LYCÉE ST GATIEN MODULE TECHNIQUE

Section des conducteursSystème : Courant d’emploi IB

Courant admissible Facteurs de correction Chute de tension dans une canalisationBTS

ÉLECTROTECHNIQUE

1. MéthodologiePour déterminer la section des conducteurs de phases, il faut procéder de la façon suivante : Déterminer le courant maximal d’emploi Rechercher le dispositif de protection Déterminer le courant admissible dans les canalisations En déduire la section des conducteurs Valider cette section par un calcul de chute de tension

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2. Détermination du courant maximal d’emploiLe courant maximal d'emploi IB dans les conducteurs de phase est déterminé en multipliant la puissance nominale Pn de chaque appareil d'utilisation ou groupe d'appareils par les cinq facteurs ci-après :

IB = Pn . a. b . c . d . e avec IB en A et Pn en kW

2.1. Facteur tenant compte du facteur de puissance et du rendement

Le facteur a= 1η∗cos φ

, η étant le rendement électrique de l’appareil

2.2. Facteur d'utilisation des appareilsAppareils Valeur du facteur b

éclairage et chauffage 1moteur 0.75Installation industrielle entre 0.3 et 0.9

2.3. Facteur de simultanéitéLa détermination des facteurs de simultanéité nécessite la connaissance détaillée de l'installation considérée et l'expérience des conditions d'exploitation, notamment pour les moteurs et les prises de courant.Il n'est pratiquement pas possible de spécifier des valeurs du facteur c pour chaque type d'installation, mais, en l'absence d'indications plus précises, la valeur du facteur de simultanéité peut être prise dans le tableau suivant :

Utilisation Facteur de simultanéité cEclairage

Chauffage et conditionnement de l’air

Prises de courant

1

1

0.1 à 0.2 (*)

Ascenceurs (**)et

Monte charges {pour≤moteur≤plus puissantpour≤moteur suivant

pour les autres

10.750.60

(*)(**)

Dans certains cas, notamment dans les installations industrielles, ce facteur peut être plus élevéLe courant à prendre en considération pour chaque moteur est égal à son courant nominal majoré du tiers de son courant de démarrage

Nombre de circuits de courants nominaux voisins Facteur de simultanéité c2 et 3 0.94 et 5 0.85 à 9 0.7

10 et plus 0.6

2.4. Facteur tenant compte des prévisions d'extensionLa valeur du facteur d doit être estimée suivant les conditions prévisibles d'évolution de l'installation; il est au moins égal à 1 et, pour les installations industrielles une valeur d'au moins 1,2 est recommandée.

2.5. Facteur de conversion des puissances en intensitésLe facteur de conversion de la puissance exprimée en kVA, en intensité exprimée en ampères e, est égal à :

Facteur de conversion emonophasé 127 V 8monophasé 230 V 4,35en triphasé 230 V 2en triphasé 400 V 1,44

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2.6. llustrationExemple d’estimation des puissances (les facteurs indiquées à titre d’exemple n’ont qu’une valeur indicative)

3. Courant nominal du dispositif de protection

4. Détermination de la lettre de sélection Pour déterminer une section de conducteur à partir d’une intensité d’emploi, on doit tenir compte du mode de pose. A chaque mode de pose correspond une méthode de référence désignée par une lettre majuscule : B, C, D, E, F.

B : Les conducteurs sont enfermés des enceintes non ventilées. La dissipation de la chaleur est mauvaise C : Les câbles sont à l’air libre, mais disposés contre des parois qui limitent la dissipation de la chaleur. D : Elle concerne uniquement les câbles enterrés. E : Elle concerne les câbles multiconducteurs à l’air libre. F : Elle concerne les câbles monoconducteurs à l’air libre.

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5. Détermination du facteur de correction KPar construction, K dépend du mode de pose et de différents facteurs tels que décrits dans les tableaux de la NF C 15-105 K = K1 x K2 x K3 x K4 x K5…..

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Tableaux BF1 ou BF2   : facteur de correction lié à la température

Tableau BF1 Tableau BF2Facteurs de correction pour des températures ambiantes

différentes de 30 °CFacteurs de correction pour des températures du sol différentes

de 20 °C

Tableau BG1   : facteur de correction lié au groupement de plusieurs circuits

Remarque : Lorsque les câbles sont disposés en plusieurs couches, il faut de plus appliquer les coefficients suivants au tableau BG1

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Tableaux BH et BJ   : facteurs de correction en fonction du nombre de conduits

Tableau BH–dans l'air et de leur disposition Tableau BJ – noyés dans le béton et de leur disposition

Tableaux BK   : facteurs de correction pour groupement de plusieurs câbles Tableau BK1

câbles posés directement dans le sol.

