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La sécurité et les risques électriquesÉlectricité 2 — Électrotechnique
Christophe Palermo
IUT de MontpellierDépartement Mesures Physiques
Web : http://palermo.wordpress.come-mail : [email protected]
Année Universitaire 2010–2011
MONTPELLIER
Plan
1 Avant-propos
2 Le risque électriqueLes effets du courant électriqueIntensité du courant et temps de contactLe risque électrique par contact
3 Les schémas de liaison à la terre (SLT)Les différents schéma de liaison à la terreLe schéma de liaison à la terre TT
4 Les dispositifs de protectionLe fusibleLe disjoncteurLe dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)Les dispositifs de protection
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 2 / 38
Avant-propos
Plan
1 Avant-propos
2 Le risque électrique
3 Les schémas de liaison à la terre (SLT)
4 Les dispositifs de protection
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 3 / 38
Avant-propos
Electricité, électrotechnique, électronique.... ?
Electricité :“Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènesélectriques”L’électricité peut être utilisée :
Comme un signalinformatique, musique(enregistrement), tableau debord, etc.
Electronique
Comme une énergiepiles, accumulateurs,alternateurs, moteurs, lumière,etc.
Electrotechnique
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 4 / 38
Avant-propos
Electricité, électrotechnique, électronique.... ?
Electricité :“Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènesélectriques”L’électricité peut être utilisée :
Comme un signalinformatique, musique(enregistrement), tableau debord, etc.
Electronique
Comme une énergiepiles, accumulateurs,alternateurs, moteurs, lumière,etc.
Electrotechnique
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 4 / 38
Avant-propos
Electricité, électrotechnique, électronique.... ?
Electricité :“Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènesélectriques”L’électricité peut être utilisée :
Comme un signalinformatique, musique(enregistrement), tableau debord, etc.
Electronique
Comme une énergiepiles, accumulateurs,alternateurs, moteurs, lumière,etc.
Electrotechnique
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 4 / 38
Avant-propos
Principe de base en électricité
Courant électriqueLe courant électrique revient toujours au générateur qui lui a donnénaissance
Le courant ne sort du générateur que s’il peut revenir par un cheminquelconqueS’il n’y a pas de chemin retour, alors le courant ne sort pas
Schéma de principe :1 Une générateur présente une différence de potentiel2 Un récepteur est branché3 Ce récepteur crée un chemin et appelle un courant4 Le courant circule
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 5 / 38
Avant-propos
Principe de base en électricité
Courant électriqueLe courant électrique revient toujours au générateur qui lui a donnénaissance
Le courant ne sort du générateur que s’il peut revenir par un cheminquelconqueS’il n’y a pas de chemin retour, alors le courant ne sort pas
Schéma de principe :1 Une générateur présente une différence de potentiel2 Un récepteur est branché3 Ce récepteur crée un chemin et appelle un courant4 Le courant circule
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 5 / 38
Avant-propos
Qu’est-ce que c’est que ça ?Une prise de courant monophasé
:Une phase
rôle : applique un potentieldélivre un courantpotentiel : 230 V efficaces-325 V à +325 V, sinusoïdal
Un neutrepotentiel : 0 Vrôle : référence tensionrécupère le courant en conditionsnormales
Une protection (PE, terre)potentiel : 0 Vrôle : sécurité, récupère le courant dedéfaut
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Avant-propos
Qu’est-ce que c’est que ça ?Une prise de courant monophasé :
Une phaserôle : applique un potentieldélivre un courantpotentiel : 230 V efficaces-325 V à +325 V, sinusoïdal
Un neutrepotentiel : 0 Vrôle : référence tensionrécupère le courant en conditionsnormales
Une protection (PE, terre)potentiel : 0 Vrôle : sécurité, récupère le courant dedéfaut
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 6 / 38
Avant-propos
Qu’est-ce que c’est que ça ?Une prise de courant monophasé :
Une phaserôle : applique un potentieldélivre un courantpotentiel : 230 V efficaces-325 V à +325 V, sinusoïdal
Un neutrepotentiel : 0 Vrôle : référence tensionrécupère le courant en conditionsnormales
Une protection (PE, terre)potentiel : 0 Vrôle : sécurité, récupère le courant dedéfaut
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 6 / 38
Avant-propos
Qu’est-ce que c’est que ça ?Une prise de courant monophasé :
Une phaserôle : applique un potentieldélivre un courantpotentiel : 230 V efficaces-325 V à +325 V, sinusoïdal
Un neutrepotentiel : 0 Vrôle : référence tensionrécupère le courant en conditionsnormales
Une protection (PE, terre)potentiel : 0 Vrôle : sécurité, récupère le courant dedéfaut
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Avant-propos
Et les normes ?
