LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES GENIE ELECTROTECHNIQUE

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1 TP N LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES 1ET-TET GENIE ELECTROTECHNIQUE Durée : 3 heures Fichier: Tp2-1 SLT TT Schéma des Liaisons à la Terre : T.T. S.T.I. Salle des systèmes Pré-requis : Notion de contact direct et indirect Tension de contact et tension limite conventionnelle en fonction du type de local Identification d un schéma des liaisons à la terre Matériels qui concourent à assurer la sécurité des personnes (D.D.R.) Sélectivité entre D.D.R. Centre d'intérêt: Protection des personnes Objectif : Valider la conformité de la protection au moyen de manipulations ou de mesurages pertinents. Période de l année : Premier trimestre en T GET Troisième trimestre en 1 GET Conditions de réalisation: Travail en binôme. Partie du programme du baccalauréat STI génie Electrotechnique : II Fonction protéger les personnes Moyens mis en oeuvre : Ilot ou maquette Schneider Dossier pédagogique avec le questionnaire Appareils de mesure avec notices explicatives associées Problématique: Le propriétaire d'une maison de campagne veut motoriser la porte d'accès des véhicules. Cet homme est un bricoleur peu expérimenté mais aussi pas du tout averti des dangers du courant électrique. Lors du montage de l'un des vérins électriques, l'âme conductrice de la phase est en contact avec la carcasse métallique. Le propriétaire est-il en danger? Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 1/12

2 Porte d'accès des véhicules (vue de l'intérieur) Vérin électrique classe I, 230V~ en défaut On suppose que le récepteur R1 simule une prise de courant et que le récepteur R2 simule les vérins électriques du garage. A partir de l'installation électrique proposée, vous allez vérifier si le propriétaire est en sécurité. Tout câblage est réalisé hors tension Analyser le ou les risques électriques. Doit-on utiliser l'equipement de Protection Individuelle pour les essais? Sur la maquette de simulation, l'alimentation monophasée est de 130V, 50Hz Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 2/12

3 Scénario n 1: Le propriétaire bricole sur le vérin électrique en défaut La structure de l'installation électrique est la suivante: Travail demandé: Hypothèses: On néglige la résistance des enroulements du secondaire du transformateur, des câbles et des appareils de protections. 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2-Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances) 3- Calculer ou déterminer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur Quels appareils de protection vont déclencher? Pourquoi? 5- Pour la mesure du courant de défaut Id (utiliser une pince multifonctions), des tensions de contact Uc 1, Uc 2 et de la tension entre les masses des récepteurs 1 et2 :Ur 12, le DDR Q32 est remplacé par le disjoncteur magnéto-thermique Q32. Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection, câbler suivant le schéma électrique proposé (placer aussi la pince multifonctions pour mesurer Id) 6- Appeler le professeur pour vérification du montage et des calculs. 7- Mettre sous tension puis créer le défaut en appuyant sur le poussoir Id2 et mesurer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur Remplacer (hors tension) le disjoncteur Q32 par le DDR Q32 puis créer le défaut. Que constatez-vous? 9- Comparer les mesures avec la théorie puis conclure (en particulier sur la nécessité un DDR). Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 3/12

4 Scénario n 2: Le propriétaire bricole sur le vérin électrique en défaut Dans un premier temps, la résistance de la prise de terre des masses est "grande". La structure de l'installation électrique est la suivante: Travail demandé: Ajuster le seuil et le temps de déclenchement du DDR Q1 à : I n = 1A et t = 0 (instantané) Hypothèses: On néglige la résistance des enroulements du secondaire du transformateur, des câbles et des appareils de protections. 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2-Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances) 3-Calculer ou déterminer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur 12 pour R A = 510Ω 4- Quels appareils de protection vont déclencher? Pourquoi? 5- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection, câbler suivant le schéma électrique proposé (placer aussi la pince multifonctions pour mesurer Id) 6- Appeler le professeur pour vérification du montage et des calculs. 7- Mettre sous tension puis créer le défaut en appuyant sur le poussoir Id2 et mesurer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur Ajuster maintenant le seuil et le temps de déclenchement du DDR Q1 à : I n = 30mA et t = 0 (instantané) puis créer le défaut. Que constatez-vous? Peut-on placer en tête d'installation un DDR de 30mA? Pourquoi? 9- Comparer les mesures avec la théorie puis conclure (en particulier sur la valeur ohmique de la prise de terre des masses d'utilisation et de la sensibilité d'un DDR). Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 4/12

