S3.2 PROTECTION ELECTRIQUE

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1 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO S32 LA PROTECTION ELECTRIQUE LA PROTECTION EN INSTALLATION DOMESTIQUE 1.1)Observation d une installation électrique domestique 1.2)Protection générale d une installation électrique 1.3)Le tableau de contrôle et de répartition 1.4)L interrupteur différentiel 1.5)Protection d un circuit par cartouche fusible 1.6)Protection d un circuit par disjoncteur divisionnaire Savoir S3.2 S3.1 S5.1 S6.1 Niveau de Maîtrise page 1 / 21

2 FICHE CONTRAT Capacités C1 S INFORMER C3 COMMUNIQUER Savoirs associés RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO Nom : COURS PROTECTION ELECTRIQUE Prénom : THEME : INSTALLATIONS ET EQUIPEMENTS ELECTRIQUES Fonctions Compétences Organisation C12 : Associer les éléments réels d une installation aux symboles graphiques normalisés. C18 : Identifier et repérer dans les ressources documentaires les procédures normatives qui permettent la mise en service d'une installation Mise en Service Organisation C32 : Signaler les difficultés rencontrées dans l'exécution de la tâche C34 : Rendre compte oralement ou par écrit S3.1 : Canalisation électriques S3.2 : Appareillage basse tension S5.1 : Le Risque Électrique S6.1 : Descripteurs MISE EN SITUATION Nous avons vu depuis le début de l'année que le choix des conduits et des conducteurs répondait à des critères stricts énoncés dans la norme NFC Ces conducteurs, choisis en fonction des conditions de pose, des conditions d'environnement, de la puissance des récepteurs, doivent être protégés par des dispositifs garantissant la sécurité des installations et des personnes. Nous allons voir dans ce cours les éléments courants de protection des conducteurs que vous allez rencontrer dans les tableaux de distribution sur vos chantiers, apprendre à les reconnaître, à les identifier selon leur sym bole, comprendre leur fonction et apprendre à déterminer leur temps de réaction en fonction des courants qui les parcourent. page 2 / 21

3 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1) LA PROTECTION EN INSTALLATION DOMESTIQUE 1.1) Observation d une installation électrique domestique Câble d arrivée de courant EDF Compteur d énergie Disjoncteur général d abonné Tableau de distribution comprenant les protections des circuits Circuits électriques page 3 / 21

4 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.2) Protection générale d une installation électrique 1.2.1) Le disjoncteur différentiel général Cet appareil se trouve à l intérieur de l habitation. Il fait partie de l installation de branchement. Il constitue pour l abonné l appareil de commande et de protection de son installation. Il est destiné à isoler le réseau basse tension de l installation de l abonné lorsqu un défaut affecte cette installation. Il réalise les fonctions suivantes : sectionnement contrôle du contrat passé avec le distributeur d énergie (pour le tarif bleu) protection contre les surcharges protection contre les courtscircuits protection des personnes et des biens (car il possède un détecteur différentiel) 1.2.2) Le sectionnement du disjoncteur général A tout moment, l abonné peut, en actionnant le bouton rotatif ou en basculant l interrupteur suivant les modèles, couper son installation. Le sectionnement sera réalisé en toute sécurité. page 4 / 21

5 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.2.3) Le contrôle du contrat passé avec le distributeur EDF L appareil est réglé sur la valeur du courant qui correspond à l abonnement. La valeur de l abonnement change avec la puissance souscrite. Prix de l électricité option de base au 1er janvier 2004 Puissance d abonnement Tarif abonnement mensuel Prix du kwh TTC en fonction de la consommation 3 kva 6 kva 9 kva 12 kva 15 kva 18 kva ) Les différents types de disjoncteurs de branchement Type de disjoncteur Disjoncteur avec fonction différentielle 500 ma Nombre de Pôles Courant en ampères I nominale page 5 / 21 I de réglage

6 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.2.5) La protection des personnes et la mise à la terre La protection des personnes contre un défaut d isolement doit pouvoir être assurée. Un défaut d isolement provoquant un électrisation peut entraîner la mort. Pour cela le disjoncteur différentiel assure une protection minimale, mais il a besoin d une valeur de la prise de terre qui soit de faible résistance. Les différents procédés de mise à la terre peuvent y contribuer ) Les différentes prises de terre Les différentes possibilités de prise de terre La prise de terre faite à fond de fouille avant la construction est très recommandée. page 6 / 21

7 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO ) La résistivité des terrains Ce tableau présente les valeurs moyennes de résistivité d un terrain Nature du terrain Résistivité en Ohmm Terrains arables gras, remblais compacts humides 50 Ohmm Terrains arables maigres, graviers, remblais grossiers 500 Ohmm Sols pierreux nus, sable sec, roches imperméables 3000 Ohmm page 7 / 21

