appareils de protection

Les appareils de protection

1. Nature des perturbations : Tout phnomne qui engendre une modification, plus ou moins grande, des valeurs nominales des grandeurs : tension,

courant, est une perturbation. Ces perturbations sont de trois types : Les surintensits : - les surcharges,

- les courts circuits,

Les surtensions, Les baisses et manques de tension.

Nature des perturbations Causes Effets Moyens de protections

Les surintensits Les surcharges Temporaires

Prolonges

Les courts circuits

- Dmarrage ou freinage

dun moteur.

- Rupture dune phase dalimentation dun moteur. - Moteur en dpassement de

charge.

- Fonctionnement abusif et

simultan de plusieurs appa-

reils lectriques.

- Contact lectrique entre

conducteurs portants des

potentiels diffrents.

- Peu de risques.

- chauffement lent et pro-gressif :

Vieillissement des isolants,

Destruction des iso-lants,

Incendies.

- Formation dun arc lec-trique.

-Echauffement trs impor-

tant : destruction des cbles,

voire du matriel.

- Incendies.

- cration deffets lectrody-namiques.

- Pas de coupure envisage.

- Coupure retarde mais de-venant rapide si lamplitude de la surcharge est impor-

tante.

- Appareils de protection :

Disjoncteur avec d-clencheur thermique,

Relais thermique.

- Coupure instantane.


Disjoncteur avec d-clencheur magntique,

Relais magntique, Fusible.

Les surtensions

- Augmentation brutale de la

tension due :

des contacts acci-dentels avec la H.T,

des conditions at-mosphriques : coup de

foudre.

- Destruction des isolants. - Coupure instantane.


Relais de surtension, Parafoudre.

2. La protection contre les surcharges : le relais thermique

2.1. Symbole

I

t

In

IT

In

I

t

IP

In

Icc I

t

2

2.2. Constitution

2.3. Principe de fonctionnement

Il est constitu dun bilame mtallique compos de deux lames coefficients de temprature diffrents. Le passage du courant, sil est suprieur la valeur de rglage du relais, provoque lchauffement et la d-formation de la bilame. Un contact lectrique (contact NF) associ cette bilame, dclenche le circuit de

commande.

Le relais thermique est gnralement diffrentiel et / ou compens.

Principe du dispositif diffrentiel En cas de coupure de phase ou de dsquilibre sur les trois phases dalimentation dun moteur, le dispositif dit diffrentiel agit sur le systme de dclenchement du relais thermique pour viter tout chauf-

fement et risque de destruction du moteur.

Principe de la compensation en temprature Afin dviter tout dclenchement d aux variations de la temprature ambiante, une bilame de com-pensation est mont sur le systme principal du dclenchement. Cette bilame de compensation se dforme

dans le sens oppos celui des bilames principaux.

2.4. Rglage des relais thermiques

Arriv du courant

Systme de dclenchement Rglage du calibre de dclenchement Dpart courant Elment bimtallique

Contact auxiliaire

Bouton de rarmement

7 6

3

2.5. Rglage des relais thermiques

Le relais thermique possde une certaine plage de rglage de son intensit de dclenchement Ir. On

rgle toujours le relais la valeur nominale du courant absorb par le rcepteur quil protge Ir = In. Lintensit minimale (relle) de dclenchement est gale, en gnrale, 1.15 fois Ir. 2.6. Courbes de dclenchement des relais thermiques

Exercice :

Un rcepteur (moteur) absorbe un courant nominal de 20 A. Une surcharge apparat. On mesure un

courant de surcharge de 40 A.

1er cas : pour une dure de surcharge de 20 s, est-ce que le relais thermique dclenche ?

Rponse :

On a : Ir = In = 20 A et de plus, la dure de surcharge est de 20 s

Conclusion : (daprs la courbe) le relais thermique ne dclenche pas.

2me cas : pour une dure de surcharge de 4 min, est-ce que le relais thermique dclenche ?

Rponse :

On a : Ir = In = 20 A

et

de plus, la dure de surcharge est de 4 min

Conclusion : (daprs la courbe) le relais thermique dclenche. Il dclenche au bout de : 30 s chaud, 33 s sur 2 phases, 1 min froid.

2.7. Choix dun relais thermique Document constructeur de chez TELEMECANIQUE

220

40

Ir

Isur

220

40

Ir

Isur

4

Exercice :

Un rcepteur (moteur) absorbe un

courant nominal de 27 A. Donnez la rf-

rence du relais thermique choisi.

Rponse :

On a: In = 27 A,

Alors Rf : LR2 D23 53.

