Calcul et mesure d'une prise de terre

TERRE

La mise la terre consiste relier une prise de terre, par un fil conducteur, les masses mtalliques qui risquent d'tre mises accidentellement en contact avec le courant lectrique par Suite d'un dfaut d'isolement dans un appareil lectrique. D'une part la mise la terre permet d'couler les courants de fuite sans danger. D'autre part, en association avec un dispositif de coupure automatique (disjoncteur diffrentiel), elle assure la mise hors tension de l'installation lectrique.

PRIVATE "TYPE=PICT;ALT="1. POURQUOI LA MISE A LA TERRE

Pour la scurit des utilisateurs !Prenons un exemple. Une machine laver qui n'est pas branche sur une prise avec terre est dans une buanderie au sol carrel. Une souris a dnud le cble d'alimentation de la machine et les fils lectriques se mettent en contact avec la machine. Vous touchez la machine et, comme vous tes sur un sol conducteur, vous tes travers par le courant lectrique. C'est une lectrocution. La mise la terre, associe au disjoncteur diffrentiel, vite tout incident. Le courant passe directement dans la terre et l'alimentation est automatiquement coupe. Plus d'lectrocution, plus de danger !

2. CE QU'IL FAUT METTRE A LA TERRE

Il faut mettre la terre le corps mtallique de tout lment qu'on peut toucher, qui est normalement isol du courant lectrique mais qui peut risquer d'tre en contact avec le courant : chauffe-eau, cuisinire, machine laver, rfrigrateur, moteur, lampadaire, tube fluorescent, cadre mtallique d'une porte, etc. On relie donc la terre :

Les appareils d'une installation lectrique (socles de prises) et les conducteurs de protection (fil jaune et vert) de tous les circuits lectriques.

Les masses des appareils de classe I qui ont une borne de terre signalepar le symbole PRIVATE "TYPE=PICT;ALT=symbole" Les liaisons quipotentielles principales des btiments, c'est--dire les lments conducteurs comme une charpente mtallique, les canalisations mtalliques de gaz, d'eau ou de chauffage.

Les liaisons quipotentielles des salles d'eau.

La mise la terre n'est efficace que si elle est associe un dispositif

diffrentiel.PRIVATE "TYPE=PICT;ALT="

3. LA PRISE DE TERRE

La prise de terre est constitue d'une lectrode en mtal bon conducteur qui ne craint pas la corrosion et qui est en bon contact avec le sol.L'lectrode peut tre de diffrents types, avec les dimensions minimales indiques :

Un ou plusieurs piquets enfoncs verticalement au-dessous du niveau permanent d'humidit une profondeur minimale de 2 m : soit des tubes en acier galvanisde 25 mm de diamtre, soit des profils en acier doux galvanis de 60 mm, soitdes barres de cuivre ou d'acier cuivr de 15 mm de diamtre.

Un cble enterr en cuivre nu de 25 mm2 ou en acier galvanis de 95 mm2.

Un feuillard en acier de 100 mm2 et 3 mm d'paisseur ou un cble de 95 mm2, noy dans le bton de propret des fondations.

4. UNE BONNE PRISE DE TERRE

Une bonne prise de terre doit avoir une rsistance lectrique dtermine en fonction de la sensibilit du dispositif diffrentiel de l'installation de la maison. Avec un disjoncteur E.D.F. de branchement diffrentiel slectif (type S) de 500 mA, la rsistance maximale de la prise de terre doit tre de 100 ohms.

Cette rsistance dpend des dimensions de l'lectrode de prise de terre, de sa formeet de la rsistivit du terrain, sachant que cette rsistivit varie suivant la profondeur,le taux d'humidit et la temprature.

5. REALISER UNE PRISE DE TERRE

Trois techniques sont couramment utilises :

Le ceinturage en fond de fouille autour de la maison lors de la construction (schma ci-aprs).

PRIVATE "TYPE=PICT;ALT="RELIER LA PRISE DE TERRE A L'INSTALLATIONLa connexion doit tre sre, durable et protge contre la corrosion. Les canalisations de terre et les conducteurs de protection doivent tre protgs mcaniquement dans les traverses de planchers et parois et ne jamais tre encastrs directement. Les liaisons sont ralises avec des fils conducteurs de section prcise :

Le conducteur de terre qui assure la liaison entre la prise de terre et la barrette de mesure : 16 mm2 en cuivre isol ou 25 mm2 en cuivre nu.

Le conducteur principal de protection qui assure la liaison entre la barrette de mesure et le tableau de rpartition : 6 mm2 pour un conducteur de phase de 6 mm2, 10 mm2 pour une phase de 10 mm2 ou 16 mm2 pour une phase de 16 mm2 ou plus.

