Qu'est-ce que la compatibilité électromagnétique CEM ?

Un appareil électrique peut générer des perturbations électromagnétiques par rayonnement dans l’air ou par conduction via son câble d’alimentation ou d’autres liaisons électriques. Son fonctionnement ne doit en outre pas être perturbé par des ondes électromagnétiques rayonnées dans l’air ou transmises par des liaisons câblées. La distribution d'énergie électrique, les ondes hertziennes, les décharges électrostatiques et la foudre sont les principales causes de perturbations.

La CEM est un enjeu essentiel pour les fabricants d’appareils et de systèmes électriques puisque seuls ceux respectant les exigences la directive européenne relative à la CEM peuvent être commercialisés sur le marché européen. La Directive CEM 2014/30/UE du Parlement européen et du Conseil contribue au marquage CE pour ce qui concerne la compatibilité électromagnétique (CEM). La Commission Européenne propose un guide d'application de cette directive. La directive CEM mentionne des exigences essentielles afin qu’un appareil ou un système ne perturbe électromagnétiquement pas son environnement et ne soit pas lui même perturbé.

La directive CEM s’applique à une vaste gamme d’équipements comprenant des appareils, des systèmes et des installations électriques et électroniques. L’objectif principal de la directive CEM est de garantir la libre circulation des équipements et de créer un environnement électromagnétique acceptable tout en assurant que les équipements fonctionnent comme prévu dans cet environnement. Afin d’atteindre cet objectif, la directive exige un niveau de protection harmonisé et acceptable.

La directive CEM précise davantage le niveau de protection requis à l’aide d’objectifs de protection dans le domaine de la compatibilité électromagnétique. L’objectif des exigences essentielles n’est pas de garantir une protection absolue des équipements (par exemple, un niveau d’émission de zéro ou une immunité totale). Ces exigences tiennent compte tant des faits physiques que des raisons pratiques. Afin de garantir que ce processus reste ouvert aux évolutions techniques à venir, la directive CEM se contente de décrire les exigences essentielles de manière générale. Les exigences essentielles comprennent à la fois les exigences générales pour les équipements ainsi que les exigences spécifiques pour les installations fixes.

Lorsqu’un équipement est conforme aux dispositions de la directive CEM, il peut être mis à disposition sur le marché et/ou mis en service sur le territoire de l’Union et fonctionner de la manière prévue dans l’environnement électromagnétique attendu.

La directive CEM ne régule pas la sécurité des équipements à l’égard des personnes, des animaux domestiques ou des biens. La directive CEM couvre exclusivement la compatibilité électromagnétique des équipements. D’autres directives peuvent prévoir des exigences plus strictes concernant le phénomène de la compatibilité électromagnétique afin de satisfaire à leurs dispositions spécifiques en matière de sécurité. Les aspects de la sécurité fonctionnelle fondés sur les perturbations électromagnétiques sont, par exemple, régis par la directive 2006/42/CE relative aux machines, la directive 2014/35/CE «basse tension» et la directive 2001/95/CE sur la sécurité générale des produits.

La directive CEM ne concerne pas les produits « non disponibles commercialement », les systèmes sans circuits électroniques ou électriques, les câbles, les composants passifs, les systèmes couverts par d'autres directives spécifiques (équipements radio, aéronautique, automobile, médicaux, etc.), les équipements pour radio-amateurs, les composants ou sous-ensembles (sauf s’ils sont intégrés par l'utilisateur final).

Les produits portant le marquage CE sont présumés conformes aux exigences de la directive sur la compatibilité électromagnétique ainsi qu'aux exigences des autres réglementations applicables. A ce jour, une vingtaine de textes réglementaires d'harmonisation technique (directives ou règlements) prévoient l'apposition du marquage « CE », couvrant de vastes catégories de produits.

Le marquage CE est un préalable à la mise sur le marché d'un équipement dans l'Union Européenne. Apposé sur un produit par son fabricant, il atteste qu'il respecte l'ensemble des directives lui étant applicable et donc qu’il est conforme aux exigences essentielles fixées par ces mêmes directives** dites de "nouvelle approche" **dont la directive CEM fait partie.