3. La protection contre les courts circuits : le fusible

3.1. Symbole

3.2. Constitution

Tube

Capsule de contact

Disque de centrage de la lame fusible

Plaquette de soudure (elle lie la capsule

et la lame fusible )

Lame fusible

Sable (silice)

5

3.3. Principe de fonctionnement

Le fusible est constitu dune lame fusible dans une enveloppe ferme. Cette lame fusible fond si le cou-rant qui la traverse dpasse la valeur assigne.

Lenveloppe quant elle, contient du sable (silice) afin de permettre une coupure franche en vitant ainsi le maintient du passage de courant travers larc lectrique. 3.4. Prsentation du fusible

Il existe deux types de cartouche fusible :

- cartouche cylindrique,

- cartouche couteaux.

3.4.1. Cartouche cylindrique

Ils sont utiliss dans le domaine domestique ou le domaine industriel (selon leur taille).

3.5. Classification des cartouches fusibles

Suivant leur utilisation, trois classes de fusibles peuvent semployer : - les cartouches fusibles trs rapides,

- les cartouches fusibles standards,

- les cartouches fusibles lents.

Type Courbe de fusion Utilisation

Trs rapide

(prosistor)

Utilis pour les protections des semi-

conducteurs.

Standard

Type gG

(criture en noire)

Utilisation gnrale.

Lent

Type aM

(criture en vert)

Utilis pour les forts courants transitoires :

- dmarrage des moteurs, - primaire des transformateurs.

Non prvus pour une protection contre les faibles

surcharges, les courants conventionnels de fusion

ou de non fusion ne sont pas fixs. Ils fonctionnent

partir de 4 In environ.

Type (classe) de la cartouche fusible Intensit nominale ou assigne

Tension nominale ou assigne

3.4.2. Cartouche couteaux

On utilise ces cartouches dans le milieu industriel.

6

3.6. Caractristique temps-courant 3.6.1.Courbe temps-courant 3.6.2. Exemple de caractristiques des cartouches fusibles de type gG

avec : Inf (I1): intensit de non fusion, courant support par le fusible pendant un temps conventionnel sans fondre. If (I2): intensit de fusion, courant qui provoque la fusion du fusible avant la fin du temps conventionnel.

3.7. Courbes de fusion

Elles permettent de dterminer la dure de fonctionnement du fusible en fonction du courant qui le

traverse avant sa fusion.

3.7.1. Cartouche cylindrique de type gG

Remarque : un fusible de calibre 10 A commence fondre partir de 18 A au bout de 10 000 s.

Inf If

7

3.7.2. Cartouche cylindrique de type aM

Remarque : un fusible de calibre 10 A commence fondre partir de 48 A au bout de 60 s.

3.8 Choix d'un fusible

Pour choisir un fusible, il faut connatre les caractristiques du circuit protger :

- circuit de distribution, fusibles gG; - circuit dutilisation moteur, fusible aM.

On choisit le calibre du fusible gal au courant :

- pleine charge de l'installation protger pour la classe gG. - Nominal du moteur pleine charge pour la classe aM.

Exemples :

Moteur triphas 230 V 08,5 A Fusible aM 10 A, socle 40 A, cartouche 14 x 51

Installation de chauffage lectrique absorbant 34 A Fusible gG 40A, socle 40A, cartouche 14 x 51

Une protection par fusible peut sappliquer un dpart (ligne) ou un rcepteur. Le choix du fusible seffectue donc sur les points suivants : La classe : gG ou aM. Le calibre In La tension demploi U (infrieure ou gale nominale Un ) Le pouvoir de coupure La forme du fusible (cylindrique ou couteaux) La taille du fusible

4. La protection contre les surcharges et les courts circuits : le disjoncteur magnto-thermique

4.1. Symbole

D

8

4.2. Fonctions principales

Il a deux fonctions principales :

- couper et sectionner : rle des ples principaux,

- protger contre les surcharges et les courts circuits : rle du dispositif thermique et du dis-

positif magntique.

Remarque : Le disjoncteur peut-tre muni de dclencheurs :

A courant diffrentiel rsiduel de dfaut pour la protection contre les contacts indirects ; De baisse de tension, temporiss ou non.

4.3. Caractristiques d'un disjoncteur

4.3.1. Grandeurs physiques

a. Courant assign ou nominal (IN)

Le courant nominal est la valeur du courant que peut supporter indfiniment un disjoncteur

sans chauffement anormal. On lappelle aussi calibre du disjoncteur.

b. Courant de rglage (IR)

Le courant de rglage IR est le courant maximal que peut supporter le disjoncteur sans

dclenchement. Ce courant est li au rglage du dclencheur thermique.

