sera
diminué par l’utilisation de ferrites.
•
Utilisation de ferrites
Les tores en ferrite sont aujourd'hui très utilisés pour la protection du matériel électronique. Ce sont
des céramiques magnétiques permettant de réaliser simplement des filtres en émission ou en
immunité, pour éliminer des parasites. Grâce à sa perméabilité magnétique importante aux hautes
fréquences, un tore de ferrite placé autour d'un conducteur se comporte comme un circuit inductif et
résistif, absorbant les perturbations HF par effet Joule en créant un courant dans le matériau
magnétique (jusqu'à quelques dizaines de MHz).
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Quel que soit le type de problème, perturbation ou sensibilité, la ferrite doit être placée au plus près de
l'appareil concerné.
Les ferrites peuvent aussi être placées sur le blindage permettant ainsi d'augmenter la self de celui-ci,
et donc de l'isoler dans la bande de fréquence des ferrites.
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Câble de terre
Le câble de terre est torsadé, à l’extérieur du blindage, en sens inverse de la torsade Phase/Neutre
afin de diminuer le couplage capacitif entre la terre et le couple Phase/Neutre.
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Finitions
Pour souci d’esthétique et de protection du câble et des ferrites, on utilise
- de la gaine en Rilsan
- et de la gaine thermorétractable par chauffage
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Et voilà le résultat !
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