ELEC Les éléments d une installation électrique domestique. 2de PRO 2TP S.P.C. / ACTIVITES 1/7 CONFORT DANS LA MAISON ET DANS L'ENTREPRISE

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1 CONFOT DNS L MISON ET DNS L'ENTEPISE ELEC 2 Lycée des Métiers LEOND DE VINCI /2016 COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? 1. Les éléments d une installation électrique domestique CTIVITE 1 «Comment installer un tableau électrique?» Visionner la vidéo «emplacer un tableau électrique» 1. Sur le schéma d un tableau électrique cicontre, indiquer quel est : le fil de phase ; le fil du neutre ; le fil de la Terre. 2. éattribuer les légendes suivantes : Fusible réamarble 2 Fusible réamarble 10 Fusible réamarble 16 N Fusible réamarble 20 Fusible réamarble 32 Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/2016 Compteur Disjoncteur différentiel 16 Disjoncteur différentiel 40 Contacteur Jour/Nuit Disjoncteur de branchement 2de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 1/7

2 ELEC 2 2. Protection des installations COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? CTIVITE 2 «Comment choisir le bon fusible sur l installation électrique?» La relation entre la tension U (en V), la puissance P (en W) et l intensité I (en ) a été vue en 3 e : P = U I. 1. Transformer la relation P = U I, pour exprimer I en fonction de P et de U : I =... 2.a. Calculer les intensités qui passent dans chacune des lignes de l installation électrique suivante : Plaque de cuisson 8 ampoules 8 prises de courant Lave linge séchant Four électrique Chauffe-eau 5 radiateurs électriques Lave vaisselle Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/2016 N N Puissance W W W W W W W W Tension d utilisation 230 V 230 V 230 V 230 V 230 V 230 V 230 V 230 V P U b. Placer les valeurs de fusibles qu il faut utiliser sur le panneau électrique ci-dessus, parmi les valeurs suivantes : TP1 «Quels risques encourt-on si l on branche trop d appareils sur une multiprise?» N nalyser/aisonner E éaliser 2de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 2/7 V Valider 1. On a photographié la multiprise placée sous le lit de M. DUCOS. «Quel(s) risque(s) encourt-on avec une telle installation?» Émettre une hypothèse, en l explicitant.... Communiquer Parmi les montages suivants, lequel permet de simuler les risques d une telle installation? Montage 1 Montage 3 ppel n 1 : Faire vérifier le choix du montage et le justifier oralement Montage 2 Montage 4 V V

3 COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/2016 E E V N N 3.a. éaliser le montage ci-contre. ppel n 2 : Faire vérifier le montage b. Fermer l interrupteur, puis relever l intensité I1 indiquée par l ampèremètre du montage : I1 =... c. éaliser le montage ci-contre. ppel n 3 : Faire vérifier le montage d. Fermer l interrupteur, puis relever l intensité I2 indiquée par l ampèremètre du montage : I2 =... e. éaliser le montage ci-contre. f. Fermer l interrupteur, puis relever l intensité I3 indiquée par l ampèremètre du montage : I3 = Décrire par une phrase l évolution de l intensité au fur et à mesure que l on ajoute les lampes a. Continuer à ajouter des lampes en dérivation (montage Montage ), jusqu'à ce qu un changement s opère au niveau de la. b. Décrire par une phrase vos observations quant à la et au nombre d ampoules ajoutées c. Quelle est alors la valeur de l intensité? Confirmer ou infirmer l hypothèse initialement formulée (en explicitant la réponse) : TP 2 «Est-il utile que les multiprises soient protégées?» B border N nalyser/aisonner E éaliser 2de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 3/7 V Valider 1. L intensité d une multiprise varie avec le nombre d appareils branchés. «Est-il utile que les multiprises soient protégées?» Émettre une hypothèse, en l explicitant.... Communiquer On souhaite mesurer l intensité qui circule dans une multiprise en fonction du nombre d appareils identiques branchées sur celle-ci. Choisir le montage permettant de modéliser cette situation. Montage 1 Montage 2 V Montage 3 Montage 4 V ppel n 1 : Faire vérifier le choix du montage et le justifier oralement Montage Montage Montage

