1. Différentes perturbations :

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1 Toute installation doit être protégée par un appareillage électrique adapté, contre les détériorations dont la cause peut être externe : court-circuit, foudre ou interne : récepteurs surchargés. Toute installation doit comporter un équipement de protections des personnes. 1. Différentes perturbations : Les perturbations sur une installation électrique se traduisent par : - les surintensités : surcharge ou court-circuits - les surtensions ou baisses de tension Causes Effets Moyens de protection Surcharge La puissance demandée est plus importante que celle prévue. Courts-circuits Contact électrique accidentel entre deux conducteurs de polarités différentes deux conducteurs dénudés qui se touchent. Surtension La tension augmente brutalement du fait de la foudre ou du contact avec une ligne haute tension. Baisse de tension Déséquilibre du réseau triphasé. Echauffement lent, mais de longue durée. Création d'un arc électrique et échauffement très important pouvant fondre les conducteurs. Il y a destruction des isolants (claquage) d' où création de surcharges ou de courts-circuits. Mauvais fonctionnement des récepteurs et des moteurs. - Fusibles - Disjoncteurs - Relais thermiques - Fusibles - Disjoncteurs - Relais magnétiques Objectif : Couper le circuit instantanément - Parafoudre - Relais de surtension - Limiteur de surtension - Relais à minimum de tension - Relais à baisse de tension M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 1

2 Nous étudierons particulièrement la protection contre les surcharges et les courts-circuits, réalisée au moyen des fusibles et disjoncteurs. Les autre protections seront étudiées par la suite. Règle générale La protection contre les surcharges d'une canalisation est assurée si la condition suivante est réalisée : IB < In < Iz IB = courant d'emploi du circuit In = courant nominal du dispositif de protection Iz = courant admissible dans la canalisation. Le courant du dispositif de protection doit être compris entre le courant d'emploi et le courant admissible dans la canalisation. 2. Les Fusibles : Les fusibles sont des appareils de protection dont la fonction est d'ouvrir, par la fusion d'un élément calibré, le circuit dans lequel ils sont insérés. Le fusible doit interrompre le courant lorsque celui-ci dépasse, pendant un temps donné, une valeur précisée. a) Symboles Fusible Fusible à percuteur Sectionneur à Fusible b) Constitution Un coupe circuit à fusible comporte: - un boîtier, qui permet le raccordement à l' installation - un porte fusible, support de l'élément de remplacement; - une cartouche fusible cylindrique, ou à couteau, qui contient l'élément fusible, avec ou sans percuteur. M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 2

3 c) Les deux différentes classes de fusibles - Classe gi ou gg : fusibles d'usage général; ils protègent contre les surcharges et les courts-circuits. Ce sont ceux qui sont utilisés dans les installations domestiques. Les fusibles de type gll sont du même type mais retardé. - Classe am : accompagnement moteur; ils sont prévus uniquement pour la protection contre les courts-circuits et surtout pour les moteurs à courant alternatif. d) Dimensions Les tableaux ci-après indiquent, pour les cartouches cylindriques, les courants nominaux possibles selon les dimensions admissibles dans les portes fusibles ou socles. TABLEAU. Cartouches fusibles à usage domestique. Dimension Courant nominal In c a Socle Élément de remplacement TABLEAU. Cartouches fusibles à usage industriel. Dimension Courant nominal In c a Socle Élément de remplacement Taille a c M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 3 a