IR est en gnral gale 0,7 1 IN.

c. Courant de fonctionnement (IM)

Le courant de fonctionnement IM est le courant de fonctionnement des dclencheurs magntiques,

en cas de surintensit brutale ou de court-circuit.

La valeur de IM peut varier entre 2,8 et 15 IN.

4.3.2. Courbe de fonctionnement

a. Courbe de dclenchement

C'est l'association de la courbe de dclenchement du relais thermique et la courbe de

dclenchement du relais magntique.

Cest la courbe de dclenchement typique dun disjoncteur magnto-thermique Remarque : on rgle le courant IR la valeur du courant nominal absorb par le rcepteur ou

linstallation.

Zone de dclenchement du

dispositif thermique

Zone de dclenchement du

dispositif magntique

PdC (Pouvoir de Coupure) :

valeur maximale du courant de

court circuit que le disjoncteur

peut couper sans quil soit

dtrior.

9

4.5. Elments de choix dun disjoncteur

Le choix d'un disjoncteur en basse tension s'effectue en fonction du circuit protger et

principalement selon :

- la tension demploi : Ue, - le courant nominal : In, en relation avec l'intensit admissible selon la NF C 15-100

- le pouvoir de coupure : qui dpend de la valeur du courant de court-circuit au point considr

- le nombre de ples,

- le nombre de ples protgs : 1, 2, 3 ou 4,

- la courbe et le type de dclenchement.

Disjoncteur diffrentiel courant rsiduel (D.D.R.) Le disjoncteur diffrentiel magnto thermique est aussi appel Dispositif Diffrentiel courant Rsiduel (DDR), qui a pour rle dassurer : - La protection des circuits contre les courants de dfauts de surcharge et de court-circuit (fonction dis-

joncteur magnto thermique). - La protection des personnes contre les contacts indirects, fuite de courant la terre (fonction diffren-

tielle).

10

Les installations industrielles I .Constitution des installations: Les installations industrielles des automatismes sont spares en deux parties bien distinctes appeles: circuit de

commande et circuit de puissance.

I.1 Circuit de commande : Il comprend tous les appareils ncessaires la commande et au contrle des automatismes.

Il est compos de:

Une source d'alimentation. Un appareil d'isolement. (contacts auxiliaires du sectionneur). Une protection du circuit (fusible, disjoncteur). Appareils de commande ou de contrle (bouton poussoir, dtecteur de grandeur physique).

Organes de commande (bobine de contacteur).

I.2 Circuit de puissance : Il comprend les appareils ncessaires au fonctionnement des rcepteurs de puissances et sert excuter les ordres

reus du circuit de commande.

Il est compos de: Une source d'alimentation gnralement triphase. Un appareil d'isolement. (sectionneur). Une protection du circuit (fusible, relais de protection) Appareils de commande (les contacts de puissance du contacteur)

Des rcepteurs de puissance (des moteurs).

Remarque :

Deux lments diffrents d'un mme appareil peuvent tre repartis dans les deux circuits Exemple: le contacteur, le sectionneur;

les circuits de commande et de puissance possdent chacun son propre alimentation.

Circuit d commande Circuit de puissance

le choix de lalimentation se fait et dpend des caract-ristiques des organes de commande (relais, con-

tacteur)

le choix de lalimentation dpend des caract-ristiques des rcepteurs de puissances (mo-

teur).

II. Appareillage lectrique:

II.1 Appareils d'isolement :

II.1.1 Le sectionneur:

Fonction : sparation entre la partie amont ( sous tension ) et la partie aval d'un circuit.

Ralisation : sectionnement du circuit A VIDE par cou-pure de tous les conducteurs de phase et du conducteur de neutre s'il existe (mais PAS du conducteur

de protection PE).

11

Un sectionneur n'tant pas prvu pour couper un circuit en charge, son pouvoir de coupure ou de fermeture

est trs faible. NE JAMAIS ACTIONNER UN SECTIONNEUR EN CHARGE.

Fonctionnalits supplmentaires : le sectionnement est visible, par observation des contacts ou du levier de commande. verrouillage possible par un cadenas en position ouvert pour consignation. un ou des contact(s) auxiliaire(s) permet de couper le circuit de commande qui est associ

au circuit principal d'un quipement. Par construction du sectionneur, l'ouverture de ce contact

s'effectue avant l'ouverture des contacts principaux. L'ouverture du circuit de commande de

l'quipement -ci n'est donc jamais ouvert en

charge. Inversement, la mise sous tension, le contact auxiliaire est ferm aprs la fermeture des

contacts principaux.

