Bonnes pratiques pour la conception d’une armoire électrique

[edurand]

Bonjour à tous,
Afin d’accompagner ma future CNC, j’aimerais mettre en place une armoire électrique efficace et sécurisée
Ayant peu de connaissances en électrique, j’ai commencé à regrouper différentes informations à ce sujet à partir de certain fil de ce forum notamment celui si, mais aussi sur ce site, ou encore sur ces différentes vidéos .

Ci-dessous, voici une liste des informations regroupées :

Les câbles de fins de courses qui commutent des intensités très faibles (1 à 10 mA) doivent impérativement être blindés, et le blindage relié à la terre.

Toutes les masses doivent être reliées, on vérifiera tout particulièrement que la masse des signaux est reliée à la masse de puissance.

s’il y a des alimentations séparées, leurs masses doivent être bien reliées.

Les masses des équipements doivents êtres reliées, mais par un seul cheminement, sinon on risque de créer ce qu'on apelle des 'boucles de masse', créant des parasites. Il est donc important, lorsque l’on relie le blindage d’un câble à la masse, de ne le faire que d’un seul coté (normalement, il doit y avoir un fil de masse dans le cordon).

d’une manière générale blinde tous les câbles qui véhiculent un signal, prend du câble multibrin avec blindage sur la périphérie ( tresse ) évite ceux avec juste une feuille , tous tes blindages seront réunis ensemble d ‘ un seul coté et relié au boitier ( terre mécanique ). pense a adapter les sections de câble en fonction des intensités .... sépare au maximum ( si tu peut ) les câbles "signaux" de ceux véhiculant la puissance

Gaffe aussi aux lampes halogènes et variateur à proximité de ton armoire , c'est un vrai nid de parasites

Oui , il faut des blindés pour les câbles “petits signaux" , même a l'intérieur de l'armoire ( le blindage s'arrêtant a quelques cm des entrés des drivers ou des variateurs auquels ils aboutissent. )

oui, il faut du vrai cable blindé avec une tresse , pas juste une feuille d'alu comme dans du "fil à téléphone"

Il est quasiment indispensable que le P.C. utilisé soit ailleurs (l'intégrer dans l'armoire machine est certe pas impossible , ça se fait sur les machines industrielles …Mais avec des P.C. industriels, et au prix d'une conception tres soignée de l'antiparasitage, ce qui risque d' être problématique ou impossible à faire par l'amateur )

éventuellement met au moins pour le pc un filtre secteur

essaye également d 'avoir ( surtout sur tous les signaux ) des câbles mes plus courts possible

Shielded cabling for the stepper/servo motor wiring, encoder wiring, and limit switch wiring is ideal for noise resistance.

For example, don't run the limit wiring in the same conduit as the cable from VFD to motor! When noisy wires must be near quiet wires, try to cross them at right angles rather than running them parallel. Parallel wires are good at passing noise to each other.

Separate Chassis for PC, Driver Electronics, and VFD = Put each of these components into its own chassis (don’t just stick your VFD in a box next to a bare PC motherboard, next to a bare breakout board, next to bare servo drives), and then run a common ground to each chassis.

Keep the wiring length from VFD to motor as short as possible. Long lines can radiate more noise.

There are many different approaches to grounding. I favor the star grounding approach where every single ground goes to one terminal.

Si j’ai bien compris, il faut :

• Séparer autant que possible les câbles de puissances des câbles de signaux
• Les câbles de signaux (vers moteurs PaP, vers capteurs de fin de course) devront être blindés. La meilleure solution étant un câble torsadé avec en plus un blindage en forme de tresse. Le blindage étant relié au boîtier qu’a une seule de ses extrémités. Les câbles blindés seront aussi présents à l’intérieur des armoires s’arrêtant à quelques centimètres des drivers et de la BoB .
• Si possible, mettre en place 3 armoires : une armoire pour la partie commande, une armoire pour le variateur (VFD) de broche, une armoire pour le PC.
• On placera un filtre secteur EMI en amont du variateur de broche et du PC
• Optimisé la longueur des câbles, surtout des signaux, autant que possibles
• Les armoires devront partager une masse commune entre elles.
• Dans chaque armoire, mettre en place une masse commune en forme d’étoile

Si vous voyez d’autres bonnes pratiques oubliées, n’hésitez pas à me le dire

Au niveau de la sécurité, en étudiant quelques schémas d’implantation électrique, j’ai retenu :

• La présence d’un disjoncteur différentiel est importante
• Ajouter des disjoncteurs en amont de chaque alimentation (Courbe C)
• Ajouter des fusibles en amont de chaque driver, de la Bob et des relais
• Ajouter un button d’arrêt d’urgence sur l’armoire, mais aussi à proximité de la machine à porter de main
• Ajouter un button “No Volt Relay” qui permet d’éviter un redémarrage automatique de la machine après une coupure de courant.