Tableau BK2 – pour conduits enterrés

Tableau BK3 –cas de plusieurs circuits ou câbles dans un même conduit enterré

Tableau BL   : facteurs de correction pour les câbles enterrés en fonction de la résistivité thermique du sol

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6. Section des conducteurs6.1. Section des phases

On définit un courant fictif admissible dans les canalisations : I 'Z=I Z

K qui permet de déterminer la section de phase en fonction de la lettre de pose et de l’isolant du conducteur

Courants admissibles et protection contre les surchargespour les méthodes de références B, C, E et F en l’absence de facteurs de correction

Courants admissibles (en ampères) dans les canalisations enterrées(méthode de référence D)

.

Rq : Une tolérance de 5 % est admise sur les valeurs de courants admissibles lors du choix de la section des conducteurs. Ainsi par exemple, si pour un courant d'emploi IB de 100 A, le résultat des calculs donne une section de 26,7 mm², la section de 25 mm² est acceptable puisqu'elle admet un courant admissible de 96 A, l'écart de courant admissible étant inférieur à 5 %

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6.2. Section des conducteurs de neutreLa section de neutre est fonction de la section de phase, et du taux de distorsion observée sur le signal.

Tableau de synthèse selon NF C 15-105

Remarque   : Dans le cas de circuits triphasés avec neutre et lorsque le taux d’harmoniques en courant de rang 3 et multiple de 3 n’est défini ni par l’utilisateur ni par l’application, il est recommandé que le concepteur applique au moins les règles suivantes : prévoir une section du conducteur neutre égale à celle de la phase (facteur 0,84) protéger le conducteur neutre contre les surintensités ne pas utiliser de conducteur PEN.

6.3. Section du conducteur de protectionSa section minimale est définie dans le tableau suivant :

Lorsqu’un conducteur de protection est commun à plusieurs circuits empruntant le même parcours, la section du conducteur de protection doit être dimensionnée en fonction de la plus grande section des conducteurs de phase.

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7. Vérification des chutes de tension7.1. Calcul des chutes de tension

Formule généraleLa chute de tension sur une canalisation est calculée par la formule

Circuit Chute de tension (en V) Chute de tension normalisée (en %)Monophasé: deux phases U = 2. IB.(R cos + X sin ) ∆ U

UMonophasé: phase et neutre ∆ U

VTriphasé équilibré U =√3.I.(R cos + X sin ) ∆ U

U

avec R=ρ∗LS

Résistance de ligne avec résistivité du conducteur en service normal = 22.5 mm²/km pour le cuivre = 36 mm²/km pour l'aluminium

cos facteur de puissance (en l'absence d'indication précise on peut prendre cos = 0,8)IB courant maximal d'emploi, en ampèreX = . L Réactance de la ligne avec l réactance linéique des conducteurs (~8 10-3 / km)

Tableau simplifié des calculsLe tableau ci-après donne, avec une bonne approximation, la chute de tension par km de câble.

ΔU (volts) = K x In x L

avec: K : donné par le tableau In : Calibre de la protection L : longueur du câble en km.

7.2. Aspects normatifsLa chute de tension normalisée doit répondre à des critères définis par la norme NF C 15-100.

Eclairage Autres usagesType A - Installations alimentées directement par un branchement à basse tension, à partir d'un réseau de distribution publique à basse tension 3% 5%

Type B - Installations alimentées par un poste de livraison ou par un poste de transformation à partir d'une installation à haute tension et installations de type A dont le point de livraison se situe dans le tableau général BT d’un poste de distribution publique

6% 8%

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Rq : en cas de chute de tension supérieure à la norme, passer à une section de conducteur plus grande, jusqu’à ce que la norme soit vérifiée.

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8. ExempleSoit l’installation ci-contre. Le but est de déterminer la section des divers conducteurs et protection à la terre.

1) Calcul de la section des câblesParamètre Symbole C1 C2 C3

Lettre de sélection F F FFacteur de correction K K 0.9 0.82 0.8

Facteur lié à la pose 1 0.95 - Facteur lié à la pose 1 1 - Facteur lié à la température 0.9 0.87 -

Détermination des courants Courant maximal d’emploi Ib - - - Courant normalisé In 100 A 15 A 30 A Courant admissible dans la canalisation Iz = k * In 100 A 18 A 33 A Courant fictif Iz’ = Iz / K 110 A 22 A 41 A

Choix de la section du conducteur Nature de l’isolant PR PVC PR Nombre de phases 3 2 3 Section de phase (et neutre) SPH 25 mm² 2.5 mm² 2.5 mm² Section de la protection SPE 16 mm² - -

2) Calcul de la chute de tensionParamètre Symbole C1 C2 C3

Longueur du câble L 20 m 200 m 100 mRésistance totale R=ρ∗L/ S

= 22.5 .mm² / km0.018 1.8 0.018

Réactance X = * L = 8 10-3 / km

Cos 0.8 0.9 0.8Tension de ligne U 400 V 230 V 400 VChute de tension

Chute de tension en Volt U 2.5 V 48.6 V 37.4 V Chute de tension normalisée ∆ U

U (en %)0.63 % 21.1 % 9.3 %

Les chutes de tension pour les câbles C2 et C3 excèdent les impératifs de la norme.Il est donc nécessaire de passer à une section bcp plus importante.

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