II.1.2 Sectionneur porte-fusible:

Fonction : sparation et protection

II.1.3 Interrupteur sectionneur:

Fonction : interruption, c'est--dire ouverture / fermeture ma-

nuelle du circuit EN CHARGE et sparation. Exemples d'applica-

tion : manuvre, arrt d'urgence.

II.2 Appareils de protection :

Chaque installation doit tre protge contre :

Les courts circuits.

Les surcharges.

==> Ces deux dfauts entranent toujours une augmentation norme du courant.

Les appareils de protection les plus utiliss sont les fusibles, les disjoncteurs et les relais thermiques

II.3 Appareils de commandes :

Ce sont les appareils qui permettent la mise en fonctionnement d'un automatisme.

Il en existe deux types :

manuelles.

automatiques.

II.3.1 Appareils de commande manuelle:

II.3.1.1 interrupteur :

Il possde deux tats stables.

II.3.1.2 Commutateur :

Cest un appareil qui permet de slectionner un mode de fonctionnement. II.3.1.3 Bouton poussoir :

Il possde un seul tat stable. une action manuelle fait changer son

tat.

12

II.3.2 Appareils de commande automatique:

II.3.2.1 Interrupteur de position:

Ils sont constitus de contacts qui se placent sur le parcourt des lments mobiles de faon tre actionns

lors d'un dplacement.

Exemple: interrupteur de position de fin de course.

II.3.2.2 Dtecteurs de grandeurs physiques (lectriques) :

Changement d'tat du contact pour une valeur de courant >5A.

II.3.2.3 le contacteur:

III- le contacteur:

Fonction : Il permet de commander un appareil ou un rcepteur de puissance dis-tance

Constitution

A fermeture A ouverture

13

1. support contacts mobiles de ple 8. socle

2. contact mobile de ple F 9. amortisseur de choc de llectro-aimant

3. contact mobile auxiliaire O 10. partie fixe de llectro-aimant

4. botier de ples et chambre de

coupure de larc 11. bague de dphasage

5. connexion de puissance 12. bobine dattraction

6. contact fixe de ple F 13. ressort de rappel de la partie mobile de

llectro-aimant

7. contact fixe auxiliaire O 14. partie mobile de llectro-aimant fixation pour bloc auxiliaire

Principe de marquage des bornes Contacts principaux

Les bornes sont repres par un seul chiffre de 1 6

(tripolaire), de 1 8 (ttrapolaire).

Contacts auxiliaires et boutons poussoirs

Ils sont reprs par un nombre de deux chiffres. Le chiffre des units indique la fonction du contact :

1-2, contact ouverture ;

3-4, contact fermeture ;

5-6, 7-8, contact fonctionnement temporis.

Le chiffre des dizaines indique le numro d'ordre de chaque contact auxiliaire de l'appareil.

Organe de commande (bobine)

On utilise A1 et A2. Ou bien A et B

Electro-aimant (organe moteur) :

Il comprend un circuit magntique et une bobine dattraction, larmature mobile entraine par translation lensemble des contacts.

- Spire de frager : rduit les vibrations du C.M. le flux principal P du C.M cre un courant induit dans la spire de frager -> cre un flux f faible, le flux rsultant ne sannul pas. Et le C.M est feuillet pour minimiser les pertes magntiques.

14

- Electro-aimant Courant continu : C.M massif en fer doux -> pas de rmanence, en position ferm son circuit prsente une trs

grande force dattraction ce qui autorise une rduction de la puissance dissipe dans la bobine do lemploi dune rsistance dconomie .

Exemples dutilisation : 1. Dmarrage directe dun moteur asynchrone triphas en un seul sens de marche.

Explications :

Une impulsion sur MARCHE

enclenche KM1 qui sautoalimente (par son contact auxiliaire). Le moteur tourne.

Une impulsion sur ARRET provoque

larrt. Le moteur sarrte.

circuit de puissance circuit de commande

Le circuit de commande est isol du circuit de puissance.

2. Dmarrage directe dun moteur asynchrone triphas en deux sens de marche.

Caractristiques et choix des contacteurs

15

1- Catgories demploi : fixent les valeurs du courant que le contacteur doit tablir ou couper ils d-pendent :

- De la nature du rcepteur contrl : moteur cage, bague ou rsistances - Des conditions dans lesquelles seffectuent la fermeture et louverture : moteur lanc ou cal

ou en cours de dmarrage, freinage,..

2- Facteur de marche : cest le rapport entre la dure de passage de courant et la priode dun cycle de manuvre.

3- Frquence de de manuvre : cest le nombre de cycle complet effectu par le contacteur pendant une heurs.

4- Dure de vie dun contacteur : cest le nombre de cycle de manuvre en charge que le contacteur est susceptible deffectuer sans remplacement.