La réglementation de type Nouvelle Approche, qui peut prendre la forme de Directives ou de Règlements européens, fixe des « exigences essentielles». Il s’agit d’objectif à atteindre pour assurer la sécurité et la santé des personnes ou la protection de l’environnement pour les produits mis sur le marché européen. Les normes européennes dites « harmonisées », c’est-à-dire venant en soutien à la réglementation Nouvelle Approche, décrivent quant à elles des solutions permettant d’atteindre les objectifs fixés.

Les directives "Nouvelle Approche" laissent aux industriels le choix de la procédure d'homologation utilisée pour attester de la conformité de leurs produits, en particulier, celui de recourir à des normes européennes harmonisées. Elles se distinguent ainsi des anciennes directives qui imposaient aux fabricants des dispositifs techniques stricts et précis.

Dans le cas d’un contrôle interne de la fabrication, le constructeur doit effectuer une évaluation de la CEM, rédiger la documentation technique, apposer le marquage CE, rédiger la déclaration UE de conformité, mettre en place un procédé de fabrication assurant que chaque exemplaire mis sur le marché est conforme à la documentation technique.

Par le marquage CE d’un produit, son fabricant s’engage à ce que son produit respecte les exigences essentielles de l’ensemble des directives européennes qui lui sont applicables. Si l’auto-certification est envisageable, il doit cependant être en mesure de fournir les preuves de conformité et l’ensemble de la documentation technique afférente. La certification CEM d’un produit réclame toutefois des moyens d’essais spécifiques et des compétences particulièrement pointues pour la mise en œuvre des essais CEM. L’auto-certification ne peut donc être envisagée que par les entreprises qui disposent de telles capacités. Aussi, la plupart des fabricants font appels à un laboratoire spécialisé dans le domaine des essais CEM qui les orientera vers les normes à appliquer à leurs produits et établira les procédures d’essais appropriés que le laboratoire sera à même de mettre en œuvre.

Lorsque le fabricant fait appel à un organisme de contrôle tiers (organisme notifié) pour évaluer la conformité de son produit, ce dernier émet une attestation de la conformité du produit aux exigences essentielles fixées dans la législation d'harmonisation technique correspondante.

L’évaluation de la conformité aux exigences essentielles prévues par les législations européennes, l’établissement de la documentation technique et de la déclaration CE/UE de conformité, ainsi que l’apposition du marquage CE qui en résulte sont de la seule responsabilité du fabricant.

En complément de cette déclaration UE/CE de conformité, les procédures d'évaluation de la conformité exigent généralement la constitution d'un dossier technique par le fabricant. L'objectif de ce document est d'attester la conformité du produit. Il doit comprendre des informations d'ordre administratif sur l'entreprise et divers documents permettant de vérifier la conformité du produit aux règles techniques (descriptif du produit et du processus, plans, ...).

Toute procédure d’évaluation de la conformité impose au fabricant de commencer par analyser les risques spécifiques du produit afin d’y répondre et de se conformer aux exigences essentielles, car tous les produits ne présentent pas les mêmes risques. Une fois que le fabricant a défini ces risques et a déterminé les mesures permettant d’y répondre afin de se conformer aux exigences essentielles, il peut choisir d’appliquer les normes harmonisées applicables à son produit ou il peut opter pour d’autres spécifications techniques. Après avoir défini les risques présentés par l’appareil, trois méthodes sont possibles pour l’évaluation de la CEM:

• l’application des normes harmonisées de la CEM, après avoir vérifié que les normes harmonisées choisies couvrent bien l’ensemble des phénomènes pertinents pour le produit;
• une évaluation de la CEM sans application des normes harmonisées et le fabricant applique sa propre méthodologie (autres spécifications techniques);
• une évaluation mixte, combinant les deux méthodes précédentes. Par exemple, il est possible d’utiliser les normes harmonisées afin de couvrir les phénomènes d’émission et une évaluation technique détaillée de la CEM pour les aspects relevant de l’immunité.

Les normes harmonisées fournissent une méthodologie reconnue permettant de démontrer la conformité aux exigences essentielles et représentent souvent la méthode de prédilection utilisée à cette fin. Le fabricant peut demander à un tiers de réaliser l’évaluation de la CEM pour son compte ou lui demander de l’aide pour effectuer une partie de cette évaluation, mais il reste pleinement responsable de la conformité de ses appareils aux dispositions de la directive. Le fabricant supporte seul la responsabilité de l’évaluation de la CEM. Cette responsabilité ne peut jamais incomber à un tiers tel qu’un organisme notifié ou un laboratoire de test de la CEM.

