L’alimentation électrique par câble Ethernet est-elle sans danger ?

16 décembre 2020 / Généralités, normes et certification, installation et test, réseaux industriels

L’alimentation par Ethernet (PoE) existe depuis plusieurs années, à commencer par le PoE de type 1 (IEEE 802.3af) introduit en 2003, qui fournit jusqu’à 15,4 W, avec 13 W de disponibles pour l’appareil. Celle-ci a été suivie du type 2 PoE (parfois appelée PoE Plus) qui fournit jusqu’à 30 W, avec 25,5 W de disponibles pour l’appareil.

À ces niveaux d’alimentation CC, personne n’a jamais vraiment remis en question la sécurité de la PoE. Mais une fois que le type à quatre paires 3 et le type 4 PoE ont été introduits en 2018 à 60 W et 90 W respectivement, et que le National Electric Code a été révisé pour traiter les circuits d’alimentation à distance 60 W, beaucoup ont commencé à se demander si le PoE est sûr. Nous avons pensé que nous allions regarder de plus près.

CA vs. CC

Bien que le fait de monter l’alimentation CA/CC “Retour en noir” au-dessus de 70 décibels ne soit certainement PAS sans danger pour vos oreilles, on croit depuis longtemps que l’alimentation CC est sûre alors que l’alimentation CA ne l’est pas. Il y a une certaine vérité derrière le fait que l’alimentation CA est considérée comme étant environ 3 à 5 fois plus dangereuse que le courant CC, il faut beaucoup plus de milliampères de courant CC que de courant CA à la même tension pour vous tuer. Pour mieux comprendre pourquoi, il est utile de comprendre la différence entre les deux.

L’alimentation CA passe périodiquement de l’avant à l’arrière tandis que l’alimentation CC circule dans une direction. C’est pourquoi l’alimentation CA dispose d’une fréquence, contrairement à l’alimentation CC. Aux États-Unis, l’alimentation CA a une rotation de 60 fois par seconde (60 Hz). En Europe, la valeur est de 50 fois par seconde (50 Hz). Un moyen facile de visualiser la différence consiste à la visualiser sous forme de graphique. La puissance CA crée un motif d’onde (sinusoïde), tandis que CC crée une ligne plate.

En cas de choc causé par des niveaux d’ampérage dangereux d’alimentation CA, la nature alternée de l’alimentation CA provoque la fibrillation auriculaire du cœur. Le flux continu de puissance CC n’est pas aussi dangereux pour le cœur, mais il peut provoquer une contraction convulsive, voire entraîner la mort. Outre le niveau de courant, la résistance du corps reste également un facteur important, qui peut dépendre de l’humidité, l’épaisseur de la peau, le poids, l’âge et même le sexe. La peau sèche présente une plus grande résistance que la peau mouillée et la quantité de courant électrique qui circule dans le corps augmente lorsque la résistance diminue. Et les femmes sont plus sensibles aux courants que les hommes en raison d’une moindre résistance globale du corps.

En outre, le chemin fait une grande différence. Un choc électrique se produit uniquement en cas de chemin complet avec deux points de contact sur le corps pour l’entrée et la sortie du courant, et l’électricité prendra toujours le chemin le plus facile vers la terre. Le chemin que le courant emprunte est lié au degré de dangerosité du choc, un courant qui circule d’une main à l’autre et qui, par conséquent, traverse votre cœur, est beaucoup plus dangereux qu’un courant qui s’écoule, disons, de votre doigt jusqu’à votre coude.

Qu’est-ce que cela signifie pour PoE ?

Selon les normes IEEE, le PoE est injecté dans un câble à une tension comprise entre 44 et 57 V CC, généralement 48 V CC. Typiquement, tout élément inférieur à 35 V CA ou 60 V CC est considéré comme une très basse tension de sécurité (SELV), donc par définition, les ports PoE sont compatibles avec SELV. Cela ne veut pas dire qu’une tension de 48 V CC ne peut pas créer un choc (vous vous en apercevrez si votre langue a été en contact avec une batterie 9 volts lorsque vous étiez enfant). Et personne ne vous recommande de retirer l’isolation d’un conducteur de câble à paire torsadée et de le piquer avec vos mains nues (en particulier en présence d’humidité).

Mais avec la PoE, vous avez encore peu de chances d’être victime d’un choc électrique par câble déconnecté en raison du protocole lui-même. C’est parce que l’équipement d’approvisionnement en énergie (PSE) doit être relié au dispositif alimenté (PD) avant qu’une alimentation ne soit fournie. Pas de liaison, pas de puissance. C’est assez différent d’une source d’alimentation CA standard qui fournit constamment de l’alimentation, que vous ayez ou non un appareil branché.

En bref, la réponse est OUI. La PoE est sûre.

Il y a toujours un Mais

Donc, si la PoE est sûre, pourquoi est-elle traitée dans le NEC pour les niveaux de puissance supérieurs à 60 W ? Il existe toujours un danger potentiel causé par la chaleur générée par la PoE dans les faisceaux de câbles, pouvant provoquer une perte d’insertion et une dégradation du câble au fil du temps, empêchant une transmission correcte des données. Et avec tout élément, des téléphones et dispositifs de sécurité aux systèmes de sécurité des personnes se connectant au réseau et étant alimentés par celui-ci, une perte de signal peut certainement engendrer un problème de sécurité des personnes. C’est l’une des raisons pour lesquelles le NEC spécifie le nombre de câbles autorisés dans un faisceau en fonction de la taille du conducteur et de la température nominale pour une PoE de 60 W ou plus ou nécessite l’utilisation d’un câble à puissance limitée (LP).

Des discussions sont en cours concernant la sécurité incendie lorsqu’il s’agit de PoE. Bien que cela soit théoriquement possible, ce serait le pire scénario : un grand faisceau de câbles serrés fournissant simultanément une PoE de 60 W ou de plus haute puissance dans un espace de plafond chaud (supérieur à 40 °C) d’un point à l’autre sans se décomposer en faisceaux plus petits/séries individuelles. Il faudrait probablement également une construction de câble non blindé de faible qualité (p. ex., aluminium recouvert de cuivre) à proximité immédiate de matériaux combustibles. Un tel scénario peut être évité en suivant les directives de regroupement et de certification (aucun passage de câblage CCA).

Il est important de garder à l’esprit que même s’il n’y a aucun danger, la PoE peut toujours occasionner des dysfonctionnements sur la transmission si le câble n’est pas correctement équilibré. Avec le type 3 et le type 4 PoE à quatre paires, l’alimentation est fournie sur les quatre paires avec des données via une tension en mode commun qui répartit le courant entre chaque conducteur dans les paires. Dans ce cas, la résistance CC doit être équilibrée. Un déséquilibre trop important entraîne un risque de saturation du transformateur, ce qui peut entraîner une distorsion des signaux de données Ethernet. C’est pourquoi nous vous recommandons de tester le déséquilibre de résistance CC à l’aide de votre testeur de la série DSX CableAnalyzer™. En savoir plus sur les tests de déséquilibre de résistance CC ici.

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