Vue de devant :on ne repère que la PE (terre) !impossible de repérer phase/neutre
Vue de derrière (si l’installation est aux normes françaises...)
Rouge : phase (norme : tout sauf bleu et jaune-vert)Bleu : neutreJaune-Vert : terre
Attention aux anciens bâtiments : phase jaune, terre noire et neutre gris maisaussi phase verte, neutre rouge et terre grise ou blanche...
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Le risque électrique
Plan
1 Avant-propos
2 Le risque électrique
3 Les schémas de liaison à la terre (SLT)
4 Les dispositifs de protection
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Le risque électrique Les effets du courant électrique
L’énergie électrique
Une énergie :InvisibleLargement utiliséeÀ usage domestique
Potentiellement très dangereuseUne puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pourprovoquer un décès !
Nécessité de protéger :Les installations : disjoncteurs, fusiblesLes personnes : mise à la terre, dispositifs différentiels
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Le risque électrique Les effets du courant électrique
L’énergie électrique
Une énergie :InvisibleLargement utiliséeÀ usage domestique
Potentiellement très dangereuseUne puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pourprovoquer un décès !
Nécessité de protéger :Les installations : disjoncteurs, fusiblesLes personnes : mise à la terre, dispositifs différentiels
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 9 / 38
Le risque électrique Les effets du courant électrique
L’énergie électrique
Une énergie :InvisibleLargement utiliséeÀ usage domestique
Potentiellement très dangereuseUne puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pourprovoquer un décès !
Nécessité de protéger :Les installations : disjoncteurs, fusiblesLes personnes : mise à la terre, dispositifs différentiels
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Le risque électrique Les effets du courant électrique
Électrisation et électrocution
Avant de commencer, un peu de vocabulaire :Électrisation : “manifestations et lésions provoquées par le passaged’un courant électrique”
Électrocution : décès par choc électrique
Attention !Souvent : abus de langage
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Le risque électrique Les effets du courant électrique
Les dangers d’une installation domestique
On croit que l’électricité n’est pas dangereuse : elle l’est !France : plusieurs milliers d’électrisations et 200 électrocutions paran
Corps humain : environ 2 kΩhumidité, tenue, durée et tension de contact, etc.
Courant électrique : danger à partir de 20 à 30 mA(tension de sécurité 50 V)
U = RIPersonne @ 230 V ⇒ plus de 100 mA !
Disjoncteur abonné 30 A : jusqu’à 30 A sous 230 V
Attention !Les installations domestiques sont potentiellement mortelles.