La certification CEM atteste de l’aptitude d’un appareil ou d’un système à fonctionner de manière satisfaisante en présence de champs et de perturbations électromagnétiques sans être la source de perturbations d’un niveau intolérable pour les autres équipements se trouvant à proximité.

Les essais de CEM sont donc destinés à vérifier l’aptitude d’un équipement électrique ou électronique à fonctionner dans un environnement électromagnétique sans provoquer lui même de perturbations électromagnétiques.

Les essais permettent de mesurer le niveau des émissions non désirées de l’appareil et d’autre part, s’assurer que cet appareil est immunisé contre les perturbations venues des équipements voisins (susceptibilité).

Essais d’émissions conduites et rayonnées : Les perturbations en conduction et rayonnées (champ électrique, champ magnétique) émises par l’appareil sous test sont mesurées et comparées aux valeurs limites définies par les normes.

**Essais d’immunité aux émissions conduites et rayonnées : **le fonctionnement de l’appareil sous test est analysé alors qu’il est soumis à des signaux et ondes de perturbation électromagnétiques rayonnées et conduites. Le type et les niveaux de ces perturbation sont définies par les normes.

Les essais CEM d’un appareil peuvent s’avérer longs, fastidieux et coûteux. Aussi, dans certains cas, il peut s’avérer utile d’effectuer des tests de pré-certification CEM au fil des phases de développement du produit. Des essais rapides et ciblés sont réalisés sur les premiers prototypes fonctionnels. Ce qui permet d’améliorer le produit au fur et à mesure de sa conception et de s’assurer de la conformité du produit en terme de CEM lors des essais de certification finaux.

La mise en œuvre des essais CEM nécessite de disposer l’appareil sous test dans la configuration et les conditions de test spécifiées par les normes afférentes. Les tests CEM sont réalisés avec des instruments de test dédiés et dans un environnement représentatif de celui dans lequel sera utilisé le produit.

Les tests peuvent être réalisés en espace libre. S’ils sont plus simples et moins coûteux à mettre en œuvre, ils ne permettent toutefois pas de maîtriser l'environnement électromagnétique de la zone de test qui peut donc être soumise à des perturbations électromagnétiques extérieures.

Pour isoler l’appareil sous test des champs électromagnétiques provenant de l'environnement extérieur, on utilise une cage de Faraday. Une chambre anéchoïque est généralement située à l'intérieur d'une cage de Faraday afin d'empêcher les ondes électromagnétiques extérieures d’y pénétrer. Une chambre anéchoïque est une enceinte dont les parois sont revêtues d’un matériau qui absorbe les ondes électromagnétiques, en reproduisant des conditions de champ libre. Ce qui évite la réverbération des ondes et des réflexions qui peuvent perturber les mesures. Dans une chambre semi-anéchoïque, l’une des parois, généralement le sol, n’est pas absorbante. Ces enceintes sont notamment utilisées pour effectuer des tests d’émission et de susceptibilité conduites et rayonnées

Les tests CEM nécessitent la mise en œuvre de différents types d’antennes (biconique, antenne log-périodique, antenne large bandes…) selon le type de champ (magnétique ou électrique), et la bande de fréquences des ondes à mesurer ou à émettre. Selon la nature des test à réalisés différents types d’instruments sont employés : amplificateurs de puissance, récepteurs de mesure CEM, instruments d'analyse des mesures tels qu’un oscilloscope oscilloscope ou un analyseur de spectre...

Pour tester l’'immunité des appareils électriques aux décharges électrostatiques, un pistolet de décharges électrostatiques est utilisé pour générer des décharges de plusieurs kV.

Les tests d'immunité aux perturbations conduites recourent à une pince de couplage qui injecte dans le câble d'alimentation électrique de l'appareil sous test ou sur ses câbles de transmission de signaux des courants visant à perturber l'appareil. Un réseau de stabilisation d’impédance de ligne (RSIL) mesure les perturbations conduites. Il permet de quantifier les perturbations émises/reçues par l’appareil électrique sous test vis à vis d’autres équipements électriques ou vis à vis du réseau d’alimentation électrique.