5- Choix du contacteur : li aux variables dentre (nature et valeur :tension, crt) et aux variables de sorties (catgorie demploi, frquence de manuvre, facteur de marche).

t

T

16

Equipement de Protection et Rgimes de neutre

I. Rgimes de neutre : Ncessit de la liaison la terre :

L'nergie lectrique demeure dangereuse et la majorit des accidents est due aux dfauts d'isolement des

rcepteurs.

La masse des rcepteurs doit donc tre relie la terre pour assurer une tension de contact la plus faible

possible.

Quelle que soit la cause de ces dfauts, ils prsentent des risques pour :

o la vie des personnes o la conservation des biens o la disponibilit de lnergie lectrique.

Pour la liaison la terre, plusieurs solutions existent qui se trouvent dans la famille des Schmas de Liaison

la Terre (SLT) appels "rgimes de neutre".

Tous assurent la scurit des personnes avec chacun des avantages et des inconvnients en fonction des

besoins de l'utilisateur.

Les trois rgimes de neutre.

SLT NEUTRE du transformateur MASSE du rcepteur

TT Terre Terre

TN Terre Neutre

IT Isol ou Impdant Terre

I.1 Rgime TT

Caractristiques

o Dclenchement des protections au 1er dfaut.

o Le neutre du transformateur dalimentation est reli la terre. o Les masses sont interconnectes et relies la terre.

Schma

Rd : rsistance de dfaut. Rd = 0,1 Rn : rsistance de prise de terre. Rn =10 Ru : rsistance de prise de terre des masses. Ru =10 Id = U /(Rd+Rn+Ru) = 230/(0,1+10+10) = 11,4 A

Uc = Ru x Id = 10 x 11,4 = 114 V Tension mortelle

17

Protection : Toutes les masses des matriels protgs par un mme dispositif de protection doivent tre

interconnectes et relies par un conducteur de protection (PE) une mme prise de terre.

La condition de protection doit satisfaire la relation suivante :

o Ru. In < UL o In : Courant de fonctionnement du dispositif de protection ; o Ru : rsistance de la prise de terre des masses ; o UL : tension de contact limite : UL = 50V, 25V selon les locaux. Dans les schmas TT, on assurera

la protection par un dispositif diffrentiel courant rsiduel plac lorigine de linstallation. Dans ce cas, le courant In est gal au courant diffrentiel rsiduel du disjoncteur.

I.2 Rgime TN

Le neutre de lalimentation est reli la terre et les masses sont relies au neutre. Tout dfaut disolement est transform en un dfaut entre phase et neutre. Ce qui se traduit par un court-circuit

phase neutre.

I.2.1 Rgime TNC

Le conducteur de protection et le neutre sont confondus en un seul conducteur PEN : Protection Electrique

+ Neutre

I.2.2 Rgime TNS

Le conducteur neutre est spar du conducteur de protection lectrique PE.

Utilisation de matriel ttra polaire. Dans les deux cas, la protection doit tre assure par coupure au

premier dfaut.

18

Boucle de Dfaut

Les prises de terre du neutre et des masses sont interconnectes.

En cas de dfaut, un courant Id circule dans le conducteur PE ou PEN.

o Court-circuit donc Id est important. o Dclenchement des protections.

Caractristiques

o dclenchement au premier dfaut. o rpartition des prises de terre dans toute linstallation. o dfaut disolement phase/masse est transform en dfaut phase/neutre. o aucune lvation du potentiel des masses

Protection

Un dfaut disolement se traduit par un court-circuit Le courant de dfaut nest limit que par la rsistance des conducteurs : Id = 0,8V / (Rph + Rpe) Il faut vrifier que les dispositifs de protection ragissent en un temps infrieur celui impos par la norme,

soit pour un disjoncteur : I magntique < 0,8 .V. Sph / . l. (1+m) avec m = Sph / Spe Il faut pour les fusibles If < Id (courant de fusion du fusible).

I.3. Rgime IT

Le neutre est isol de la terre, ou reli la terre par une impdance. Les masses sont relies une prise de terre.

Ru : R de la prise de terre.

Rn : R de la terre du neutre.

Zn : Impdance disolement

19

Boucle de dfaut

Premier dfaut

Le premier dfaut est inoffensif. Id est trs faible.

Exemple de calcul :

Zn = 2200 ; Rn = 10 ; Ru = 10 Id = V / Z total = 220 /(2200+10+10)

Id = 0,1 A

Tension de dfaut :

Ud = Ru x Id

Ud = 10 x 0,1 = 1V Tension non dangereuse .La coupure nest pas imprative

Deuxime dfaut

En cas de double dfaut, il y a prsence dun fort courant de court-circuit (entre phase) et dune tension de contact (Uc) dangereuse. Coupure automatique obligatoire.

