T.P. N 7 : Le Schéma de liaison à la terre de type T.T. DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE.

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1 - - - T.P. N 7 : Le Schéma de liaison à la terre de type T.T. DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE Fin du T.P. {3,5 heures} Page 1 sur 17

2 Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 2 décembre 2000 CROCHET David Première Version + Améliorations mineures 2 décembre octobre 2001 CROCHET David Ajout des 6 planches de câblages et doc. constructeur 12 octobre 2001 Quote of my life : Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie. Et la vôtre? Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante : Ce dossier contient : Crochet.david@free.fr Un dossier élève (pages 4 à -) Un dossier prof (pages - à - ) Un dossier ressource (page - à -) Un transparent (page - ) Adresse Professionnel : CROCHET David Professeur de Génie électrique Lycée Joliot CURIE Place du Pigeon Blanc HIRSON (Adresse valable jusq'au 30 juin 2002 Page 2 sur 17

3 T.P. N 7 Le Schéma de liaison à la terre de type T.T. Niveau : T STI GET Lieu : Atelier d'électrotechnique Durée : 3,5 heures B 2 ÉLECTROTECHNIQUE Organisation : groupe ½ classe, travail binôme LIAISON AU RÉFÉRENTIEL II Systèmes terminaux de conversion de l'énergie électrique II.1 Étude globale du système II.1.2 Aspect méthodique pour l'étude des systèmes II Approche fonctionnelle II Approche matérielle Les élèves doivent être capables : PRÉ-REQUIS - OBJECTIFS Les élèves devront être capables de : - - Apprendre à (savoir intégré) - Apprendre à (savoir actif) NIVEAU D'APPRENTISSAGE - Active formative MÉTHODE Page 3 sur 17

4 S.T.I. - G.E.T. B 2 - ÉLECTROTECHNIQUE INSTALLATION INDUSTRIELLE DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 7 Le Schéma de liaison à la terre de type T.T. Objectif : - Matériel : - Documents : - Documents réponses - Dossier ressources - Cours Secteur : Atelier d'électrotechnique Durée : 3,5 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 4 sur 17

5 Le schéma de liaison à la terre de type T.T. L'installation électrique d'une entreprise est représentée schématiquement sur le document n 1. L'étude de cette installation portera sur la protection des personnes relative à la norme NF C en vigueur actuellement. L'alimentation en énergie électrique est obtenue par le distributeur national (E.D.F.) à partir du réseau public basse tension. 1. Étude théorique 1.1. Identifier le schéma de liaison à la terre mis en œuvre sur l'installation étudiée (voir document n 1) 1.2. Justifier l'utilisation de schéma de liaison à la terre pour cette installation 1.3. Identifier le matériel concourant à la protection des personnes et des biens repéré ci-dessous (les repères sont ceux du schéma ; voir document n 1): - R n - R u - D 1 - DDR 1 - F Expliquer le fonctionnement d'un dispositif à courant différentiel résiduel dans les trois cas : I + I + I = 0 et I n = I + I + I 0 et I n = I + I + I = 0 et I n 1.5. La norme NF C définit une tension de sécurité (U L ) en fonction des influences externes des locaux. Sachant qu'une élévation du potentiel supérieur à U L est dangereuse, il faut une coupure impérative du circuit mis en défaut. Définir et justifier la relation liant I n, U L et R a pour assurer la protection des personnes Soit un radiateur de chauffage électrique portable branché sur le circuit prises de courant de l'installation (vois document n 1) Premier cas de défaut : Contact franc entre masse et neutre Quel est dans ce cas la valeur du potentiel de défaut U d entre la masse et la terre (le sol est supposé au potentiel de référence)? Ce type de défaut peut-il être détecté par le dispositif différentiel résiduel? Page 5 sur 17