Les conducteurs de protection qui vont du tableau de rpartition aux appareils lectriques et aux prises de courant : 2,5 mm2 s'il est protg mcaniquement ou 4 mm2 s'il n'est pas protg.

PRIVATE "TYPE=PICT;ALT="6. REGLES A SUIVRE

On tablit de prfrence les prises de terre dans les fonds de fouille des btiments ou dans les caves et, de toute faon, dans des endroits abrits de la scheresse et du gel.

Une prise de terre doit tre loigne de tout dpt ou infiltration qui peut la corroder : produits chimiques, fumier, purin, etc.

Une prise de terre ne doit jamais tre plonge dans l'eau.

L'utilisation de canalisations de distribution publique d'eau n'est pas autorise par les distributeurs d'eau.

Il est interdit d'utiliser comme prise de terre les canalisations d'eau, de gaz ou de chauffage central, et les gaines mtalliques des cbles.

CALCUL ET MESURE DUNE PRISE DE TERRE

OBJECTIF

tre capable de valider la conformit de la protection au moyen de mesurages pertinents.

EVALUATION Utilisation d'un mesureur de rsistance de prise de terre

1 INTRODUCTION :

L'efficacit des dispositifs de protection des personnes contre les chocs indirects dpend, en autre, de la valeur de la rsistance de la prise de terre. La modlisation de ce problme consiste considrer deux rsistances distinctes (RA et RB) relies par un conducteur parfait ( inaccessible en pratique ). Du point de vue de l'utilisateur il faut donc tenir compte d'une rsistance de terre ( RB ) matrialise par la prise de terre des masses de l'installation. Cette rsistance est estime par le calcul lors de l'installation, mais doit dans tous les cas, tre mesure.

Le support de notre tude est la salle systme. Dans une premire partie, vous calculerez les caractristiques gomtriques de la prise de terre des masses. Par la suite, vous vrifierez, en effectuant un mesurage, la validit de vos calculs. La mise en uvre d'un second mesureur vous permettra de dcouvrir une mthode plus prcise. Pour finir, vous vrifierez les performances de l'appareil de protection.

2 ALIMENTATION DU SYSTEME :

La salle systme est alimente partir de l'alimentation gnrale du lyce. Le schma d'alimentation est celui de la page suivante.

3 CALCUL DE RB :

3.1 En vous aidant du schma prcdent, calculer la rsistance de la prise de terre en considrant la situation d'un local humide (salle systme).

.

4 LONGUEUR DE LA TRANCHEE

La prise de terre considre dans ce T.P est ralise par des conducteurs enfouis dans un sol en calcaire tendre.

4.1 En vous aidant du dossier technique, dterminer la formule qui permet de calculer la rsistance de la prise de terre ?

.

4.2 En vous aidant de la documentation ( dossier technique ) dterminer la rsistivit ,du terrain, en /m correspondant notre installation.

4.3 Dterminer la longueur de la tranche afin dobtenir la valeur de RB calcule prcdemment.

.

.

5 MESURE DE LA PRISE DE TERRE PAR LA METHODE DE BOUCLE.

5.2 Vrifiez en comparant la valeur calcule et la valeur mesure la justesse de vos calculs ( une diffrence de 15 % reste acceptable ). Faites constater.

6 MESURE DE LA RESISTANCE PAR LA METHODE DES 62 % ( Mthode de Tagg ).

La mthode de mesure employe ci-dessus ( mesure de boucle ) est rapide mais donne une valeur approche de la prise de terre. Pour effectuer une mesure prcise, il faut employer la mthode des 62 %

Pour vrifier la valeur de la rsistance ci-dessus par la mthode de Tagg, il faudrait au pralable, dcbler la protection lectrique des masses. Pour des raisons de scurit vidente, cette manipulation ne peut tre effectue. De ce fait, vous appliquerez la mthode prcdente sur une prise de terre situe l'extrieur, non utilise et ddie ce TP.

L'appareil ci-dessus ne permet pas d'appliquer la mthode des 62 %. Pour appliquer cette mthode, nous utiliserons un autre mesureur le MX 438.

6.1 Aprs identification de la prise de terre, mettez en uvre le mesureur en vous aidant du dossier technique.

6.2 Faites constater en visualisant sur l'appareil la valeur de la rsistance.

Nb : Il est inutile de relever cette valeur.

7 PERFORMANCES DU DISJONCTEUR DIFFERENTIEL

Le mesureur SEFRAM permet de relever le temps et le courant de dclenchement du dispositif diffrentiel de la salle systme.

7.1 Effectuer une mise en uvre du mesureur de manire relever les performances du dispositif diffrentiel.

7.2 Faites constater en effectuant la mesure.

In =

t =

8 RESISTANCE D'ISOLEMENT L'appareil utilis prcdemment permet de contrler la prsence d'un dfaut d'isolement sur un rcepteur.