4 COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/2016 E N V V B B 2.a. éaliser le montage ci-contre (on veillera bien à ce que tous les interrupteurs soient ouverts). b. Ouvrir le fichier «Prêt pour acquisition» à l aide du logiciel LTIS PLP. ppel n 2 : Faire vérifier le montage c. Effectuer la première mesure comme suit : Lancer l acquisition à l aide du logiciel LTIS PLP ; Cocher l option «TMS» dans la fenêtre d acquisition ; Fermer l interrupteur K1 du montage ; Saisir «1» dans la zone «Nombre de résistor» de la fenêtre d acquisition et acquérir l intensité. d. Effectuer la deuxième mesure comme suit : Fermer l interrupteur K2 du montage (on laissera K1 fermé) ; Saisir «2» dans la zone «Nombre de résistor» de la fenêtre d acquisition ; Faire l acquisition de l intensité. ppel n 3 : Faire vérifier les deux premières mesures e. De la même manière que pour les deux premières mesures, effectuer les mesures de l intensité pour 3, 4 et 5 résistors. ppel n 4 : Faire vérifier les mesures 3. Modéliser les résultats expérimentaux comme suit : Lancer l outil «Modélisation» présent dans le menu «Traitement» du logiciel ; À partir de la liste des courbes, glisser la courbe I dans la zone «Courbe à modéliser» ; Choisir dans la liste la fonction mathématique qui s adapte aux résultats expérimentaux ; Lancer le calcul du modèle. ppel n 5 : Faire vérifier la modélisation, puis enregistrer et transmettre au professeur le fichier sous le nom «ELEC 2 TP 2 NOM(S).plp» 4.a. Lorsqu une personne branche plusieurs appareils sur un bloc multiprise, comment varie l intensité qui traverse le fil électrique alimentant le bloc? b. L ampèremètre utilisé n est pas conçu pour faire des mesures au-delà de 100 m. à partir de la représentation graphique obtenue, prédire le nombre maximum de résistor qu il est possible de brancher en dérivation pour ne pas dépasser la limite des 100 m. c. Comme l ampèremètre, la multiprise supporte une intensité maximale. L hypothèse initiale est-elle justifiée? Expliciter la réponse. d. Par quel composant peut-on protéger la multiprise?... e. Parmi les schémas suivants, choisir celui qui correspond à l endroit où doit-être placé ce composant pour protéger toute la multiprise. Montage 1 Montage 2 Système d acquisition Montage 3 Montage 4 Capteur mpèremètre 2de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 4/7 K 1 K 2 K 3 K 4 K 5

5 COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? Exercice 1 : Bloc multiprises 1. Les 5 prises du bloc-multiprise ci-contre sont-elles connectées en série ou en dérivation? 2. Donner la relation entre I, I 1, I 2, I 3, I 4 et I On branche un aspirateur (2 000 W), une plaque électrique (1 500 W), un ordinateur et son équipement (500 W). Les appareils peuvent-ils fonctionner en même temps? 3. Protection des personnes CTIVITE 3 «Quand risque-t-on de se faire électrocuté?» Parmi les situations suivantes, dans quel cas l individu se fait électrocuté? Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/2016 TP 3 «Quelle est la résistance du corps humain?» 1. Mesurer la résistance de votre corps en tenant entre le pouce et l index de chaque main les deux fils électriques reliés à l ohmmètre : corps =... k 2. appeler la relation dite de «la loi d Ohm», entre la résistance (en ), la tension U (en V) et l intensité I (en ) vu au collège La résistance du corps humain généralement admise est de l ordre de L intensité maximale qui ne présente pas de danger est de 10 m. Calculer la tension maximale d utilisation de sécurité en appliquant la loi d Ohm : de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 5/7