Cette liste mérite d'être complétée. De plus, s’il y a des erreurs grossières, n’hésitez à me le dire.

L’agencement de l’armoire de commande se définit souvent en 3 étages :
- 1 étage Alimentation,
- 1 étage Bob - carte logique - carte relais
- 1 étage Drivers moteur PaP.

Pour faciliter la maintenance et la clarté des armoires, j’ai remarqué que certains se servaient de bornier de jonction pour centraliser les câbles et de goulottes électriques. Ici par exemple
Cependant en utilisant des borniers de jonction, ce sont de simples câbles électriques qui sont utilisés en lieu et place des câbles blindés. Qu’en est-il des interférences ?

Au sujet des armoires, il existe des armoires tout en métal, en ABS avec un fond en métal ou encore certaines sont vendues en bois (ici par exemple). La réalisation d’une armoire faite-maison en bois est-elle une aberration. L’utilisation d’une armoire entièrement en métal crée-t-elle une cage de faraday limitant ainsi les différentes interférences ?

À la place de simple fusible, certains montages utilisent des disjoncteurs magnéto-thermique. Est-ce un vrai plus ? J’ai cru comprendre que les drivers moteurs étaient déjà équipés de protection. Sont-elles les mêmes ? Peuvent-elles interférer ?

J’ai croisé des installations avec un seul filtre EMI avant le variateur de broche. D’autres installations, en plus de ce filtre, utilisaient des filtre avant l’alimentation de la BoB et celle du PC. Sont-ils superflus ? Quelle est la meilleure des pratiques ?

Merci d'avance de vos réponses

 

[mwm]

Bonsoir,
J'ai lu patiemment tes anotations, c'est vraiment cela qu'il faut réaliser,
Préparer un schéma de câblage au fur et à mesure que tu installes le matériel dans ton armoire, la méthode du rouleau de papier gradué de 0 jusqu'au dernier composant installé , avec un rouleau on ne perd pas de feuilles du plan de câblage,,,,,
Le schéma développé est suffisant avec des n° qui renvoient aux parties où elles ont une fonction communes,,,
Le câblage sous goulotte se prépare , cela ne s'improvise pas,
-pas de mélange entre les câbles de signaux et des câbles de puissances,
- des goulottes séparées,
- des fils numérotés avec un code qui t'es personnel ou un code que j'emploie souvent c'est le code RETMA , aussi appellé code des couleurs pour les composants électroniques,
-prévoir un éclairage suffisant et au moins une prise de courant dans ton armoire, pour l'oscillo, le fer à souder, la cafetière,( bien utile si,si,,,,)
- emploies des embouts pour tes fils que ce soit à sertir ou à souder , c'est vraiment valable à long terme pour ne pas souffrir de pannes intermittentes par les vibrations, p c que les fils fins se cassent très facilement, autant le savoir,,,
Dans ton armoire tu peux prévoir un casier métallique qui recevra ton ordinateur, cela se fait bien en profilé alu et des rivets "POP", les panneaux en tôle d'alu aussi avec des rivets,,
Pour la ventilation, préférer la mise sous pression de l'armoire avec de l'air filtré l'évacuation d'air chaud se fait par une chicane au dessus de ton armoire,
C'est ce qui me vient à l'esprit, je câblais souvent des armoires d'automates industriels, donc de l'expérience dans ce domaine,,, A ++

 

[fred03800]

Bonjour,

je parle ici pour le la fraiseuse amateur et non industriel et ne fait que redire des bon conseil que l'on m'a donné:

* Ne pas confondre Terre et Masse (le chassie de la machine relier à la terre pour sécurité des personne et les tresse des fils relier à la masse...)
* 3 armoires... Le PC est une armoire en lui même, si bon PC (et donc bonne alim) pas besoin de filtre secteur
le variateur de frécance sera très bien en dehors de l'armoire (par exemple directement accroché au mur), un filtre avant pour quoi faire?
* tout les câbles blindé OUI même ceux moteurs ou inter fin de course....

Ajouter des fusibles en amont de chaque driver, de la Bob et des relais

un seul disjoncteur avant les alim des drivers qui fait office de fusible et d'inter

La présence d’un disjoncteur différentiel est importante

ta maison n'en ai pas deja équipé ?

Pour le reste:
*ne pas utiliser d'alim à découpage que ce soit pour les Driver, le 5V ou même pour un éclairage à led

 

[mwm]

Bonjour,
Les masses sont à connecter à un seul point qui est relié à la terre ,,,
Le PC n'a pas toujours un boîtier métallique, surtout si c'est un PC portable ,,,
Les câbles moteurs peuvent être mis sous tubes ouple métallique relié aussi à la terre ,,,
Il reste les lampes à filament métallique et les lampes halogène directe sans transfo, employer peut être un néon???? au plus mal il reste la lampe frontale sur piles!!! A ++

 

[speedjf37]

Bonjour,


Pour le reste:
*ne pas utiliser d'alim à découpage que ce soit pour les Driver, le 5V ou même pour un éclairage à led

Bonjour,

Sans alim à découpage :
Le PC ????
Le Variateur de fréquence ???

