Les courants induits par les champs électromagnétiques basses et moyennes fréquences

Documents pareils
Champ électromagnétique?

Chapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction Production d un champ magnétique

Les résistances de point neutre

Rapport. Mesures de champ de très basses fréquences à proximité d antennes de stations de base GSM et UMTS

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

Compatibilité Électromagnétique

Les Champs Magnétiques

Multichronomètre SA10 Présentation générale

Interaction milieux dilués rayonnement Travaux dirigés n 2. Résonance magnétique : approche classique

TS 35 Numériser. Activité introductive - Exercice et démarche expérimentale en fin d activité Notions et contenus du programme de Terminale S

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

Journal officiel des Communautés européennes CONSEIL

M HAMED EL GADDAB & MONGI SLIM

Chauffage par induction

PRODUCTION, CONVERSION OU DISTRIBUTION DE L ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

THESE DOCTEUR. Génie Electrique. Maxime MOREAU

Magnétisme - Electromagnétisme

Contribution à la conception par la simulation en électronique de puissance : application à l onduleur basse tension

MATIE RE DU COURS DE PHYSIQUE

Eléments du programme

!-.!#- $'( 1&) &) (,' &*- %,!

Synthèse des convertisseurs statiques DC/AC pour les systèmes photovoltaïques

Série 77 - Relais statiques modulaires 5A. Caractéristiques. Relais temporisés et relais de contrôle

Chapitre 2 Caractéristiques des ondes

Les Conditions aux limites

Transmission de données. A) Principaux éléments intervenant dans la transmission

DS 400 mobil Enregistreur à écran mobile à prix avantageux

Cahier technique n 187

CH IV) Courant alternatif Oscilloscope.

Notice d Utilisation du logiciel Finite Element Method Magnetics version 3.4 auteur: David Meeker

Instruments de mesure

Applications en imagerie cérébrale (MEG/EEG)

Consensus Scientifique sur. les. Champs statiques

AERA MONITOR AMS8057 Enregistrement en continu et contrôle distant des mesures de champ électromagnétique

Electrotechnique. Fabrice Sincère ; version

AMELIORATION DE LA FIABILITE D UN MOTEUR GRÂCE AU TEST STATIQUE ET DYNAMIQUE

Cahier technique n 149

TP2 ACTIVITE ITEC. Centre d intérêt : AUBE D UN MIRAGE 2000 COMPORTEMENT D UNE PIECE. Documents : Sujet Projet Dossier technique - Document réponse.

Aiguilleurs de courant intégrés monolithiquement sur silicium et leurs associations pour des applications de conversion d'énergie

Champs électromagnétiques

5. Les conducteurs électriques

MESURES D UN ENVIRONNEMENT RADIOELECTRIQUE AVEC UN RECEPTEUR CONVENTIONNEL ETALONNE

Les champs. électromagnétiques. de très basse. fréquence

LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES ETUDE D UN TRAITEMENT DE SURFACE

Etude RFPro Exposition professionnelle

Version MOVITRANS 04/2004. Description / FR

Présentation et installation PCE-LOG V4 1-5

Chapitre R Recommandations pour l amélioration de la CEM

F = B * I * L. Force en Newtons Induction magnétique en teslas Intensité dans le conducteur en ampères Longueur du conducteur en mètres

possibilités et limites des logiciels existants

Université Mouloud Mammeri de Tizi-ouzou. Faculté de génie électrique et informatique Département d électrotechnique

Charges électriques - Courant électrique

Caractéristiques des ondes

La solution éco performante pour la sécurisation de l alimentation électrique des Datacenters à haut niveau de disponibilité

Défi 1 Qu est-ce que l électricité statique?

MBR225. Le module a été conçu et réalisé conformément aux normes en vigueur portant sur la sûreté et la fiabilité des installations industrielles.