4 e) Caractéristiques des fusibles Tension nominale Un : La tension nominale est la tension du réseau dans lequel le fusible peut être utilisé (250, 400, 500 ou 600 V). Courant nominal In : L'intensité nominale est l'intensité qui peut traverser indéfiniment un fusible sans provoquer ni échauffement anormal, ni fusion. C'est le calibre du fusible. Courant de non fusion Inf : (non fusing current). C'est la valeur du courant qui peut être supporté par l'élément fusible, pendant un temps conventionnel, sans fondre. Courant de fusion If : (fusing current). C'est la valeur elu courant qui provoque la fusion du fusible avant la fm du temps conventionnel. Pouvoir de coupure PdC : C'est le courant maximal qu'un fusible peut couper en évitant la formation d'un arc électrique qui pourrait retarder dangereusement la coupure du courant. Les fusibles possèdent toujours des pouvoirs de coupure élevés (Pdc en ka). Temps ( s ) Temps conventionnel Courbe de non fusion Courbe de fusion Zone d incertitude In Inf If I ( A ) Courbes de fusion d' un fusible : elle permet de déterminer, par rapport au temps, la valeur du courant de fusion et celle du courant de non-fusion. f) Choix d' un fusible - Selon l'emploi, on détermine la classe du fusible gi, gii, am. - A partir du courant d'emploi IB, U réseau, on détermine le calibre du fusible In avec IB < In < Iz et, la tension nominale du fusible. - On précise la forme du porte-fusible et la nécessité de signaler le fonctionnement du fusible. Les fusibles peuvent être équipés de systèmes mécanique qui sont libérés au moment de la coupure du fusible, appelés percuteurs, mais aussi de voyants indiquant le bon état du fusible. - La forme et la taille du fusible, c' est à dire son diamètre et sa longueur. Une protection par fusible peut s'appliquer à un départ (ligne) ou à un récepteur. M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 4

5 3. Disjoncteurs : a) Définition Un disjoncteur est un appareil mécanique de connexion capable : - d'établir, de supporter, d'interrompre le courant dans les conditions normales du circuit - d'établir, de supporter (pendant une durée spécifiée), d'interrompre le courant dans les conditions anormales spécifiées telles que les courts-circuits. b) Etude fonctionnelle 1) Etablissement et interruption du courant Cette fonction est assurée par des contacts de puissance ou pôles qui peuvent établir, supporter ou couper le courant normal ou un courant de court-circuit. Le pouvoir de coupure PdC caractérise la capacité à couper un courant sans détérioration de l'appareil (en ka). Le pouvoir de coupure doit être supérieur au courant de court-circuit possible dans l' installation. 2) Contrôle des surcharges et court-circuit L' intensité dans le circuit est contrôlée en permanence par deux systèmes permettant de détecter: - les surcharges, par un dispositif thermique : Le conducteur étant parcouru par un courant de 1,2 à 5 x In sur un temps relativement important il s'échauffe. Cet échauffement provoque une déformation du «bilame». Cette déformation entraîne l'ouverture des contacts de puissance. Bilame : deux lames de métal soudées l'une à l'autre. L'une aura. un coefficient de dilatation nul, l'autre aura un coefficient de dilatation important. M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 5

6 -les courts-circuits, par un dispositif magnétique :On utilise un des conducteurs pour réaliser le bobinage d' un électro-aimant. Cet électro- aimant comportera une partie mobile qui sera attirée dès que le courant dépassera fortement la valeur nominale. Cette partie mobile libérera le ressort provoquant ainsi l' ouverture des pôles. 3) Commande du disjoncteur - Manuelle pour la mise en marche ou l'arrêt au moyen d'un levier actionné manuellement par l'utilisateur. - Automatique : le système de contrôle précédent agit directement sur la commande des pôles et provoque l'ouverture automatique du circuit, aussi bien en cas de surcharge que de court-circuit. c) Caractéristique d'un disjoncteur - Courant nominal : C'est le calibre normalisé qui correspond à l'intensité normal de r fonctionnement des contacts. Calibres normalisés : A. - Tension nominale : de 220V à 660V pour la basse tension. - Nombre de pôles : 1 à 4 selon les applications. - Pouvoir de coupure : il s'exprime en kilo-ampère (ka) pour une tension déterminée. -Types de déclencheurs utilisés : Thermiques, magnétiques, magnétothermiques, temporisés ou non, protection différentielle. M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 6