Deux cas se prsentent :

Masses spares: protection par dispositif diffrentiel: Rgime TT. masses communes: protection contre les surintensits: Rgime TN.

Caractristiques

Le premier dfaut doit tre signal par un contrleur permanent disolement (CPI); par un signal sonore ou visuel.

La coupure est obligatoire au deuxime dfaut.

un personnel de surveillance doit tre capable de rparer au 1er dfaut.

20

Fonctionnement du CPI

Cet appareil contrle en permanence lisolement du rseau. Un gnrateur injecte du courant continu entre le rseau et la terre.

a) Absence de dfaut : le courant continu ne circule pas entre le rseau et la terre.

b) Prsence de dfaut : un faible courant est dbit sur le rseau et le relais actionne les alarmes.

Cet appareil signale lapparition du 1er dfaut

Application Sachant que :

Rn : la rsistance du neutre la Terre. Ru : la rsistance de la prise de Terre. Rc = 1000 : la rsistance corporelle. Rd : la rsistance de dfaut.

Caractristique de linstallation : 230V / 400V ; rgime TT ; disjoncteur 30A/ 500mA. 1/ La phase 1 de la machine 1 touche la masse avec une rsistance de dfaut Rd =20 .

a. Reprsenter le parcours du courant de fuite IC1. b. Calculer la valeur de ce courant de fuite. c. Calculer la tension de contact UC1 laquelle est soumise la personne. d. Calculer alors lintensit IC1 qui traverse la personne. e. Le diffrentiel dclenche t il ? Pourquoi ?

2/ Le dfaut de la premire machine est rpar. La phase 2 de la machine 2 touche la carcasse de celle-ci.

La rsistance de contact est de 100 . a. A quel potentiel se trouve la carcasse ? b. Une personne touche la carcasse de cette machine ; quel potentiel est elle soumise ?

Calculer le courant qui la traverse IC2.

c. Le diffrentiel dclenche-t-il ? Pourquoi ? 3/ Maintenant, les deux dfauts sont prsents sur chaque machine. Une personne touche dune main la machine 1 et de lautre la machine 2 tout en tant isole de la Terre. Expliquer ce qui se passe (Tension entre les deux mains, courant corporel, danger.)

21

TD : rgime de neutre

Exercice 1 :

Dans une habitation avec locaux mouills et une rsistance de la prise de terre de 37. Quelle devra tre la sensibilit du disjoncteur diffrentiel utiliser ?

Exercice 2 :

Dans une habitation avec locaux mouills, on place un disjoncteur diffrentiel ayant une sensibilit de

500mA. Quelle devra tre la rsistance de la prise de terre ? Peut-on augmenter cette rsistance de terre?

Exercice 3 :

A larrive dune installation lectrique, on observe la prsence dun disjoncteur diffrentiel de 650 mA. La tension de scurit tant de 50 V (local sec), quelle peut tre la valeur maximale de la rsistance de terre de

cette installation ?

Exercice 4 :

Dans une boulangerie, la rsistance de la prise de terre est de 40 et le disjoncteur larrive du secteur a une sensibilit du diffrentiel rsiduel de 500 mA. Quelle sera la tension laquelle seront portes les masses

en cas de dfaut.

Exercice 5 :

Une piscine utilise une pompe pour son installation de filtrage deau. La rsistance de la prise de terre tant de 150. Quelle doit tre la sensibilit du diffrentiel de protection ?

Exercice 6 :

A larrive dune installation lectrique, on a plac un disjoncteur 320 mA (dispositif diffrentiel rsiduel). Donner la valeur de la rsistance maximale de la prise de terre en local humide.

Exercice 7 :

En manipulant une rallonge en mauvais tat dans sa cave trs humide, une personne touche lun des conducteurs dnuds.

a. y aura-t-il lectrisation, lectrocution, dfaut de court-circuit, dfaut dcoulement la terre ? b. quelle serait la tension de contact ?

c. quel devrait tre le temps de coupure de lappareil de protection ? d. quelles seraient les caractristiques de lappareil de protection qui serait ncessaire ? Exercice 8 :

Sur le schma, les 2 prises sont protges par un disjoncteur diffrentiel. Parmi les affirmations suivantes,

cocher celles qui sont correctes.

o Un disjoncteur coupe le courant en cas de court-circuit o Le disjoncteur diffrentiel ncessite une installation triphase. o Le disjoncteur diffrentiel dtecte les courants de fuite. o Le disjoncteur diffrentiel coupe le courant s'il dtecte un courant de fuite de plus de 30 mA. o Un disjoncteur 40 A coupe le courant s'il est travers par un courant de plus de 40 A.