8 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.3) Le tableau de contrôle et de répartition Le tableau comporte en général : un bloc recevant le disjoncteur de branchement un bloc de répartition avec une ou plusieurs rangées (il doit être choisi avec un réserve de 20 % de modules) la possibilité d arrivée ou de départ de câble par goulotte encastrée ou en saillie On pourra y insérer : la protection des circuits contre les courtscircuits et les surcharges (fusibles ou disjoncteurs) les protections contre les défauts d isolement (interrupteurs différentiels ou disjoncteurs différentiels) la protection contre la foudre (parafoudre) les appareils de gestion d énergie (relais heures creuses, délesteur, gestionnaire d énergie) page 8 / 21

9 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.4) Le Dispositif Différentiel La norme impose que tous les circuits soient protégés par un dispositif différentiel haute sensibilité de 30 ma L interrupteur différentiel a deux fonctions : sa fonction interruptrice de courant qui lui permet de couper un circuit à charge nominale sa fonction différentiel qui lui permet de couper le circuit qu il protège en cas de défaut d isolement INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL DISJONCTEUR DIFFERENTIEL page 9 / 21

10 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.4.1) Déclenchement du différentiel Etat du circuit : Le récepteur est alimenté et le courant circule dans celuici, mais il y a une rupture de l isolant d un conducteur. Le conducteur sans isolant touche la carcasse métallique. Un courant de fuite s évacue de la carcasse métallique vers la terre. Effets du dispositif différentiel : le différentiel compare le courant I aller dans la phase et le courant I retour dans le neutre, si le courant I aller est différent de I retour et que I fuite I n alors le différentiel déclenche 1.4.2) Différentiel type AC Il détecte les courants de défaut de type alternatif 50/60 Hz C est le dispositif différentiel à courant résiduel classique qui œuvre sur l ensemble des circuits page 10 / 21

11 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.4.3) Différentiel type A Il possède 2 fonctions : comme le type AC, il détecte les courants de défaut de type alternatif 50/60 Hz il détecte les courants de défaut comportant une composante continue. Il est utilisé à chaque fois que les courants ne sont pas sinusoïdaux, ce qui est le cas des matériels de classe I comportant des redresseurs. Dans les circuits d habitation, il est particulièrement indiqué pour la protection des circuits spécialisés suivants : circuit alimentant la plaque de cuisson, circuit alimentant le lavelinge 1.4.4) Différentiel type Hpi Il possède 3 fonctions : comme le type AC, il détecte les courants de défaut de type alternatif 50/60 Hz il détecte les courants de défaut comportant une composante continue. Il comporte une immunisation supplémentaire agissant sur les déclenchements intempestifs, ce qui n est pas demandé dans la norme. Il s utilise à chaque fois que la perte : d information provoque un préjudice, ce qui est le cas sur les lignes d alimentation de matériels informatiques de certaines sociétés d exploitation provoque un préjudice, ce qui est le cas dans les hôpitaux ou sur les lignes des congélateurs page 11 / 21

12 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.4.5) Le nombre de DDR minimum dans l habitat Surface habitable Surface 35m2 35m2 < surface 100m2 Surface > 100 m2 Nombre d interrupteurs différentiels Type AC 1 x 25 A 2 x 40 A 3 x 40 A Type A 1 x 40 A 1.4.6) La sélectivité des DDR La sélectivité entre les dispositifs différentiels raccordés en cascade est un facteur de confort et de continuité d exploitation. En multipliant les dispositifs différentiels, il est possible de limiter les conséquences d un défaut au seul circuit concerné. Pour cela, il est indispensable de concevoir une sélectivité différentielle. La sélectivité est dite totale si : le courant différentiel de fonctionnement assigné du dispositif placé en amont est supérieur à celui du dispositif placé en aval. Le courant résiduel du dispositif amont assigné doit être au moins égal à 3 fois celui du dispositif placé en aval. le temps de fonctionnement du dispositif placé en amont est supérieur à celui du dispositif placé en aval pour toutes les valeurs du courant de défaut. Pour cela, il faut retarder le disjoncteur amont, il sera de type «S». Le premier retard sera de 50 ms, puis il pourra être de 200 ms. page 12 / 21

13 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.4.7) Constitution du différentiel Ph N bouton de déclenchement pôle principal bouton d'enclenchement déclencheur magnétothermique électroaimant bobine de détection tore magnétique bobine du neutre bobine de la phase I I Id PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT : Si courant dans le neutre est égal au courant dans la phase PAS DE DÉCLENCHEMENT. Si le courant dans le neutre est différent du courant dans la phase, il y a différentiel et les contacts s ouvrent. DÉCLENCHEMENT du SENSIBILITÉ DIFFÉRENTIELLE : La sensibilité désigne la valeur du courant de fuite ou courant résiduel de défaut, pour laquelle le disjoncteur déclenche. Moyenne sensibilité : 3 A, 1 A, 650 ma, 500 ma, 300 ma, 100 ma. Haute sensibilité : 30 ma, 10 ma. page 13 / 21