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Le risque électrique Les effets du courant électrique
Les risques pour le corps humain
3 risques graves
Blocage musculaireProjection de la personneTétanisationBlocage respiratoire =⇒ asphyxie
Fibrillation ventriculaire :Désorganisation du rythme cardiaquePeut aller jusqu’à l’arrêt du cœur
Effets thermiques :Brûlures superficiellesBrûlures internes et profondes
Mais aussi :Traumatismes secondaires (chutes, mouvements)Incendies
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 12 / 38
Le risque électrique Les effets du courant électrique
Les risques pour le corps humain
3 risques gravesBlocage musculaire
Projection de la personneTétanisationBlocage respiratoire =⇒ asphyxie
Fibrillation ventriculaire :Désorganisation du rythme cardiaquePeut aller jusqu’à l’arrêt du cœur
Effets thermiques :Brûlures superficiellesBrûlures internes et profondes
Mais aussi :Traumatismes secondaires (chutes, mouvements)Incendies
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 12 / 38
Le risque électrique Les effets du courant électrique
Les risques pour le corps humain
3 risques gravesBlocage musculaire
Projection de la personneTétanisationBlocage respiratoire =⇒ asphyxie
Fibrillation ventriculaire :Désorganisation du rythme cardiaquePeut aller jusqu’à l’arrêt du cœur
Effets thermiques :Brûlures superficiellesBrûlures internes et profondes
Mais aussi :Traumatismes secondaires (chutes, mouvements)Incendies
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 12 / 38
Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact
Effets de l’intensité du courant alternatif
Ne pas sous-estimer l’ampère
1 A et plus = mort subite !
La personne électrisée ne peut lâcherprise : il faut couper le courant !
Les effets du courant dépendent de sonintensité
1 A
75 mA
30 mA
10 mA
8 mA
0,5 mA
Seuil de paralysie respiratoire
Arrêt du coeur
Seuil de fibrilation cardiaque irréversible
Seuil de non lâcherContraction musculaire
Choc au toucherRéaction brutale
Seuil de perceptionSensation très faible
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 13 / 38
Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact
Effets de l’intensité du courant alternatif
Ne pas sous-estimer l’ampère
1 A et plus = mort subite !
La personne électrisée ne peut lâcherprise : il faut couper le courant !
Les effets du courant dépendent de sonintensité
1 A
75 mA
30 mA
10 mA
8 mA
0,5 mA
Seuil de paralysie respiratoire
Arrêt du coeur
Seuil de fibrilation cardiaque irréversible
Seuil de non lâcherContraction musculaire
Choc au toucherRéaction brutale
Seuil de perceptionSensation très faible
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 13 / 38
Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact
Effets de l’intensité du courant alternatif
Ne pas sous-estimer l’ampère
1 A et plus = mort subite !
La personne électrisée ne peut lâcherprise : il faut couper le courant !
Les effets du courant dépendent de sonintensité
1 A
75 mA
30 mA
10 mA
8 mA
0,5 mA
Seuil de paralysie respiratoire
Arrêt du coeur
Seuil de fibrilation cardiaque irréversible
Seuil de non lâcherContraction musculaire
Choc au toucherRéaction brutale
Seuil de perceptionSensation très faible
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 13 / 38
Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact
Temps de passage
Tension decontact (V)
Résistanceélectrique Rn
(Ω)
Couranttraversant lecorps (mA)
Temps depassage
maximal (s)50 1725 29 575 1625 46 0,6100 1600 62 0,4150 1555 97 0,28230 1500 153 0,17300 1480 203 0,12400 1450 276 0,07500 1430 350 0,04
Temps de passage :durée maximale de contact avant électrocution (décès)facteur déterminant
Réseau domestique : couper le courant avant 170 ms pour évitertout risque =⇒ dispositif automatique
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 14 / 38
Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact
Temps de passage
Tension decontact (V)
Résistanceélectrique Rn
(Ω)
Couranttraversant lecorps (mA)
Temps depassage
maximal (s)50 1725 29 575 1625 46 0,6100 1600 62 0,4150 1555 97 0,28230 1500 153 0,17300 1480 203 0,12400 1450 276 0,07500 1430 350 0,04
Temps de passage :durée maximale de contact avant électrocution (décès)facteur déterminant
Réseau domestique : couper le courant avant 170 ms pour évitertout risque =⇒ dispositif automatique
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Le risque électrique Le risque électrique par contact
Le réseau domestique
Masse d’une installationParties conductrices accessibles d’un matériel électrique susceptiblesd’être mises sous tension en cas de défaut.