22

Chapitre IV Canalisations et calculs des cbles

I.LES CONDUCTEURS ET CABLES

Les conducteurs et les cbles assurent la transmission de l'nergie lectrique et sa distribution. Il en existe

une trs grande varit pour satisfaire toutes les utilisations de l'lectricit.

I.1. Dfinitions :

On distingue trois termes :

Le conducteur isol: qui est un ensemble form par une me conductrice entoure d'une enveloppe isolante.

Le cble unipolaire: c'est un conducteur isol qui comporte, en plus, une ou plusieurs gaines de protection.

Le cble multiconducteurs: c'est un ensemble de conducteurs distincts, mais comportant une ou plusieurs gaines de protection commune.

I.2.Caractristiques :

I.2.1 Caractristiques lectriques

a. Parties conductrices :

Elles concernent l'me du conducteur ou du cble. Cette me doit tre trs bonne conductrice de l'lectricit

pour limiter au maximum les pertes par effet Joule lors du transport de l'nergie, d'o l'utilisation du cuivre

ou de l'aluminium qui ont une rsistivit trs faible.

Rsistivit du cuivre : = 17,24 . mm/ km 20 C Rsistivit de l'aluminium : = 28,26. mm/ km 20 C Rsistance d'un conducteur :

23

l : longueur du conducteur en km

S : section du conducteur en mm

: rsistivit du conducteur en. mm/ km

b. Parties isolantes :

Elles doivent avoir une rsistivit trs grande (isolant), on emploie :

o Le PVC (polychlorure de vinyle) ou le polythylne o Le caoutchouc butyle vulcanis (PRC)

Les isolants utiliss sont caractriss par leur tension nominale d'isolement. La tension nominale du cble

doit tre au moins gale la tension nominale de l'installation.

En basse tension on distingue diffrentes tensions nominales de cbles : 250V, 500V, 750V ou 1000V.

I.2.1 Caractristiques mcaniques

a)- Ame :

Elle est caractrise par sa section (jusqu' 300 mm), et par sa structure qui peut tre massive (rigide) ou

cble (souple). Les mes cbles sont formes de plusieurs brins torsads. La souplesse d'un cble dpend

du nombre de brins utilis pour une mme section.

Elle se rpartit en 6 classes :

o Classe 1 : rigide : 7 brins o Classe 2 : souple : 19 brins o Classe 6 : trs souple : 702 brins

b)- Enveloppe ou Gaine isolante :

Les caractristiques mcaniques de l'enveloppe isolante ne sont pas toujours suffisantes pour protger le

cble des influences externes. On est conduit recouvrir l'enveloppe isolante par une gaine de protection qui

doit prsenter des caractristiques :

Mcaniques (rsistance la traction, la torsion, la flexion et aux chocs) ;

Physiques (rsistance la chaleur, au froid, l'humidit, au feu) ;

Chimiques (rsistance la corrosion au vieillissement). On emploie des enveloppes en matriaux synthtiques (PVC) ou mtalliques (feuillard d'acier, d'aluminium

ou plomb).

La temprature maximale de fonctionnement pour les isolants est donne par la norme NF C 15-100 :

Polychlorure de vinyle : 70 C Polythylne rticul : 90 C

II)- Identification et reprage :

On peut identifier les conducteurs par leur couleur :

Bleu clair pour le conducteur neutre Vert / Jaune pour le conducteur de protection lectrique Les conducteurs de phase peuvent tre reprs par n'importe quelle couleur sauf Vert/Jaune, Vert,

Jaune, Bleu clair

Remarque :

L'identification des conducteurs par leur couleur ne doit tre considre que comme une prsomption. Il est

toujours ncessaire de vrifier la polarit des conducteurs avant toute intervention.

La couleur bleu clair peut tre utilise pour un conducteur de phase si le neutre n'est pas

24

III. La dnomination des conducteurs et des cbles lectriques

III. 1 Norme UTE

Code de normalisation U (UTE) Tension de service 250 : 250 V ; 500 : 500 V ; 1000 : 1000 V

Ame conductrice

Pas de code : (cuivre rigide) ; A : aluminium

S : souple

Isolant

X : caoutchouc vulcanis X : noprne (PCP)

R : polythylne rticul (PR)

V : (PVC) P : plomb

2 : gaine interne paisse

Bourrage

G : matire plastique ou lastique formant bourrage

O : aucun bourrage I : gaine d'assemblage formant bourrage

Gaine interne

X : caoutchouc vulcanis

X : noprne (PCP) R : polythylne rticul (PR)

V : (PVC)