6 Deuxième cas de défaut : Contact franc entre masse et phase (le défaut précédent a été éliminé) Quel est dans ce cas la valeur du potentiel de défaut (U d ) entre la masse et la terre (le sol est supposé au potentiel de référence)? Quel devra être le temps maximum de coupure du circuit par le dispositif de protection (voir document n 2, local désigné sec)? Déterminer à l'aide des documents du constructeur le temps total de coupure du dispositif de protection DDR 1 sachant qu'il est composé d'un disjoncteur C60L et d'un bloc Vigi (vois document n 3) La sécurité des personnes est-elles assurée? Justifiez votre réponse 1.7. Donner le nom du type de sélectivité développé entre les dispositifs DDR 2 et DDR 3 (vois document n 1) Quel est l'avantage principal de ce type de sélectivité? 1.9. La mise en place de ce type de sélectivité oblige le concepteur de l'installation à une attention rigoureuse aux sensibilités des différentiels ainsi qu'à leur temps de déclenchement. En vous aidant des documents du constructeur, déterminer les relations qui doivent être respectées pour assurer une sélectivité totale entre DDR 2 et DDR 3 (voir document n 4) Définir le temps total de déclenchement de DDR 3 à l'aide des documents du constructeur, sachant que DDR 3 est composé d'un disjoncteur NS100LH associé à un dispositif Vigicompact (voir document n 3) Déterminer et justifier le réglage de la sensibilité I n ainsi que le cran de réglage de la temporisation du Vigirex Vérifier si la sécurité des personnes est respectée en cas de défaut entre phase et masse sur une des machines de puissance installée dans les locaux secs. Page 6 sur 17

7 2. Étude pratique Depuis Avril 1991, la norme NF C impose l'utilisation de différentiels haute sensibilité sur toutes les prises de courant ainsi que sur les appareils placés dans les locaux humides. La norme préconise en outre l'utilisation de dispositifs réglés à 300 ma sur les autres circuits. La tension limite conventionnelle ainsi que la sensibilité des DDR étant imposée (U L = 50 V), la prise de terre des masses devra être conforme aux règles de sécurité 2.1. Vérification de l'importance de la prise de terre des masses Ouvrir tous les organes de coupures - Réalisez le montage correspondant à la planche n 1 - Mettre sous tension en fermant Q 1, Q 22 et Q 33 - Créer un défaut sur le récepteur 3 - Mesurer le courant de défaut I d et la tension de choc U c3 - La sécurité des personnes est-elle assurée dans ce cas? Justifiez votre réponse - Conclure en expliquant pourquoi le DDR ne déclenche pas - Déduire de l'explication précédente la valeur maxi de la résistance de la prise de terre du montage Ouvrir tous les organes de coupures - Réalisez le montage correspondant à la planche n 2 - Mettre sous tension en fermant Q 1, Q 21, Q 22, Q 32 et Q 33 - Créer un défaut sur le récepteur 2 - Mesurer le courant de défaut I d - Créer un défaut sur le récepteur 3 - Conclure en précisant si la sécurité des personnes est assurée Protection contre les contacts directs Un dispositif Haute Sensibilité à pour rôle de protéger les personnes contre les contact directs Ouvrir tous les organes de coupures - Réalisez le montage correspondant à la planche n 3 - Mettre sous tension en fermant Q 1, Q 21 et Q 32 - Créer un défaut sur le récepteur 2 - Mesurer le courant de défaut I d et la tension de choc U c2 - Conclure en justifiant le non-déclenchement de Q 21 - La sécurité des personnes est-elle assurée? Ouvrir tous les organes de coupures Page 7 sur 17