PROTOCOLE DE MESURE DOCUMENTATION DE REFERENCE : ANFR/DR

- Le LPC2E et les Bases de Données Spatiales - Valorisation des bases de données ondes

Système ASC unitaire triphasé. PowerScale kva Maximisez votre disponibilité avec PowerScale

Thèse de doctorat en science. Mme ZERGUINI SAKINA

T101, serveur de temps haute précision

L identification par radio fréquence principe et applications

Modélisation semi-analytique d'un système de CND-CF pour la caractérisation d'un défaut dans la structure d'un matériau conducteur

Un nouveau service d information et de mesures. Lignes électriques haute et très haute tension et champs magnétiques de très basse fréquence

NOTICE DOUBLE DIPLÔME

Approche expérimentale du rayonnement électromagnétique émis par un téléphone portable

TP Détection d intrusion Sommaire

NPIH800 GENERATION & RESEAUX. PROTECTION de COURANT TERRE

Élan d ouverture. 30 fois plus rapide qu un battement de cil : ABB simule l extrême dans un disjoncteur CCHT

Contributions à l expérimentation sur les systèmes distribués de grande taille

Etude des convertisseurs statiques continu-continu à résonance, modélisation dynamique

Travaux dirigés de magnétisme

NO-BREAK KS. Système UPS dynamique PRÉSENTATION

Electricité. Electrostatique

ACCREDITATION CERTIFICATE. N rév. 1. Satisfait aux exigences de la norme NF EN ISO/CEI : 2005 Fulfils the requirements of the standard

T500 DUAlTACH. JAQUET T500 DualTach Instrument de mesure et de surveillance équipé de 2 entrées fréquence TACHYMETRE 2 CANAUX

Physique, chapitre 8 : La tension alternative

CHAPITRE IX : Les appareils de mesures électriques

Contrôle non destructif Magnétoscopie

Méthodes de Caractérisation des Matériaux. Cours, annales

0.8 U N /0.5 U N 0.8 U N /0.5 U N 0.8 U N /0.5 U N 0.2 U N /0.1 U N 0.2 U N /0.1 U N 0.2 U N /0.1 U N

LES CHAMPS ÉLECTROMAGNÉTIQUES, LES CHAMPS ÉLECTRIQUES ET MAGNÉTIQUES

Monitoring et suivi du comportement des chaussées

Solutions pour la mesure. de courant et d énergie

03/2013. Mod: WOKI-60IP/TR. Production code: DTWIC 6000

LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION

Les ondes électromagnétiques dans les bâtiments

Résonance Magnétique Nucléaire : RMN

BIENVENUE AU DEPARTEMENT PHYSIQUE DE L' UFR SCIENCES ET TECHNIQUE DE L' UNIVERSITE DE CERGYPONTOISE

Système de contrôle TS 970

Décharge électrostatique

!!! atome = électriquement neutre. Science et technologie de l'environnement CHAPITRE 5 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME

Chaine de transmission

Didier Pietquin. Timbre et fréquence : fondamentale et harmoniques

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE

1 Savoirs fondamentaux

Applications des supraconducteurs en courant fort

Projet SETHER Appel à projets Adrien Patenôtre, POWEO

Cahier technique n 114

Signalisation maritime

Transcription:

Les courants induits par les champs électromagnétiques basses et moyennes fréquences Noël BURAIS 1

Utilisation de l électricité et Champs électromagnétiques Champs alternatifs Production, transport et distribution de l énergie électrique. BF Conversion de cette énergie en : Energie électrique «modulée» (convertisseurs,..) Energie mécanique (actionneurs,..) Energie thermique,.. Transmission d information par voie hertzienne BF,MF HF 2

Et aussi les champs naturels! Ionosphere Beau temps E = 0.1-0.5 kv/m + Champ électrique E - + Champs «statiques» - + Orage E = 3-20 kv/m Champ magnétique B = 40 µt 3

Des interactions complexes 2 «systèmes» très différents : Le source rayonnante Le Corps humain High frequency power supply Main supply Champs High frequency transformer Induction heater Matériaux conducteurs ou isolants : σ 10 5 S/m µ r = 1, 50000 ε r < 10 «Matériaux» à forte teneur en eau (Dielectrique avec pertes) σ < 2 S/m µ r = 1 ε r > 10 6 en BF 4

Les champs électromagnétiques? Des outils pour expliquer et quantifier des actions physiques (mécanique, thermique,.. ). Equations de Maxwell = Phénomènes complexes. J.C. J.C. Maxwell Maxwell 1831-1879 1831-1879 En Basses Fréquences Séparation des effets du Champ électrique E et du Champ magnétique H. Tension V E Courant I H + 5

