Comment représenter les circuits électriques d une maison? Thèmes de séquence : 6 préserver les ressources

Transcription

1 Page extraite du site de Leroy Merlin : A. Les principes du courant électrique Le courant électrique est un déplacement de particules élémentaires, appelées électrons libres, au sein d un matériau conducteur comme le cuivre ou le fer, par exemple. On peut le comparer au débit de l air ou de l eau dans un tuyau. A. Notions de base indispensables Pour réaliser ou rénover une installation, réparer une panne il est important de comprendre les grands principes de l électricité. Comme les planètes autour du soleil, les électrons gravitent autour d un noyau. L ensemble constitue un atome. Les électrons libres ont la particularité de pouvoir se détacher facilement de leur atome. On les rencontre principalement dans les corps conducteurs que sont les métaux. - Un matériau isolant (bois, plastique, porcelaine ) est, par nature, dépourvu d électrons libres. Les unités de grandeurs à connaître L intensité du courant électrique, représentée par la lettre I (symbole normalisé), caractérise la quantité d électrons qui traverse le conducteur à chaque seconde. - Elle s exprime en ampères (A). - Plus un câble électrique est gros, plus il supporte d intensité. La tension, symbolisée par la lettre U, correspond à la force de circulation des électrons le long d un circuit. - L unité de mesure est le volt (V). - La tension peut être modifiée par un transformateur. Souvent confondu avec la tension, la différence de potentiel électrique est en fait la baisse de charge existant entre les pôles de départ et d arrivée d un circuit. En pratique, c est cette différence qui fait briller plus ou moins fortement une lampe. La résistance électrique traduit la difficulté du courant à passer dans un matériau. Elle est plus ou moins forte selon la nature et la forme de ce dernier. - Symbolisée par la lettre R, elle se mesure en ohms (Ω). - Le terme «résistance» désigne aussi un élément qui permet de transformer l énergie électrique en chaleur. La puissance électrique désigne la quantité d énergie absorbée par un appareil. - Selon les cas, elle s exprime en watts (W) ou en kilowatts (kw). Une question de régime Le fournisseur d électricité (exemple ERDF) délivre à votre habitation un courant usuel de 230 V. Ce courant est dit monophasé car véhiculé par un conducteur appelé phase (Ph). - Un second conducteur, le neutre (N), renvoie le courant à la centrale pour le recharger. Et ainsi de suite - Avec un interrupteur dit unipolaire, l ampoule ne s allume pas quand la phase active est interrompue. Elle s illumine dès que l on actionne le bouton pour assurer la continuité du courant. Les installations domestiques nécessitant une grande puissance (atelier avec machines outils) peuvent être alimentées en triphasé : 3 phases + 1 neutre. - En France, le triphasé est distribué en 400 V.

2 L électricité du réseau délivre du courant alternatif (CA) à une fréquence de 50 Herz (Hz). - Cela signifie que le cycle s effectue alternativement vers le «pôle +» ou le «pôle» 50 fois (ou périodes) par seconde. Le courant continu (CC) s écoule de façon linéaire. - Il est produit par l activité chimique de batteries ou de piles dans des circuits fermés L'énergie électrique consommée par un appareil dépend de la puissance de l'appareil et de la durée de fonctionnement. Il existe donc une relation entre ces trois grandeurs. L'énergie électrique E transférée à l'appareil électrique est égale au produit de sa puissance P par sa durée de fonctionnement t. L'unité légale d'énergie est le Joule. 2. Les unités de l'énergie L'unité légale d'énergie est le Joule mais il existe une autre unité couramment utilisée : le wattheure (Wh) 1 wattheure = 3600 watt secondes = 3600 joules Page extraite du site de Leroy Merlin : a) Les risques électriques et la sécurité L énergie parvient au disjoncteur de branchement (ou d abonné), d une sensibilité de 500 milliampères (ma). Du disjoncteur part l alimentation du tableau de répartition qui dessert le logement. La majorité des accidents d origine électrique sont dues à des défauts d installation et/ou des imprudences. Du «coup de jus» à l électrocution L eau est un bon conducteur d électricité. Notre corps, qui en contient en moyenne 65 %, l est donc également. S il est traversé par le courant, les conséquences peuvent être graves. Les risques de contact électrique sont de deux ordres. - Contact direct : la personne touche un fil ou une borne de connexion sous tension, en changeant une ampoule par exemple. - Contact indirect : la personne touche un élément métallique mis accidentellement sous tension (défaut d isolement, absence de prise de terre ).