14 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO Protection d un circuit par cartouche fusible 1.5.1) le fusible et son sectionneur Le fusible sera toujours associé à son sectionneur. Il a pour fonction de protéger un circuit en ouvrant celuici. Il procédera par fusion de son filfusible calibré. Le fusible va interrompre un courant lorsque celuici dépasse la valeur de son calibre. Il assure : la protection contre les surcharges la protection contre les courtscircuits 1.5.2) Constitution du fusible le corps isolant en céramique ou en porcelaine grains de silice qui vont permettre l extinction de l arc électrique embout conducteur fil fusible calibré ressort percuteur qui sera libéré quand le fil fusible aura fondu page 14 / 21

15 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.5.3) Caractéristiques de la cartouche les cartouches fusibles domestiques sont caractérisées par : les dimensions : le premier chiffre correspond au diamètre et le second à la longueur. Les dimensions ne sont pas les mêmes que celles des cartouches industrielles. la couleur : cinq couleur qui correspondent à des dimensions différentes le calibre : de 2 A à 32 A le pouvoir de coupure : c est le courant maximal que peut supporter le fusible sans qu il y ait un arc électrique 1.5.4) Le sectionneur portefusible Le sectionneur permet : d ouvrir un circuit à vide, c estàdire lorsque le courant ne passe pas car il ne possède pas de pouvoir de coupure de l arc électrique, et ainsi d isoler un circuit. de recevoir des fusibles. La dimension du fusible doit correspondre à celle su sectionneur. Le sectionneur est bipolaire, c estàdire qu il coupe la phase et le neutre ) Courbes de déclenchement des fusibles On différencie deux classes de fusibles : Classe gg ou gl : fusibles d usage général ; ils protégent contre les surcharges et les courtscircuits. Ils sont surtout utilisés dans les installations domestiques Classe am : accompagnement moteur ; ils sont prévus uniquement pour la protection contre les courtscircuits dans des circuits alimentant des moteurs car ils permettent de laisser passer la pointe d intensité absorbée par les moteurs au moment du démarrage page 15 / 21

16 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO Ces fusibles présentent des courbes de déclenchement différentes : page 16 / 21

17 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO page 17 / 21

18 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.5) Protection d un circuit par disjoncteur divisionnaire 1.6.1) Le disjoncteur divisionnaire Il permet : d établir ou d interrompre un circuit dans les conditions nominales d isoler un circuit de protéger un circuit contre les surcharges éventuelles de protéger un circuit contre les courtscircuits 1.6.2) Constitution Le disjoncteur est principalement composé de : 1 la bobine de déclenchement magnétique qui fonctionne en cas de courtcircuit 2 la bilame de détection thermique qui fonctionne en cas de surcharge 3 le contact de rupture du neutre 4 la chambre de coupure de l arc électrique page 18 / 21

19 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO 1.6.3) Le déclenchement thermique Ce schéma représente un disjoncteur qui alimente un récepteur. Le disjoncteur est schématisé avec son système de protection thermique. On voit à l intérieur du disjoncteur la phase qui entoure les deux lames de protection thermique. Le courant passe dans le récepteur Le système de déclenchement thermique est composé de deux lames à coefficients de température différents. Lors d une surcharge, l allongement des lames (lié à une augmentation de la température) sera différent selon les lames. Une déformation du bilame va donc intervenir. Cette déformation provoquera le déclenchement du disjoncteur ) Le déclenchement magnétique Ce schéma représente un disjoncteur qui alimente un récepteur. page 19 / 21

20 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO Le disjoncteur est schématisé avec son système de protection magnétique. On voit à l intérieur du disjoncteur la phase qui entoure la partie fixe du circuit magnétique. Le système de déclenchement magnétique est composé d un circuit magnétique avec une partie fixe et une partie mobile. Lors d un courtcircuit, le courant s élève brutalement. Le courant de courtcircuit provoque un mouvement du circuit magnétique mobile qui ouvre les contacts du disjoncteur ) Courbes de déclenchement des disjoncteurs Courbe B : déclenchement magnétique Courbe C : déclenchement magnétique compris entre 3 In et 5 In compris entre 5 In et 10 In Protection d un ligne de grande Protection des circuits d usage général longueur (courtcircuit affaibli par la longueur) page 20 / 21 Courbe D : déclenchement magnétique compris ente 10 In et 20 In Protection des circuits à très forte pointe de courant à la mise sous tension (transformateur, moteur, ballasts pour éclairage fluorescent)

21 RNCAP13S32PROTECTIONELECPRO Courbes de fonctionnement DX type D ( 6 à 12A) la NFC définit le magnétique type D entre 10 et 20 In page 21 / 21

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