Le cas des défaillances d'appareils médicaux est un exemple classique de l'importance d'une approche systématique du diagnostic de la qualité de l'alimentation secteur. C'est l'histoire de Mike, un entrepreneur indépendant qui travaille avec un certain nombre d'usines de haute technologie.
Le problème
Mike a rencontré sur place un gestionnaire de bâtiment qui était frustré par son système électrique. Selon lui, rien de ce qui était électrique ne fonctionnait comme il le fallait dans le bâtiment et personne n'avait été en mesure d'identifier comment cela pouvait se produire ou de fournir une solution. L'administrateur a en outre indiqué à Mike que trois de ses électriciens avaient démissionné et qu'il se trouvait désormais dans une situation délicate.
Mike a posé des questions pour obtenir une image plus détaillée du problème, mais le retour d'information n'a pas donné grand-chose d'utile. Mike aimait suivre la devise ”En cas de doute, regardez où sont les victimes” et a donc demandé à se rendre dans la partie du bâtiment où les problèmes étaient les plus graves.
Conseils visuels
Dans un coin, une grande machine médicale effectuait une procédure de test critique. La machine était équipée d'un grand écran, d'un clavier et d'un panneau de commande, ainsi que d'un certain nombre de câbles et de tuyaux menant à d'autres équipements. L'écran de contrôle affichait que la procédure de test était ”en cours”.
À côté d'une machine se trouve un établi destiné à la réparation de circuits imprimés. Sur l'établi se trouvaient un fer à souder, une loupe éclairante et un ventilateur. La prise de courant de l'établi était branchée sur la même prise que la grande machine médicale. Mike a vu la personne à l'établi tendre la main et allumer le ventilateur. À ce moment-là, l'écran de contrôle de l'appareil médical s'est éteint pendant un moment, puis s'est rallumé avec les mots ”Programme reset” affichés en grosses lettres.
Mesurer et évaluer
Mike a mesuré la tension au niveau de la prise qui alimente les deux charges. Il a mesuré la tension à la prise qui alimente les deux charges. Fluke 87 V Le multimètre industriel a mesuré 115 V. Le gestionnaire du bâtiment a répété la mesure avec son Fluke 27 II Multimètre numérique robuste, qui affiche 118 V. Pourquoi cette différence ?
Le Fluke 87 V fournit des mesures True-RMS qui donnent des résultats corrects mais inférieurs à ceux des instruments de milieu de gamme, tels que le Fluke 27 II, sur des ondes carrées ou des formes d'ondes ressemblant à des ondes carrées. Mike a fermé son Fluke 120B Le ScopeMeter industriel s'est allumé et a affiché la forme d'onde de la tension. L'affichage montre que la forme d'onde est fortement tronquée en haut, ce qui la fait ressembler davantage à une onde carrée qu'à une onde sinusoïdale. La valeur de crête ne mesurait que 135 V, au lieu des 162 V attendus.
Mike a dessiné un schéma unifilaire du système. Ce schéma montre que le transformateur qui alimente la zone de test se trouve de l'autre côté du bâtiment, à environ 150 mètres. La plupart des charges de ce transformateur n'étaient pas linéaires et atteignaient des courants de pointe élevés au moment où la tension atteignait son maximum. La combinaison de courants de pointe élevés et d'une forte impédance due à la longue distance a provoqué de fortes chutes de tension à l'extrémité du circuit, à l'endroit même où se trouvait la zone d'essai.
Théorie et analyse
Étant donné que les circuits internes de la machine médicale fonctionnaient sur une faible tension continue, l'alimentation interne devait avoir un circuit d'entrée diode/condensateur qui nécessitait une tension de crête minimale pour fonctionner correctement. La plaque signalétique de la machine médicale indiquait que la machine nécessitait une tension d'alimentation comprise entre 100 et 135 V rms AC. Les ingénieurs qui ont conçu la machine et spécifié la plaque signalétique ont supposé que la tension d'alimentation serait une onde sinusoïdale, de sorte que la tension de crête minimale serait de 141 V crête (100 x 1,41). La valeur mesurée de la tension de crête n'étant que de 135 V, la machine fonctionnait à une tension de crête déjà inférieure de 6 V au minimum absolu requis. Lorsque le ventilateur a été mis en marche, le courant de crête alimenté par le moteur du ventilateur a réduit la tension à un point tel que l'alimentation électrique de la machine n'était plus normale. La machine s'est alors réinitialisée.
Solution
Le problème de l'écrêtage des pointes de tension (flat topping) est courant dans les bâtiments de haute technologie. De nombreux bâtiments utilisés aujourd'hui n'ont pas été conçus pour faire face à l'énorme quantité de charges informatiques et non linéaires qui sont si courantes aujourd'hui.
Dans ce cas, il serait nécessaire de tout recâbler en profondeur pour réduire la chute de tension entre le transformateur et la charge. Une autre solution consisterait à placer les charges les plus sensibles plus près du transformateur.