Schéma normalisé pour l’installation =⇒ régime TTTT = neutre à la terre (Transfo EDF), masses à la terre (à la maison)Protection contre les surtensionsCourant de fuite lors d’un défaut
Le courant électrique revient toujours au générateur :Fourni par la phaseRetour par le neutre (chemin naturel) ou la terre (si défaut)
2 types de risques électriques par contactContact directContact indirect
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 15 / 38
Le risque électrique Le risque électrique par contact
Le réseau domestique
Masse d’une installationParties conductrices accessibles d’un matériel électrique susceptiblesd’être mises sous tension en cas de défaut.
Schéma normalisé pour l’installation =⇒ régime TTTT = neutre à la terre (Transfo EDF), masses à la terre (à la maison)Protection contre les surtensionsCourant de fuite lors d’un défaut
Le courant électrique revient toujours au générateur :Fourni par la phaseRetour par le neutre (chemin naturel) ou la terre (si défaut)
2 types de risques électriques par contactContact directContact indirect
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Le risque électrique Le risque électrique par contact
Les contacts directs
Phou N
Ph
Contact phase-neutreExtrêmement dangereux
le différentiel ne peut rien faire
En général : imputables aux personnesProtection : isolation, dispositif différentiel
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 16 / 38
Le risque électrique Le risque électrique par contact
Les contacts directs
Phou N
Ph
Contact phase-neutreExtrêmement dangereux
le différentiel ne peut rien faire
Ph
T
Contact Phase-Terreil suffit de toucher la phase pour
s’électriser
En général : imputables aux personnesProtection : isolation, dispositif différentiel
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 16 / 38
Le risque électrique Le risque électrique par contact
Les contacts directs
Phou N
Ph
Contact phase-neutreExtrêmement dangereux
le différentiel ne peut rien faire
Ph
T
Contact Phase-Terreil suffit de toucher la phase pour
s’électriser
En général : imputables aux personnesProtection : isolation, dispositif différentiel
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 16 / 38
Le risque électrique Le risque électrique par contact
Les contacts indirectsN Ph
T
Contact entre une masse et laterre
Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électriquesusceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.”
Contacts dus à un défaut de l’installationProtection : mise à la terre + différentiel
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Le risque électrique Le risque électrique par contact
Les contacts indirectsN Ph
T
Contact entre une masse et laterre
N Ph N Ph
Contact entre deux massesDangereux mais rare
Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électriquesusceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.”
Contacts dus à un défaut de l’installationProtection : mise à la terre + différentiel
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 17 / 38
Le risque électrique Le risque électrique par contact
Les contacts indirectsN Ph
T
Contact entre une masse et laterre
N Ph N Ph
Contact entre deux massesDangereux mais rare
Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électriquesusceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.”Contacts dus à un défaut de l’installationProtection : mise à la terre + différentiel
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 17 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT)
Plan
1 Avant-propos
2 Le risque électrique
3 Les schémas de liaison à la terre (SLT)
4 Les dispositifs de protection
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Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre
Définition d’un schéma de liaison à la terre
DéfinitionUn schéma de laison à la terre (SLT) décrit la manière dont le neutre dugénérateur et les masses de l’installation sont reliés à la terre.
S’appelle aussi régime de neutre (ancienne nomination)Repéré par deux lettres
1ère lettre : situation du neutre par rapport à la terre côté générateur(transfo EDF)2ème lettre : situation des masses de l’installation par rapport à la terre
Lettres utilisées :T = relié à la terreN = relié au neutreI = isolé de la terre ou relié par une impédance
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Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre
Rôle de la liaison à la terre
RôleLe rôle de liaison à la terre est de protéger les installations et lespersonnes
En cas de défaut, le choix du SLT conditionne :Les surtensions (s’il y en a)Les courants de fuite (s’il y en a)
Le schéma de liaison à la terre caractérise le réseau électrique :Ce n’est pas le même à la maison, dans un hôpital, dans une industrie,etc.
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Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre
Choix d’un SLT
Dépend des besoins et des moyens (financiers et humains).