7 Courbes de déclenchement : C' est l' association de la courbe de déclenchement du relais thermique et du relais magnétique. La plage de réglage correspond à des tolérances de fabrication entre T et M, où le fonctionnement est réalisé soit par le thermique ou le magnétique. Temps ( s ) Courbes enveloppe du déclenchement thermique Déclencheur magnétique 0.5 à 5 s Plage de réglage 15 à 25 ms d) Choix d' un disjoncteur In T M I(A) Le choix d' un disjoncteur est fonction des règlement en vigueur. Il s' effectue en fonction - de la section et de la nature des câbles de la ligne en aval - du nombre de conducteurs; le neutre doit être coupé - de l'intensité d'emploi - du type de récepteur. 4. Appareils de protection différentielle : disjoncteur différentiel : a) Problème Si une installation monophasées présente un défaut d'isolement, par exemple un conducteur de phase est relié une masse métallique d'un appareil de manière accidentelle. On ne peut pas supposer que ce récepteur ai une masse reliée à la terre, de manière sure et, de bonne qualité. Il y a donc danger, une personne venant en contact avec cette masse viendrait réaliser une autre mise à la terre (électrocution par contact indirect). A ce moment le courant entrant dans le récepteur I sera différent de celui qui en ressortira I- if (if : courant de fuite à la terre). M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 7

8 b) Principe de fonctionnement Le dispositif différentiel comporte un circuit magnétique en forme de tore sur lequel sont bobinés le ou les circuits des phases et celui du neutre. En l'absence de courant de fuite, ou courant résiduel de défaut, les flux produits par les bobines s'annulent, il ne se passe rien. Si un défaut survient, le courant résiduel de défaut produit un déséquilibre des flux dans les bobines et un flux magnétique apparaît dans le tore. La bobine de mesure est le siège d' une force électromotrice (f.e.m.) qui alimente un petit électro-aimant provoquant le déverrouillage du disjoncteur. Le dispositif est analogue en triphasé, mais il comprend quatre bobines sur le tore, soit trois pour les phases et une pour le neutre. c) Sensibilité des différentiels La sensibilité désigne la valeur du courant de fuite, ou courant résiduel de défaut, pour laquelle le disjoncteur déclenche. a) Moyenne sensibilité (MS) la; 650mA; 5OOmA; 300mA; 100mA. b) Haute sensibilité (HS) 30mA; l2ma; 6mA Déclenchement garanti à la valeur de sensibilité. Déclenchement possible à partir de la moitié de cette valeur. M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 8

9 d) Choix et Mise en œuvre Le choix d'un dispositif de protection différentiel, s'effectue en fonction de paramètres suivants : - fonction assurée : interrupteur, disjoncteur, sectionneur. - tension limite de sécurité : 12V, 25V ou 50 V - valeur de la résistance de mise à la terre des masses métalliques. A l'aide de ces deux dernières valeurs, on peut calculer la sensibilité du dispositif différentiel résiduel (DDR), avec la relation : I n = UL / RA I n : sensibilité du DDR, en milliampères (ma) UL : tension limite de sécurité, en volts (V) RA : résistance de la prise de terre des masses, en ohms Toute installation alimentée par la distribution EDF est protégée par un dispositif différentiel résiduel, placé à l'origine de l'installation. Cette solution présente l'inconvénient de couper toute l'installation en cas de défaut. Pour y remédier, on utilise plusieurs appareils différentiels à moyenne ou haute sensibilité. Cela permet une sélectivité de la protection. En cas de défaut, seul le circuit en défaut sera coupé. Compteur 220V monophasé Fusibles ou Disjoncteurs Disjoncteur différentiel 500 ma Circuits éclairage fixe Circuits prises Circuits spécialisés M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 9

10 e) Remarque Les circuits prises de courant et les circuits desservant la salle d eau doivent être protégés par au moins un dispositif différentiel à haute sensibilité ( 30 ma au moins ). 4. Protection et sectionnement à l origine de chaque circuit : Le dispositif de coupure peut être : -soit un disjoncteur divisionnaire -soit un coupe-circuit à cartouche fusible Calibre maximal en ampères des dispositifs de protection : * Section des conducteurs Cartouches fusibles Disjoncteurs divisionnaires 1.5 mm 2 10 A 15 A 16 A 2.5 mm 2 20 A 25 A 4 mm 2 25 A 32 A 6 mm 2 32 A 38 A - 40 A Conseils Promotelec M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 10

11 Courbes de fusion temps / courant pour fusibles gg M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 11

12 M. ALLAMAND LP ALFRED DE MUSSET 12