6 Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/2016 ELEC 2 COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? Exercice 2 Le corps humain a selon les conditions, une résistance très variable. Elle varie de 500 environ dans les conditions les plus défavorables (personne dans un bain) à environ dans les conditions les plus favorables (entre deux doigts très secs). Comme tout récepteur, le corps humain est traversé par un courant électrique lorsqu il est soumis à une tension. Ce courant électrique peut provoquer tétanisation, brûlures et arrêt cardiaque. Le document fournis en fin d exercice, vous renseignent sur ces effets. 1. Placer sur le graphique les points correspondants à : Une intensité de 0,2 m pendant 2 s, noté M Une intensité de 5 m pendant 0,5 s, noté N Une intensité de 0,2 pendant 0,1 s, noté P Une intensité de 0,1 pendant 2 s, noté Q Indiquer pour chaque cas l effet produit et les conséquences pour la personne. 2. Un atelier, qui fonctionne sous une tension de 230 V, est protégé par un disjoncteur différentiel 100 m qui déclenche en 40 ms. Un employé de cet atelier est en contact direct avec un fil dénudé. Dans les conditions de son travail, sa résistance est estimée à 1500 (on estime, au pire, qu il est la seule résistance du circuit). Calculer l intensité qui le traverse. Que se passe-t-il? Quels sont les effets physiologiques sur la personne? 3. Dans une piscine où la norme NFC est respectée, une personne est en contact direct avec un fil dénudé pendant 2 s. Dans ce cas, on suppose, au pire, qu elle est la seule résistance du circuit, et sa résistance est estimée à 500 ). Calculer l intensité qui traverse son corps. Quels sont les effets physiologiques sur la personne? Justifier. Norme NFC : définition des tensions de sécurité. Locaux Tension limite de sécurité en alternatif Secs (habitations, bureaux ) 50 V Humides (chantiers, extérieur ) 25 V Mouillés (salles d eau, piscines ) 12 V Document : Norme UTE-C (la zone C-4) est simplifiée) Cette norme donne les effets produits sur une personne, traversée par un courant électrique, en fonction du temps de passage du courant (en ms) et de l intensité (en m). Désignation de la zone Limites de la zone Effets physiologiques C-1 Jusqu à 0,5 m : ligne a ucun effet C-2 De 0,5 m jusqu à la ligne b Pas d effet dangereux (picotements) C-3 De la ligne b à la courbe c 1 Perturbations réversibles (contractions musculaires, difficultés respiratoires ) C-4 u delà de la courbe c 1 Possibilité d arrêt de la respiration, du cœur. Danger de mort Durée du passage du courant en ms C-1 C-2 C-3 C ,1 0,2 0, Intensité du courant électrique I en m 2de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 6/7

7 COMMENT POTÉE UNE INSTLLTION ÉLECTIQUE? CTIVITE 4 «Comment se protéger au mieux?» Le schéma ci-contre représente un individu touchant la carcasse métallique d une machine. Dans cette situation, il ne risque rien, mais il peut arriver qu un défaut de la machine se produise (contact interne d un fil électrique avec la carcasse,..), et dans ce cas la situation devient dangereuse pour l individu. 1. Pour chacune des situations suivantes : Préciser si l individu est en risque d électrocution ; Si l individu est protégé, entourer sur le schéma, le ou les élément(s) qui le protège. Lycée des Métiers LEOND DE VINCI (33) Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques C. DUPONT - 2TP 1516 S ELEC 2 C Securite electrique.docx 2015/ Quels sont les dispositifs à mettre en œuvre chez soi pour disposer d une sécurité maximale? Exercice 3 : Qualité d une prise de terre La valeur de la résistance de terre a dépend des conditions locales du terroir (humidité, nature du sol,...) et de la qualité de sa réalisation (organisation du circuit de la mise à la terre). Sa valeur est donnée par la relation a UL I. 1. Pour un local mouillé (salle de bain U L = 25 V) quelle doit être la valeur maximale de la résistance de la prise de terre si on utilise un disjoncteur différentiel ayant une sensibilité I = 30 m? 2. Cette valeur de la résistance de la prise de terre constitue-t-elle un défaut électrique pour un local sec (U L = 50 V) équipé d un disjoncteur de 500 m? 2de PO 2TP S.P.C. / CTIVITES 7/7

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