J'en utilise pour tout sans aucuns problèmes (en respectant les règles de blindage et d'isolement).

JF

 

[osiver]

Les câbles de signaux (vers moteurs PaP, vers capteurs de fin de course) devront être blindés.

Je n'ai relevé que ce point qui me parait contestable : les câbles des moteurs PAP ne sont pas des câbles de signaux mais des câbles de puissance. À blinder aussi (et de section suffisante) mais ne pas confondre

 

[vres]

Les câbles de signaux (vers moteurs PaP, vers capteurs de fin de course) devront être blindés.

Je n'ai pas souvenir avoir vu des câble blindés pour les fin de course sur les machines industrielles d'ailleurs les câbles normalisés ne sont pas blindés.

Pour les moteurs ce n'est pas un câble de signaux mais un câble de puissance.

 

[edurand]

Merci à tous pour vos réponses.

- des goulottes séparées,
- des fils numérotés avec un code qui t'es personnel ou un code que j'emploie souvent c'est le code RETMA , aussi appellé code des couleurs pour les composants électroniques,
-prévoir un éclairage suffisant et au moins une prise de courant dans ton armoire, pour l'oscillo, le fer à souder, la cafetière,( bien utile si,si,,,,)
- emploies des embouts pour tes fils que ce soit à sertir ou à souder , c'est vraiment valable à long terme pour ne pas souffrir de pannes intermittentes par les vibrations, p c que les fils fins se cassent très facilement, autant le savoir

@mwm : Merci je note tout ça

Ne pas confondre Terre et Masse (le chassie de la machine relier à la terre pour sécurité des personne et les tresse des fils relier à la masse...)

@fred03800 : En effet, je ne faisait pas la différence. Merci


J'utilise souvent la découpe laser d'un Fablab près de chez moi. C'est une Speedy 400 qui découpe très bien le MDF. Je pensais faire mes 3 armoires dans cette matière avec une plaque de métal dans le fond de chacune. Une contre-indication?

On voit bien ici (http://www.worldofgz.com/mecanique/fraiseuse-cnc/) que les câbles issus des borniers ne sont pas blindés. Mettre un câble blindé entre le Moteur PaP et le Driver Moteur puis un simple câble dans l'armoire entre le Driver Moteur et le Bornier, même chose entre le Bornier et la Bob, cela rend-il le blindage du câble entre le Moteur Pap et le Driver Moteur inutile?

 

[mwm]

Bonjour,
C'est un double travail que de fabriquer un meuble en bois puis de la blinder, et les liaisons entre les tôles alu tu les réalises par vis rondelles et écrous ??? On as jamais de bonne masse avec de l'alu ou alors employerde la feuille de zinc facilement pliable et soudable,,,
Ce serait plus simple de trouver une armoire métallique neuve ou d'occasion, en général ce sont les faces supérieure et inférieure qui sont découpées; tu n'aurais qu'à remplacer ces tôles avec tes trous nécessaires ou de les boucher, il ya des presse étoupes , prévus pour cela ...
Les câbles de puissance du PAP doivent être de bonne section, parce qu'avec la tension peu élevée des moteurs, les chutes de tension sont bien présentes calculez les intensités sur une densité de 2 A / mm²
En fait le Driver est dans une cage de Faraday avec ses fils, donc pas de soucis,mais les câbles du moteur sortent en fait de la cage de Faraday,,,

 

[vres]

Je suis intervenu sur une machine ou aucun fil ni câble n'est blindé. Dans les chaines à câble tout passe par des nappes (style circuit imprimé) les signaux des encodeurs passent a 2mm , voir moins, de la puissance de la broche et des moteurs et ça fonctionne sans problème. Maintenant un bon blindage est impératifs mais si on espère que ça va résoudre tout les problèmes on risque d'être déçu.

Pour avoir une liaison plus sécurisés en USB, j'avais trouvé un produit miracle, C'est un adaptateur USB qui utilise un câble réseau, on peut avoir en théorie une liaison de 60m.
J'ai acheté des câbles réseau hyper blindés (et hyper chers) mais dés que l'on met la broche en route ça plante.

 

[check]

En matière de sécurité, appliquer la norme IP2X (impossibilité d'avoir un contact physique avec toutes pièces sous tension, règle des 2,5mm maximum). Ne sont pas concernées les très basses tensions jusqu'a 48V)
Mettre en oeuvre la protection différentiel, terre et disjoncteur.