Bonjour Thomas,
Je vous souhaite bonne lecture.
Pour éviter de longs discours, je viens vers vous pour aborder la problématique du filtrage secteur dans un environnement de studio professionnel…
Cela m’amène immédiatement deux remarques :
- je suis très surpris d’apprendre que le filtrage secteur est ignoré à ce niveau !
- je constate que vous établissez à-priori un rapport de cause à effet entre l’absence de filtrage secteur et les variations de musicalité constatées. Pour ma part je ne suis pas certain que ce soit la seule et unique cause…
A/ L'installation technique
Terre: double pieu raccordé au tableau principal du studio. Distribution de la terre en multibrins 10mm² sans bouclage et en étoile dans chacun des studios.
Contrairement aux idées reçues, le bouclage des terres n’est pas un problème, au contraire ! Le fait de **mailler** la terre assure une meilleure équipotentialité de l’ensemble du site, et ne crée pas de **parasites**.
C’est lorsqu’une boucle de masse se referme par **des liaisons de terre** quil y a un problème.
Si des signaux circulent entre les différents studios, ou entre chaque studio et la cabine de mixage, il devrait y avoir une liaison de terre **directe** entre ces salles, pour assurer leur bonne équipotentialité.
Il faut noter :
- les masses électriques des appareils sont reliées à la terre, sauf précautions spécifiques telle que l’inverseur **ground / lift** qu’on trouve sur certains matériels professionnels.
- les cordons qui véhiculent les signaux entre studio et cabine assurent une liaison entre les masses électriques des deux pièces.
- Les deux points de terres de ces deux salles se trouvent donc reliés par la liaison **signaux** (par son fil de masse).
- Si ces deux terres ne sont pas parfaitement équipotentielles, un courant va circuler dans le fil de masse en question. Il va se superposer au signal audio, qu’il soit analogique ou numérique, et intermoduler avec, même si la ligne est symétrique : le récepteur au bout effectue une déssymétrisation !
- Qu’est-ce qui pourrait amener ces deux points de terre à des potentiels différents ? Tout courant de fuite détourné à la terre par une capacité parasite (entre primaire de transfo et sa carcasse par exemple) ou par un filtre secteur (par ses capacités Y entre terre et conducteurs). On parle donc de courants HF.
Par conséquent, je ne suis pas certain que votre distribution des terres soit optimale. Je n’en sais rien mais je me questionne.
Installation triphasée:
- Phase 1 pour éclairage, chauffage, etc.
- Phase 2 pour les petits signaux en séparant sur différentes lignes les appareils numériques (consoles numériques, wordclock, ordinateurs) et les équipements analogiques (consoles, préamplis micros, convertisseurs AD/DA, etc.)
- Phase 3 pour les forts signaux (amplis).
Il est évident que la consommation sur vos trois phases n’est pas équilibrée. De plus, le courant tiré n’est probablement pas **quasi-sinusoïdal** sur la phase alimentant les amplis : un transfo chargé par des redresseurs et condos tire un courant très pulsé.
De même pour la phase alimentant les éclairages, si vous avez installé des gradateurs : ceux-ci agissent par découpage à phase **variable** de la sinusoïde et ils génèrent énormément de parasites, sur une plage de fréquence très très large. Leur filtrage est indispensable et… pas facile. (les minuscules antiparasites intégrés aux variateurs sont largement inefficaces…)
Notez que le fait de séparer les phases permet un isolement relatif de ces trois circuits : ils sont couplés en basse fréquence, disons jusqu’à quelques kilohertz, mais au-delà le noyau du transfo assure des pertes croissantes, qui empêchent les signaux parasites de passer d’une phase aux autres. Ceci est d’autant plus vrai si les trois bobinages sont physiquement séparés, ce qui est le cas sur les transfos EDF de quartier.
J’ajoute une remarque : en alimentant un préampli et un ampli par deux phases différentes, alors que ces deux appareils échangent des signaux audio, vous induisez un gros problème : les masses de ces deux appareils sont portées à des potentiels alternatifs (à cause des capacités parasites entre transfos et châssis) déphasés de 120°… ou 240° selon le sens de branchement. Impossible d’annuler le courant parasite 50Hz dans le cordon audio !
Brancher ces appareils sur la même phase permet en revanche de minimiser ce courant parasite en cherchant le bon sens de branchement. Voir figures 78-79 page 108.
Idéalement, un transfo d’isolement en entrée d’ampli permet la transmission du signal (mode différentiel) et de lui seul, en ouvrant toutes les boucles de masse et en empêchant tout courant parasite sur la ligne. Il est toujours possible d’ajouter ces transfos dans le matériel existant. (modèle Lundahl LL1684 parfaitement adapté)
B/ Le problème
Je constate une variation assez évidente de la qualité d'écoute en fonction des jours de la semaine et des créneaux horaires. Que l'on ne se méprenne pas cependant, la qualité d'écoute est déjà très bonne et dépasse déjà ce qui se fait chez nos concurrents, mais je souhaite aller plus loin.
Il m’est arrivé de constater la même chose, et après investigations la cause a été identifiée : des ampli-op posaient un problème de stabilité aux hautes fréquences. L’observation à l’oscilloscope du bruit de fond révéla une composante HF à plusieurs MHz, d’amplitude 1 à 2V.