Courants induits dans le corps humain par les champs BF Courants non mesurables! Champ source E perturbé par le corps (ε r >> 1) Influence du champ H Influence du champ E Champ source H non perturbé (µ r = 1) 6

Ne pas confondre Courants induits sans contact par E ou H. Courants de contact corps-objet dus à des potentiels différents (corps ou objet chargé électriquement par un champ électromagnétique). Electrisation (ou accident électrique). Activité électrique naturel du corps humain (EEG, MEG). 7

Répartition et amplitude des courants induits en BF Paramètres de la source : Fréquence, Tension (ddp), et/ou Courant (N.I = ampère-tour), Structure (système + écrans) et dimensions. Paramètres du corps humain : Structure (organes) et dimensions, Conductivité électrique σ(f) et permittivité diélectrique ε r (f),.., paramètres physiologiques! Distance source-corps humain. 8

Estimation de l amplitude des courants induits Densité de courant : J = I/S Relations J(E) et J(H) analytiques simples ou issues d expérimentations : Champ H en BF : J = µ 0.σ.π.r.f.H Champ E en BF : J = k.f.e Utilisées pour le calcul des Niveaux de Référence. Exemple pour f = 50 Hz B max = 100 µt, E max = 5 kv/m pour J max = 2 ma/m 2 (domestique) B max = 500 µt, E max = 10 kv/m pour J max = 10 ma/m 2 (Professionnel ) 9

Exemple : Relation J(H) pour H = cte Champ H Loi de Faraday J r = µ 0.σ.π.r.f.H 10 A 8 ma/m2 6 4 A B 2 0 0 50 100 150 200 B Lignes de courant distribution de J 10

Variations du champ magnétique H avec la distance à la source 1/r : Systèmes à 1 fil (lignes d alimentation de trains,..) Amplitude 1/r 1/r 2 : Systèmes multifils aller-retour : (alimentations domestiques) 1/r 3 : Systèmes électrotechniques (bobines,.) 1/r 2 1/r 3 Distance H cte H constante loin de la source, c.a.d pour des champs faibles. 11

Influence de la variation de H avec la distance Modélisation numérique des phénomènes. Simulation 2D dans le «disque» humain Courant induits : Homogène J = 7.48 µa/m 2 1 fil J = 1.71 µa/m 2 pour H = 1 A/m sur le bord du disque 2 fils +- J = 0.53 µa/m 2 Résultat : Facteur 15 sur J Homogène 1 fil 2 fils +- 12

Influence des formes et des conductivités des organes Illustration par simulation 2D et H uniforme. Influence de la forme : Influence de la conductivité : σ = 0.02 σ = 0.4 13

Influence du type de source de champ H Illustration en 3D* I -I + I I 1 fil 2 fils +- Spire (*) Doc. Flux3d 14

Illustration sur des géométries plus réalistes de source ou du corps humain Doc. M.Stuckly Récipient "Objet" humain Inducteur Doc. CEGELY B B B Bâti ferrite Plaque à induction (f = 25 khz): Calcul 3D avec source détaillée et «objet» humain simplifié Doc. EDF A Calculs 3D avec source uniforme et corps humain détaillé 15

Champ H : résultats 3D avec des géométries réalistes de source et du corps Exposition au champ rayonné par un système electrotechnique. Maxima des courants induits : - à proximité de la source, - dans les organes les plus conducteurs, - effets d inclusions isolantes (graisse,..). graisse rein intestin abdominaux Maillage Eléments Finis 16

Illustration des phénomènes en champ électrique E Perturbation de E par le corps. Influence de σ et ε r ligne 10 m Equipotentielles Répartition de E 17

Illustration des phénomènes en champ électrique E Doc. M.Stuckly cheville Densité Courant induit par E = 1kV/m 1200,00 1000,00 cou Densite de Courant J ( µa/m 2 ) 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 Hauteur (m) E Variation type de la densité de courant J le long de l axe vertical (corps homogène) Calcul 3D axisymétrique Courants induits Calcul 3D Répartition E 18

Conclusions Phénomènes électromagnétiques complexes en BF. Courants induits par les champs E et H différents. Structures complexes et matériaux des sources et du corps humain. Très faibles conductivités des organes Très faibles valeurs de courants induits. Courants induits non mesurables. Modélisation numérique des phénomènes pour comprendre, quantifier, et localiser avec précision les maxima,. 19