8 - Réalisez le montage correspondant à la planche n 4 - Mettre sous tension en fermant Q 1, Q 21 et Q 32 - Créer un défaut sur le récepteur 2 - Conclure en justifiant le déclenchement de Q La sélectivité verticale Rappel : Pour assurer la sélectivité des DDR, deux conditions sont à respecter : - I n DDR amont > I n DDR aval - Temps de non fonctionnement DDR amont > Temps total de coupure DDR aval N.B. :La valeur de Id a été mesurée à la question Le temps total de coupure de Q 21, Q 22, Q 32 et Q 33 est de 30 ms Vérification de l'importance du courant nominal de déclenchement des DDR Ouvrir tous les organes de coupures - Réalisez le montage correspondant à la planche n 5 - Mettre sous tension en fermant Q 1, Q 21, Q 22, Q 32 et Q 33 - Créer un défaut sur le récepteur 3 - Y a-t-il sélectivité des protections? Justifiez votre réponse - Conclure en justifiant le déclenchement du ou des appareils Créer un défaut sur le récepteur 2 - Y a-t-il sélectivité des protections? Justifiez votre réponse - Conclure en justifiant le déclenchement du ou des appareils Vérification de l'importance du temps de réaction des appareils Ouvrir tous les organes de coupures - Réalisez le montage correspondant à la planche n 6 - Régler le Vigirex aux valeurs données sur la planche n 6 - Réarmer si nécessaire le Vigirex - Mettre sous tension en fermant Q 1, Q 21, Q 22, Q 32 et Q 33 - Créer un défaut sur le récepteur 3 - Expliquer pourquoi seul Q 22 déclenche Créer un défaut sur le récepteur 2 - Q1 déclenche-t-il? Justifiez votre réponse - Y a-t-il dans ce cas sélectivité des protections différentielles? - La sécurité des personnes est-elle assurée dans les deux cas précédents? Page 8 sur 17

9 DOCUMENT N 1 R n = 10 Ω Transformateur E.D.F. Réseau E.D.F. 3 x 400 VAC + N R u = 14 Ω D 1 DDR 1 I n = 30 ma DDR 2 Vigicompact D 2 D 3 D 4 D 5 DDR 3 I n = 300 ma F 1 F 2 Circuit prise de courant Local Sec Circuit éclairage Local Sec Machines de puissance Local Sec Local Sec Local humide Page 9 sur 17

10 Document N Temps [s] 0.1 A3 C3 C2 A4 C4 A Tension de contact [V] Page 10 sur 17

11 Document N 3 Disjoncteurs différentiels avec protection contre les surintensités Multi 9 avec bloc Vigi courant nominal (A) tension nominale CA (50/60 Hz) (1) (V) nombre de pôles sensibilité In (A ) (2) retard intentionnel retard temps total (ms) de déclench. (ms) (3) DPN Vigi 32 à 20 C HS: 0, MS : 0, XC40 +bloc Vigi Reflex 38 à 20 C 220 à HS : 0, MS : 0, C60a/N/H/L +bloc Vigi 63 à 30 C 230 à cal 25 HS : 0, tous cal. HS : 0, MS : 0, MS : 0,3 S 170 NC100H/LH +bloc Vigi 100 à 40 C 230/ NC100H/LH +bloc Vigi NC100 à tore séparé 100 à 40 C 230/ Vigicompact NS100N/H/L MH 100 à 40 C 200 à NSA160N MH 160 à 40 C 200 à NS160N/H/L MH 160 à 40 C 200 à NS250N/H/L MH 250 à 40 C 200 à NS400N/H/L MB 400 à 40 C 200 à NS630N/H/L MB 630 à 40 C 220 à (1) Pour utilisation en 400Hz, voir pages K72 à K74. (2) Valeur de fonctionnement : déclenchement pour I n, non-déclenchement pour I n/2. (3) Temps total de déclenchement pour 2I n. (4) Réglage par commutateurs pour les positions instantanée ou sélective et pour les sensibilités I n. MS : 1 S 170 HS : 0, MS : 0, MS : 0,3 S 170 MS : 1 S 170 HS : 0,03 (4) 0 (4) 30 MS : 0,3-1-3 (4) 0 (4) 30 MS : 0,3-1-3 (4) S (4) 170 0, , , , , , , , , , classe (fonct. composante continue) se reporter aux pages correspondantes du catalogue BT chapitre A A A A A A A Page 11 sur 17

12 PLANCHE N 1 22 Ω 1 kω Pour avoir une résistance de 1 kω, il faut régler le rhéostat de charge à 2 % Page 12 sur 17

13 PLANCHE N 2 22 Ω 22 Ω Page 13 sur 17

14 PLANCHE N 3 22 Ω 22 Ω 2 kω Page 14 sur 17

15 PLANCHE N 4 22 Ω 22 Ω 2 kω Page 15 sur 17

16 PLANCHE N 5 22 Ω 22 Ω Page 16 sur 17

17 PLANCHE N 6 1 A Cran I 22 Ω 22 Ω Page 17 sur 17