P : plomb


Armature mtallique F : feuillard

Gaine externe

X : caoutchouc vulcanis

X : noprne (PCP)

R : polythylne rticul (PR) V : (PVC)

P : plomb


III.2. Norme CENELEC Code de

normalisation

H : harmonis

A : driv d'un type harmonis FNR : national mais avec une dsignation internationale

Tension de service 03 : 300 V ; 05 : 500 V ; 07 : 750 V ; 1 : 1000 V

Mlange isolant

B : caoutchouc d'thylne propylne (EPR) X : polythylne rticul (PR)

R : caoutchouc naturel N : polychloroprne Noprne (PCP)

V : polychlorure de vinyle (PVC)

Mlange gaine

B : caoutchouc d'thylne propylne (EPR) X : polythylne rticul (PR)

R : caoutchouc naturel N : polychloroprne Noprne (PCP)

V : polychlorure de vinyle (PVC)

Construction spciale

U : rigide massive R : rigide cbl

F : souple classe 5 K : souple classique

H : extra souple classe 6 H : mplat divisible

H2 : mplat non divisible

Nature de l'me Pas de code : cuivre A : aluminium

Symbole de l'me

U : rigide massive R : rigide cble

F : souple classe 5 K : souple classique

H : extra souple classe 6 H : mplat divisible

H2 : mplat non divisible

Composition du : nb de conducteurs G : prsence de conducteur V/J

25

cble X : absence de conducteur V/J : section des conducteurs

EXEMPLE

Classification des cbles lectriques

Rfrence

Nombre de

conducteurs et

sections

Amprage/

Puissance

Pose Utilisation

U-1000-R02V

2 x 1,5 mm / 3 G x

1,5 mm

10 A

Pose sous gaine ou en

apparent

Fixation : par collier ou

cavalier

10 A : circuit

Eclairage

16 A : circuit prise

20 A et 32 A :

circuit appareil de

cuisson

3 G x 1,5 mm / 4

G x 2,5 mm

20 A

2 x 1,5 mm / 3 G x

1,5 mm

10 A

Pose sous gaine ou en

Apparent

H 07 VU

1,5 mm unifilaire

10 A

A encastrer sous gaine ICO ou ICT, ou en apparent sous tube IRL, plinthe ou moulure plastique

2,5 mm unifilaire 20 A

H 07 VU

6 mm

32 A

A encastrer sous gaine ICO ou ICT, ou en apparent sous tube IRL, plinthe ou moulure plastique

10 mm 47A

16 mm 64 A

26

Chapitre V : Normalisation des installations lectriques et tude de cas de

dimensionnement des lments d'une installation industrielle.

Pour la ralisation des installations/branchements lectriques il faut avoir un schma lectrique qui doit

reprsenter par lintermdiaire des symboles faciles reconnatre par tous les intresses, les connexions faire et les broches connecter de toutes les composantes utilises. Cest pour cela quon a t impos par des normes internationales, les modalits de reprsentation des diffrents lments utiliss dans les

installations lectriques. Comme a, un schma une fois conu, peut tre interprt, modifi, et ralise par

un autre personne/collectif sans tre ncessaire davoir des explications supplmentaires. Voici les principaux symboles utiliss :

34

TD : Analyse dun petit rseau Le schma lectrique suivant dcrit la distribution BT dune partie dune usine

Identifier les constituants, connat-on le rgime de neutre ? Peut-on intervenir sur les ateliers de fabrication sans couper lalimentation du btiment administratif ?

1. Calculer le courant de latelier 1 de fabrication, lorsque tous les systmes sont en marche (Boucherot conseill).

2. Quel est le rle de la batterie de condensateurs ? 3. Calculer la puissance apparente demande au transformateur sachant que :

- les ateliers 1 et 2 sont identiques, - le btiment administratif consomme 50 kW avec un cos()=0,95 AR, - les condensateurs de la batterie sont coupls en triangle et valent 600 F.

4. Calculer le cot annuel de la consommation dnergie en faisant lhypothse dune dure hebdomadaire de travail de 35h sur 47 semaines. On retiendra les tarifs suivants : 0 ,80DH/kWh et 2 DH/kVAR.h

5. Le constructeur souhaite sagrandir et installer deux nouveaux ateliers connects sur le mme transformateur. Son installation est-elle suffisamment dimensionne (on retiendra une densit courant admissible de 5 A/mm)

6. La pompe vide N1 est entrane par un moteur asynchrone coupl en triangle. Quel est le courant dans une phase du moteur ? Le courant de dmarrage direct vaut 8 fois le courant nominal. Combien vaut-il pour un

dmarrage toile-triangle ?

appareils de protection

Documents