5 Scénario n 3: Le propriétaire bricole sur le vérin électrique en défaut et de plus la mise à la terre de la carcasse de ce vérin n'est pas assurée La structure de l'installation électrique est la suivante: Travail demandé: Ajuster le seuil et le temps de déclenchement du DDR Q1 à : I n = 300mA et t = 0 (instantané) Hypothèses: On néglige la résistance des enroulements du secondaire du transformateur, des câbles et des appareils de protections. 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances) 3- Calculer ou déterminer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur Quels appareils de protection vont déclencher? Pourquoi? 5- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection, câbler suivant le schéma électrique proposé (placer aussi la pince multifonctions pour mesurer Id) 6- Appeler le professeur pour vérification du montage et des calculs. 7- Mettre sous tension puis créer le défaut. Que constatez-vous? La personne est-elle danger? 8- Comparer les mesures avec la théorie puis conclure (en particulier sur l'interconnexion des masses d'utilisation et la mise à la terre de ces masses). Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 5/12

6 Scénario n 4: Le propriétaire bricole sur le vérin électrique en défaut La structure de l'installation électrique est la suivante: Travail demandé: Ajuster le seuil et le temps de déclenchement du DDR Q1 à : I n = 1A et t = 0 (instantané) Relever la sensibilité du DDR Q32 Hypothèses: On néglige la résistance des enroulements du secondaire du transformateur, des câbles et des appareils de protections. 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances) 3- Calculer ou déterminer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur Quels appareils de protection vont déclencher? Pourquoi? Quel inconvénient cela présente-t-il? 5- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection, câbler suivant le schéma électrique proposé (placer aussi la pince multifonctions pour mesurer Id) 6- Appeler le professeur pour vérification du montage et des calculs. 7- Mettre sous tension puis créer le défaut en appuyant sur le poussoir Id1. Que constatez-vous? 8- Ajuster maintenant le seuil et le temps de déclenchement du DDR Q1 à : I n = 1A et t = 250ms (temporisé) Créer le défaut en appuyant sur le poussoir Id1. Que constatez-vous? 9- Conclure (en particulier sur la notion de sélectivité entre DDR). Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 6/12

7 Scénario n 5: Après avoir consulté un électricien, le propriétaire a résolu le défaut d'isolement du vérin électrique. Il va maintenant utiliser la première perceuse qui lui tombe sous la main, de classe I et de plus défectueuse avec le conducteur de protection sectionné!!! A ce moment de la journée, le sol est humide Le mauvais sort s'acharnerait-il sur ce monsieur? La structure de l'installation électrique est la suivante: Travail demandé: Hypothèses: On néglige la résistance des enroulements du secondaire du transformateur, des câbles et des appareils de protections. 1- Représenter, sur le document-réponse, le parcours du courant de défaut Id. 2- Rechercher le schéma électrique équivalent simplifié (source d'alimentation et résistances) 3- Calculer ou déterminer Id, Uc 1, Uc 2 et Ur Quels appareils de protection vont déclencher? Pourquoi? 5- Mettre hors tension, ouvrir tous les organes de protection, câbler suivant le schéma électrique proposé (placer aussi la pince multifonctions pour mesurer Id) 6- Appeler le professeur pour vérification du montage et des calculs. 7- Mettre sous tension puis créer le défaut en appuyant sur le poussoir Id1. Que constatez-vous? 8- Conclure (en particulier sur la protection électrique d'un appareil électrique à l'extérieur d'un bâtiment même si le conducteur PE est coupé). Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 7/12

8 Document réponse n 1 Schéma électrique équivalent de la boucle de défaut: Calcul ou détermination de : Id = Uc 1 =.. Uc 2 = Ur 12 = Pratique : Id =. Uc 1 =. Uc 2 = Ur 12 =.. Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 8/12

9 Document réponse n 2 Schéma électrique équivalent de la boucle de défaut: Calcul ou détermination de : Id = Uc 1 =.. Uc 2 = Ur 12 = Pratique : Id =. Uc 1 =. Uc 2 = Ur 12 =.. Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 9/12

10 Document réponse n 3 Schéma électrique équivalent de la boucle de défaut: Calcul ou détermination de : Id = Uc 1 =.. Uc 2 = Ur 12 =.. Pratique : Id =. Uc 1 =. Uc 2 = Ur 12 =.. Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 10/12

11 Document réponse n 4 Schéma électrique équivalent de la boucle de défaut: Calcul ou détermination de : Id = Uc 1 =.. Uc 2 = Ur 12 = Constatations et conclusion : Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 11/12

12 Document réponse n 5 Schéma électrique équivalent de la boucle de défaut: Calcul ou détermination de : Id = Uc 1 =.. Uc 2 = Ur 12 = Constatation et conclusion : Tp 2-1 SLT TT Classes : 1ET-TET 12/12