3 Lorsque l on touche un conducteur actif (phase), le courant traverse le corps et s échappe par la terre. On peut aussi être traversé par le courant en créant un court-circuit. Notamment, lorsque le contact avec une masse métallique relie accidentellement le neutre et la phase (qui doivent être indépendants l un de l autre). Dans les deux cas, le choc provoque une électrisation. - Les effets physiologiques sont plus ou moins sévères selon la force du courant, la durée du contact, la sensibilité des personnes, etc. - Dans les situations extrêmes, l accident peut être fatal : on parle alors d électrocution. Bon à savoir : la mise à la terre permet de canaliser le courant de fuite (ou de défaut), tandis que les dispositifs de protection différentiels et divisionnaire coupent automatiquement l alimentation dès que la tension de contact devient dangereuse (à partir de 50 V). De multiples risques d incendie En France, plus de incendies d origine électrique sont recensés chaque année (source ONSE*). Ils sont le plus souvent dus à l usure, à un défaut de conformité ou à, une mauvaise utilisation de l installation. Causes les plus fréquentes : - Court-circuit ou surintensité provoquant un échauffement de fils insuffisamment protégés ; - Défaut d'isolation du câblage électrique ; - Mise à la terre défaillante ; - Rallonges ou multiprises surchargées ; - Cordons d'alimentation pliés, écrasés, cachés sous un tapis, etc. Si vous entendez un grésillement dans un interrupteur, une prise ou autre appareillage sans manipulation de votre part, remplacez rapidement la pièce en question. Bon à savoir : une installation conforme à la norme NF C réduit les risques d incendie d origine électrique. Cette norme est régulièrement révisée en fonction des avancées technologiques et des nouvelles exigences de confort et de sécurité. B. Les différents composants d'une installation électrique La norme NF C fixe les règles de conception, de mise en œuvre et d'entretien des installations électriques. C'est à la fois un guide et une somme d impératifs à respecter pour assurer la sécurité des personnes et des équipements. Une installation bien conçue se compose de réseaux de puissance, qui fournissent l énergie électrique, et de réseaux de communication alimentés par des câbles de plus faibles tensions et intensités. Ces différents circuits ne doivent jamais circuler ensemble dans la même gaine ou dans le même compartiment de goulotte. Les courants forts d'abord En France, l électricité du réseau est le plus souvent livrée en 230 V dans le secteur de l habitat, parfois en 400 V pour les installations utilisant des machines motorisées de forte puissance (atelier ). Ces courants forts desservent les éclairages, les prises, les appareils électroménagers, etc. Ils partent du tableau électrique (ou de répartition), lui-même raccordé au disjoncteur de branchement. Les conducteurs alimentant l'installation sont identifiés par des couleurs normalisées distinctes. - Neutre : bleu