Il existe 3 SLT : TT, IT et TNTN : domaine industrielIT : continuité énergétique
Centrales nucléaires, blocs opératoires, verreries, etc.TT : domaine domestique
Le régime TT :Avantages :
Plus économiquePas d’entretienPas de surtension =⇒ diminution du risque d’incendies
Inconvenients :Existence d’un courant de fuiteNécessité de protéger les installations et les personnes
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Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre
Choix d’un SLT
Dépend des besoins et des moyens (financiers et humains).
Il existe 3 SLT : TT, IT et TNTN : domaine industrielIT : continuité énergétique
Centrales nucléaires, blocs opératoires, verreries, etc.TT : domaine domestique
Le régime TT :Avantages :
Plus économiquePas d’entretienPas de surtension =⇒ diminution du risque d’incendies
Inconvenients :Existence d’un courant de fuiteNécessité de protéger les installations et les personnes
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 21 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Schéma de principe
L3
L2
L1
N
4 − 3 ∼00 V
Disjoncteur différentielchez l'abonné
Transformateur
Récepteur 1 Récepteur 2
Rn
Ru
PE
P.E. : protection équipotentielle (fil jaune et vert des installations modernes)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 22 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
En cas de défaut (SLT TT)
15
En cas de dEn cas de dééfautfaut –– SLT TTSLT TT
! La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut! Le disjoncteur différentiel coupe le circuit! La personne est protégée
400 V - 3~
La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut
Le disjoncteur différentiel coupe le courantLa personne est protégée
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Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
En cas de défaut (SLT TT)
15
En cas de dEn cas de dééfautfaut –– SLT TTSLT TT
! La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut! Le disjoncteur différentiel coupe le circuit! La personne est protégée
400 V - 3~
La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défautLe disjoncteur différentiel coupe le courantLa personne est protégée
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 23 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Importance de la P.E. et du différentielSupprimons la P.E. : les masses ne sont plus reliées à la terre
16
LL’’importance de la PE et du diffimportance de la PE et du difféérentielrentiel
! La liaison masse-terre est assurée par la personne : elle est en danger! Le dispositif différentiel peut encore sauver la personne en coupant lecircuit
400 V - 3~
La liaison masse-terre est assurée par la personne : danger !Le dispositif différentiel peut encore la protéger.
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 24 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Importance de la P.E. et du différentielSupprimons la P.E. : les masses ne sont plus reliées à la terre
16
LL’’importance de la PE et du diffimportance de la PE et du difféérentielrentiel
! La liaison masse-terre est assurée par la personne : elle est en danger! Le dispositif différentiel peut encore sauver la personne en coupant lecircuit
400 V - 3~
La liaison masse-terre est assurée par la personne : danger !Le dispositif différentiel peut encore la protéger.
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 24 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Sans liaison à la terre ni différentiel : danger !
Fréquent dans les anciennes installationsDifférentiel 500 mAPas de liaison à la terre
L’utilisateur n’est pas protégéIl constitue la liaison masse-terrele différentiel n’est pas suffisamment sensibledanger de mort
Remarque pour la maison :
17
Sans liaison Sans liaison àà la terre ni diffla terre ni difféérentiel : danger !rentiel : danger !
Dans les anciennes installations
! Différentiel 500 mA uniquement
! Pas liaisons à la terre
L’utilisateur n’est pas protégé :
! Il constitue la liaison masse-terre
! Il n’y a pas de dispositif différentiel suffisamment sensible :
! Il est en danger de mort
Remarque pour la maison :
!
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 25 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Sans liaison à la terre ni différentiel : danger !
Fréquent dans les anciennes installationsDifférentiel 500 mAPas de liaison à la terre
L’utilisateur n’est pas protégéIl constitue la liaison masse-terrele différentiel n’est pas suffisamment sensibledanger de mort
Remarque pour la maison :
17
Sans liaison Sans liaison àà la terre ni diffla terre ni difféérentiel : danger !rentiel : danger !
Dans les anciennes installations
! Différentiel 500 mA uniquement
! Pas liaisons à la terre
L’utilisateur n’est pas protégé :
! Il constitue la liaison masse-terre
! Il n’y a pas de dispositif différentiel suffisamment sensible :
! Il est en danger de mort
Remarque pour la maison :
!