Curieusement, cela restait inaudible, le bruit de fond n’étant pas démodulé au repos. En revanche, selon la fréquence d’accrochage et la température des circuits, la sonorité obtenue était à **géométrie variable** : son crispé et fatiguant par moment, aéré et reposant à d’autres. (Sans qu’on note cependant une différence de timbre)
Tout cela pour dire que la cause assignable n’est pas à coup sûr liée au secteur : il suffit d’un appareil dans le système, équipé d’AOP un peu capricieux… Il est vrai que les parasites HF véhiculés par le secteur se retrouvent sur les rails d’alimentation des AOP, et peuvent provoquer l’instabilité, sans toutefois en être la cause mais seulement le déclencheur. (la cause est bien dans l’AOP dont la marge de phase est insuffisante).
C’est donc une éventualité à analyser.
C/ Les scénarios déjà envisagés et mes questions
- Raccordement à un transfo EDF plus proche (pour être le plus en amont sur la ligne). Impossible, le mien est déjà à moins de 100m.
- Raccordement en haute tension avec un transfo HT/BT privatif. Impossible car ma consommation (25kVA max) ne justifie pas cette démarche (sans parler des coûts: 10-15k€).
- Filtrage secteur par transfo d'isolement. Là commence mes questions: faut-il un transfo sur chaque phase (avec les difficultés d'avoir 3 'neutres' à gérer sur chaque tableau secondaire) ou un transfo triphasé-triphasé? Quid d'un seul gros transfo triphasé-monophasé qui serait en amont de toute l'installation?
- Autres questions: Recommanderiez-vous d'autres approches pour aborder le pbm? Quid des choix techniques présentés précédemment (phases séparées, lignes séparées)?
Il n’est pas certain que **Transfo plus proche** et **transfo privatif** soient deux solutions valables : il est vrai qu’en fin de ligne on risque de récupérer des parasites renvoyés par de nombreux abonnés, en plus des chutes de tensions, mais l’abaissement de l’impédance de source ne va pas dans le sens d’une atténuation des parasites HF couplés d’une phase sur l’autre…
Transfo d’isolement :
- Vues les différences de consommation sur vos trois phases, il serait logique de choisir trois transfos séparés, chacun étant dimensionné pour le courant maxi qu’on lui demande.
- Vues les formes d’onde des courants tirés, il serait bon également de supprimer tout couplage entre les secondaires de chaque phase. Un transfo unique réalise, par son noyau, le couplage en BF entre phases : si une phase débite un courant pulsé, avec en plus des pics de commutation, on retrouve les parasites correspondants sur les autres phases ! Avec des transfos séparés c’est moins sensible (quoique il reste un couplage entre les primaires…)
- La solution de trois transfos séparés permet en plus de symétriser le secteur pour toute la partie audio de l’installation : le secondaire est établi avec point milieu, et deux demi-enroulements donnant chacun 115 V (en opposition de phase). Le point milieu est mis à la terre, et le **biphasé** attaque les transfos des appareils. Cela apporte une très nette réduction des tensions parasites sur la masse des appareils, donc une diminution des courants **de masse** échangés entre appareils. (voir page 107 à 109 pour plus de détails).
- Comme vous le remarquez, la gestion des neutres n’est pas simple dans ce cas… d’autant plus qu’en symétrisant, on n’a plus de neutre mais deux phases !
- La solution d’un transfo unique triphasé-monophasé ne me plait pas : elle a pour seul avantage de répartir idéalement la consommation sur les trois phases, mais en revanche les circuits audio seront complètement couplés aux éclairages, donc aux parasites de découpage des gradateurs…
- La solution d’un transfo unique triphasé-triphasé est la plus simple à mettre en œuvre. Rien n’empêche de construire un transfo avec trois bobinages primaires identiques, un seul noyau (à trois branches) et des secondaires différents, dimensionnés chacun selon son utilisation.
- Je me demande si dans ce cas il ne serait pas plus judicieux de mettre un secondaire pour l’éclairage, un autre pour le chauffage, et le troisième pour l’audio : alimenter tous les appareils audio sur la même phase minimise les courants parasites dans les cordons (même si liaison symétriques).
- Chaque secondaire serait protégé par un écran relié à la terre. Le secondaire **audio** serait symétrique, deux phases 115V (pas de neutre)
- Le secondaire audio serait suivi, dans chaque studio ou salle, d’un boitier de filtrage secteur **multi-étage** : chaque prise secteur est précédée d’un filtre secteur bien choisi, selon l’appareil à connecter. Filtres 1 A pour les préamplis micro et autres petits consommateurs, filtres 3 A pour les appareils consommant jusqu’à 100 VA, filtres 6 A pour les amplis jusqu’à 200 VA, 10 A au delà. Consigne : éviter de raccorder deux appareils sur la même prise, car alors ils sont couplés par le secteur.
- Ces prises filtrées spécifiquement pour l’audio ne devraient pas être utilisées pour y raccorder autre chose, quoique cela ne pose aucun problème de sécurité (une lampe s’en fiche d’être alimentée en biphasé…). Chaque prise devrait être repérée avec l’intensité ou la puissance maxi qu’on peut lui tirer, ceci afin d’eviter toute saturation des filtres secteurs (dans ce cas ils créent plus de parasites qu’ils n’en enlèvent…)
Il m’est difficile pour l’instant d’être plus précis, j’espère que ces éléments de réponse vont vous permettre d’avancer dans votre projet, ou tout au moins d’affiner votre questionnement.
Bien cordialement
Francis