4 - Phase : rouge ou autre couleur (marron, noir) à l exception des précédentes. - Terre : bicolore jaune/vert Plus l'intensité du courant est élevée, plus leur section (en mm²) est importante. Bon à savoir : Pour les «navettes» de certains montages (va-et-vient, télérupteur ), il faut utiliser une couleur encore différente : violet, noir, par exemple. Composition type d'une installation électrique Le tableau électrique Il regroupe, dans un coffret modulaire de préférence, tous les départs de circuits et les protections nécessaires : dispositifs différentiels et disjoncteurs divisionnaires (ou coupe-circuits), parafoudres, etc. Le coffret électrique peut être à une ou plusieurs rangées de modules (sur rails DIN), nu (à composer) ou précâblé pour un montage simplifié. - Il comporte deux borniers d alimentation générale (neutre et phase) et un bornier de terre. - Les deux borniers d'alimentation sont raccordés au disjoncteur de branchement, tandis que le troisième est relié au dispositif de mise à la terre. Bon à savoir : les branchements se font impérativement avec des conducteurs à âme rigide, type H07VU. La répartition des circuits électriques Les indications de la norme NF permettent d établir des schémas de principe, où figurent tous les équipements dont vous avez besoin. Votre installation doit comprendre des circuits distincts pour les éclairages, les prises de courant, les circuits spécialisés. - La norme impose, notamment, une ligne indépendante pour les appareils de chauffage électrique, le chauffe-eau, les machines à laver, le fours, la plaque de cuisson Chaque circuit doit comporter au moins 3 conducteurs : phase, neutre et terre. - Ils doivent avoir la même section : de 1.5 à 6 mm², selon la puissance de consommation des équipements raccordés. Les dispositifs différentiels (interrupteurs ou disjoncteurs) sont dotés d une haute sensibilité (30 ma) afin de couper instantanément le courant en cas d incident. - De type AC, ils assurent la protection des circuits communs (éclairages, prises ). - De type A, ils sont plus particulièrement destinés aux circuits spécialisés et équipements intégrant des éléments électroniques : machines à laver, plaques de cuisson, etc. Le calibre des disjoncteurs divisionnaires, toujours placés en tête de circuit, doit être adapté à la section des conducteurs. - Il varie de 2 à 32 A. Bon à savoir : il existe également des différentiels de type Hi, Hpi ou Si, plus onéreux.

5 Extrait du site : C. La consommation des ordinateurs Nous avons opté pour trois configurations très différentes : Un PC puissant de joueur mesuré en plein jeu, de type Dual Core 3 GHz avec une carte graphique 3D de dernière génération et un écran de 22 pouces. Ce type d'ordinateur consomme autour de 300 W. Un PC moyen mesuré en bureautique. On a ici un processeur d'entrée de gamme et une puce graphique intégrée à la carte mère, le tout affiché sur un écran de 22 pouces. La consommation est d'environ 130 W. Un portable de milieu de gamme avec un écran de 15,4 pouces mesuré à 60 W en bureautique. Les caractéristiques de l imprimante 3d Flashforge créator pro :

6 D. Les caractéristiques du centre d usinage Charlyrobot CRA4 Le charlyrobot est une machine d'usinage pour matériaux tendres, elle permet de percer et détourer des circuits électroniques, de découper et graver des plaques et boîtiers plastiques, de graver, percer des faces avant aluminium, et enfin d'usiner des pièces en 3D. Caractéristiques Mécaniques : Dimensions et Poids : CRA4 = L 562 mm P 705 mm (770 capot levé) H 670 mm (855 capot levé) poids kgr 62. CRA2 = L 860 mm P 1130 mm (1200 capot levé) H 780 mm (910 capot levé) poids 110 Kgr 0 Courses XYZ : CRA4 = X300 x Y210 x Z100 mm CRA2 = X600 x Y420 x Z100 mm Entrainement : vis à billes Ø16 mm au pas de 5 mm sans jeu. INTERDITION Centres d'usinage CRA 7 N Charlyrobot La broche est réglable en hauteur, ce qui permet d'usiner des produits de 100 mm d'épaisseur (voir procédure de réglage de la broche). Vitesse de déplacement : La vitesse de déplacement maxi. recommandée est de 15 à 20 mm/sec. Caractéristiques de la broche : Puissance : 600W. Alimentation : 230V. Rotation : 8000 à tr/min. Pince standard : 6 mm. Poids : 1,4 kg. Dimensions : L 85 mm, l 65 mm, H 220 mm. E. Exemple de présentation de schéma électrique Exemple de composants : Prise électrique: Prise RJ45 : Remarque : Il est à noter que la nouvelle norme (15-100) autorise 12 prises sur un circuit dont la section de fils est de 2.5mm² et de 8 prises sur un circuit de prises dont la section est de 1.5mm².