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 25 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Petite question pratique ...Quand on change une ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur pour êtreprotégé ?
18
Petite question pratiquePetite question pratique
Quand on change une ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur
pour être protégé ?
NON ! Souvent à la maison l’interrupteur ouvre le circuit au niveau du neutre : le risque par contact Phase-Terre est présent !
NON !Absolument pas ! Il peut arriver que l’interrupteur ouvre le circuit sur lecâble du neutre.
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 26 / 38
Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT
Petite question pratique ...Quand on change une ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur pour êtreprotégé ?
18
Petite question pratiquePetite question pratique
Quand on change une ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur
pour être protégé ?
NON ! Souvent à la maison l’interrupteur ouvre le circuit au niveau du neutre : le risque par contact Phase-Terre est présent !
NON !Absolument pas ! Il peut arriver que l’interrupteur ouvre le circuit sur lecâble du neutre.
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 26 / 38
Les dispositifs de protection
Plan
1 Avant-propos
2 Le risque électrique
3 Les schémas de liaison à la terre (SLT)
4 Les dispositifs de protection
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 27 / 38
Les dispositifs de protection Le fusible
Qu’est ce qu’un fusible ?
R = ρl/S : S diminue =⇒ R augmenteEffet Joule RI2 : I et R grands =⇒ échauffement important
Le courant que peut transporter un conducteur dépend de sa section
DéfinitionUn fusible est un filament conducteur dont la section dépend du courant àsupporter
Trop de courant : le fusible fond
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 28 / 38
Les dispositifs de protection Le fusible
Qu’est ce qu’un fusible ?
R = ρl/S : S diminue =⇒ R augmenteEffet Joule RI2 : I et R grands =⇒ échauffement important
Le courant que peut transporter un conducteur dépend de sa section
DéfinitionUn fusible est un filament conducteur dont la section dépend du courant àsupporter
Trop de courant : le fusible fond
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 28 / 38
Les dispositifs de protection Le fusible
Rôle et type d’un fusible
Assure la sécurité d’une installation électrique en interrompant lacirculation du courant électrique
Différents types : cela dépend des besoinsles fusibles gG : usage général, présents dans les maisonsles fusibles aM : accompagnement moteur
supportent de forts courants de pointe pendant des temps courtsenroulements (transformateurs, moteurs, etc.)présents dans les maisons pour les climatiseurs
Avantage : peu cher, petit (embarquable sur un appareil)
Inconvénient : le fusible se détruit lorsqu’il joue son rôle decoupe-circuit
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Les dispositifs de protection Le disjoncteur
Qu’est-ce qu’un disjoncteur ?
Définition d’un disjoncteurUn disjoncteur est un dispositif capable d’établir, de supporter etd’interrompre des courants dans des conditions normales, mais aussidans des conditions de surcharge et/ou de court-circuit.
Le pouvoir de coupureLe pouvoir de coupure Icn d’un disjoncteur est la plus grande intensité decourt-circuit qu’il peut interrompre.
un arc électrique s’oppose à l’ouverturerisque de fusion des contacts si faible Icn
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Les dispositifs de protection Le disjoncteur
Disjoncteurs, interrupteurs, fusibles et différentiel
Disjoncteur 6= InterrupteurPouvoir de coupureNominal pour l’interrupteur (dizaine d’ampères)Plusieurs milliers de volts pour le disjoncteur
Disjoncteur 6= Fusible : réarmable
Disjoncteur 6= Différentiel“Disjoncteur” : dispositif d’ouverture et de fermeture d’un circuit, àfort pouvoir de coupure“Différentiel” : fonction particulière de protection qui peut être associéà un interrupteur ou un disjoncteur
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Les dispositifs de protection Le disjoncteur
L’ouverture du circuit
Le disjoncteur protège des surcharges et/ou des court-circuits
Certaines surcharges sont temporaires et ne doivent pas mener à uneouverture du circuit
mise sous tension de transformateursutilisation d’alimentation à découpage
Le disjoncteur ouvre le circuit :au delà d’une certaine intensité du courantau bout d’un certain temps (constante de temps)
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Les dispositifs de protection Le disjoncteur
Types de disjoncteurs
Différentes technologiesMagnétique :
Induction magnétiqueProtection contre les courts-circuits
ThermiqueBilameProtection contre les surcharges
Magnéto-thermique : usage domestique
Différentes courbes de déclenchement :C pour les équipements classiquesD pour les équipements contenant des moteursetc.