Demander au professeur de vous fournir un rcepteur comportant un dfaut d'isolement. Effectuez une mesure d'isolement puis comparez avec une mesure effectue sur un rcepteur sans dfaut.

1 CONSTITUTION DE LA PRISE DE TERRE

La prise de terre est constitue d'une lectrode en mtal bon conducteur et non corrodable en bon contact avec le sol.

Cette lectrode peut tre :

- Soit un cble enterr en cuivre nu de 25 mm de section au moins, ou en acier galvanis d'au moins 95 mm de section.

- Soit un feuillard en acier d'au moins 100 mm de section et 3 mm d'paisseur, dispos de prfrence sur chant, ou un cble en acier d'au moins 95 mm de section, noy dans le bton de propret des fondations du btiment, enrobs sur tous ses cots d'une paisseur de bton d'au moins 3 cm.

- Les conducteurs reliant cette prise de terre aux conducteurs de protection doivent tre constitus de ronds lisses pour bton arm d'au moins 50 mm de section, enrobs dans le bton de construction. Ces conducteurs doivent tre souds aux feuillards constituant la prise de terre dcrite ci avant.

- Les armatures des lments en bton arm ( poteaux, voiles poutres et planchers ) doivent tre relies la prise de terre ou aux conducteurs de protection en autant de points que possible. Ces liaisons peuvent tre effectues par des ligatures. Par contre il faut viter de relier au systme quipotentiel ainsi constitu les armatures actives de prcontraintes et leurs gaines ventuelles. Les connexions, entre les lments en acier et conducteurs en cuivre, ne doivent jamais tre noues dans le bton et doivent se faire l'aide de bornes appropries installes en montage apparent.

REMARQUE :

- L'utilisation de canalisations de distribution publique d'eau comme prise de terre n'est pas admise par les distributeurs d'eau.

2 REALISATION DE LA PRISE DE TERRE

La rsistance de mise la terre doit tre la plus faible possible.

La rsistance de la prise de terre dpend :

De sa forme

De ses dimensions

De la rsistivit du terrain dans lequel elle est tablie.

La rsistivit du terrain varie d'un point un autre, suivant :

La profondeur.

Le taux d'humidit.

La temprature.

Le gel, la scheresse augmentent la rsistivit des terrains et leur effet peut se faire sentir jusqu' plus de 2 m de profondeur. En consquence on doit tablir les prises de terre de prfrence dans les fonds de fouilles des btiments ou dans les caves et de toute faon en des endroits abrits de la scheresse et du gel.

Les prises de terre doivent tre tenues distance des dpts ou infiltrations pouvant les corroder ( fumier, purin, produits chimiques, coke, )

Elles ne doivent jamais tre constitues de pices mtalliques plonges dans l'eau ni tablies dans des pices d'eau ou des rivires ( mdiocre conductivit de l'eau, risque d'asschement, danger pour les personnes entrant en contact avec l'eau au moment d'un dfaut).

EXEMPLES DE REALISATION

Conducteurs enfouis :

Le ceinturage fond de fouilles intressant le primtre du btiment apporte une solution efficace dans le cas de construction d'un btiment.

Boucle fond de fouilles

Conducteur en tranches

Dans le cas des btiments existants, la prise de terre des masses peut tre constitue par :

Conducteurs verticaux ( piquet )

Autres solutions

CALCUL DE LA RESISTANCE DE PRISE DE TERRE:

Constitution de la prise de terreCalculDfinitions des grandeurs

Conducteurs enfouis horizontalement

R=

L : Longueur de la tranche

Rsistivit du terrain

Piquets verticauxR=

L : Partie enterre du piquet

Rsistivit du terrain

Pilier mtallique enterr.R =

L : Partie enterre du pilier

Rsistivit du terrain.

d :Diamtre du cylindre circonscrit au pilier.

Plaque mince

Rsistivit du terrain

L: Primtre de la plaque

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5.1 En vous aidant du dossier technique du mesureur MW 9500, effectuer le mesurage de la rsistance de la prise de terre.

RA

RB

30 mA

Inst

EMBED MSPhotoEd.3

300 mA-

500 ms

3A 1S

Poste d'alimentation du lyce

Distribution

atelier

Salle

systme

15 KV

RB =

Plaques minces enterres :

En pratique, on utilise des plaques rectangulaires de 0,5 m *1 ou des plaques carres de 1m de cot, enfouies verticalement pour un meilleur contact des deux faces avec le sol, de sorte que le centre de la plaque se trouve une profondeur de 1 m.

Piliers mtalliques enterrs :

Lorsque le btiment comporte une ossature mtallique dont les poteaux des murs extrieurs constituent des prises de terre de fait, il suffit de vrifier la continuit lectrique entre ces prises de terre de fait; l'ensemble constitue la prise de terre qu'il convient d'incorporer la liaison quipotentielle principale

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