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Les dispositifs de protection Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)
La fonction différentielle
Rôle : protection des personnes
Comparaison du courant de phase avec le courant de neutreInégalité = fuite dans la terre =⇒ coupureAttention : ne prévient pas le risque phase-neutre
Sensibilité I∆nDisjoncteur différentiel abonné (général) :
Sensibilité de 500 mAInsuffisant protéger directement les personnes
Le dispositif différentiel doit détecter un courant de fuite de30 mA = I∆n
Peut être associée à un interrupteur ou un disjoncteur
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Les dispositifs de protection Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)
Phénomènes physiques mis en jeu
Loi de Biot et Savart : un courant crée un champ magnétique−→ courant variable =⇒ champ magnétique variable
Loi de Faraday : un champ magnétique variable induit une forceélectromotrice variable−→ champ magnétique alternatif =⇒ courant alternatif
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Les dispositifs de protection Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)
Schéma d’un dispositif différentiel à courant résiduel
Relais sensible
Absence de défauts : l’aimant permanent est plus fort que le ressort(circuit fermé)Défaut :
Champ magnétique non-nul dans le tore et l’électro-aimantOuverture du circuit
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
Symboles électriques
Disjoncteur
Disjoncteur différentiel
Fusible
(b)(a)
(c)
(a) Élément magnétique(b) Élément thermique
(c) Disjoncteur magnéto-thermique
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
Symboles électriques
Disjoncteur
Disjoncteur différentiel
Fusible
(b)(a)
(c)
(a) Élément magnétique(b) Élément thermique
(c) Disjoncteur magnéto-thermique
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
Symboles électriques
Disjoncteur
Disjoncteur différentiel
Fusible
(b)(a)
(c)
(a) Élément magnétique(b) Élément thermique
(c) Disjoncteur magnéto-thermique
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
Symboles électriques
Disjoncteur
Disjoncteur différentiel
Fusible
(b)(a)
(c)
(a) Élément magnétique(b) Élément thermique
(c) Disjoncteur magnéto-thermique
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponseTension, alternative ou continue : danger à partir de 50 VCourant : danger à partir de 20 à 30 mAIl suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en dangerInstallation électrique : protections différentielles de 30 mALe DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponse
Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 VCourant : danger à partir de 20 à 30 mAIl suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en dangerInstallation électrique : protections différentielles de 30 mALe DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponseTension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V
Courant : danger à partir de 20 à 30 mAIl suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en dangerInstallation électrique : protections différentielles de 30 mALe DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponseTension, alternative ou continue : danger à partir de 50 VCourant : danger à partir de 20 à 30 mA
Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en dangerInstallation électrique : protections différentielles de 30 mALe DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponseTension, alternative ou continue : danger à partir de 50 VCourant : danger à partir de 20 à 30 mAIl suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger
Installation électrique : protections différentielles de 30 mALe DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponseTension, alternative ou continue : danger à partir de 50 VCourant : danger à partir de 20 à 30 mAIl suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en dangerInstallation électrique : protections différentielles de 30 mA
Le DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
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Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection
À retenir
2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :L’intensité du courantLa durée de passage du courant
Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps deréponseTension, alternative ou continue : danger à partir de 50 VCourant : danger à partir de 20 à 30 mAIl suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en dangerInstallation électrique : protections différentielles de 30 mALe DDR ne prévient pas le risque phase-neutre
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