T.D. N 1 : Schéma de liaison à la terre : T.T. DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES DURÉE FIN DU COURS {? heures} Page 1 sur 13
Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 22 août 2000 CROCHET David Première Version + Améliorations mineures + Version finale 22 août 2000 23 avril 2001 CROCHET David Mise à jour des données de cette page (mail et adresse) 23 avril 2001 05 janvier 2003 LAVERGNE Lionel Rectification erreur question 4 07 janvier 2003 07 janvier 2003 CROCHET David Mise à jou de cette données de cette page 07 janvier 2003 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 : E-Mail : Crochet.david@free.fr Un dossier élève (pages 4 à 6) Un dossier prof (pages 7 à 11) Adresse Professionnel : Professeur de Génie électrique Lycée Jean GUEHENNO Rue pierre Huet 61100 FLERS (Adresse valable jusqu'au 30/06/2003) Page 2 sur 13
T.D. N 1 Schéma de liaison à la terre : T.T. Niveau : 1 STI GET Lieu : Salle de cours Durée :? heures Organisation : Classe entière LIAISON AU RÉFÉRENTIEL Les élèves doivent être capables : - PRÉ-REQUIS Les élèves devront être capables de : - OBJECTIFS NIVEAU D'APPRENTISSAGE - Passive MÉTHODE Page 3 sur 13
S.T.I. - G.E.T. B 2 ÉLECTROTECHNIQUE SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE DOSSIER PÉDAGOGIQUE T.D. N 1 Sch éma de liaison à la terre : T.T. Objectif : Définir les différents schémas de liaison à la terre Expliciter le schéma T.T. Documents : Secteur : Salle de cours Durée :? heures Page 4 sur 13
Travaux dirigés : Schéma de liaison à la terre de type T.T. 1. Mise en évidence du danger électrique V AC, 50 Hz = 22 Ω, l'impédance de l'homme vaut 1000 Ω. Le défaut électrique de la machine est franc (la carcasse est directement reliée à la phase). - Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut. - Déterminer la tension de contact de la machine par rapport au sol. - Déterminer le courant de choc supporté par la personne. - La personne est-elle en danger? - En combien de temps l'installation doit-elle être coupée si la tension limite de sécurité admise est de 25 V AC? ( voir courbes de sécurité) 2. Mise à la terre de toutes les machines V AC, 50 Hz = 22 Ω, = 22 Ω, l'impédance de l'homme vaut 1000 Ω. Le défaut est toujours franc. - Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut. - Déterminer la tension de contact de la machine par rapport au sol. Page 5 sur 13
- Déterminer le courant de choc supporté par la personne. - La personne est-elle en danger? - En combien de temps l'installation doit-elle être coupée si la tension limite de sécurité admise est de 25 V AC? (voir courbe de sécurité) - Le fait de relier les carcasses des appareils à la terre est-elle suffisante? Pourquoi? 3. Protection de l'installation par un dispositif de détection du courant résiduel V AC, 50 Hz DDR 3 kw = 22 Ω, = 22 Ω, l'impédance du corps humain vaut 1000 Ω. La résistance de défaut (résistance de contact de la ligne sur la carcasse de la machine) vaut 120 Ω. La machine consomme au moment du défaut une puissance de 3 kw (cas du chauffage de l'eau dans une machine à laver). - Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut. - Déterminer le courant dans la phase et dans le neutre. - Déterminer la tension de contact de la machine par rapport au sol. - La personne est-elle en danger si la tension limite de sécurité est de 25 V? Même question pour une tension de sécurité de 50 V. - Déterminer le courant différentiel minimum que doit détecter le DDR où la tension limite de sécurité est 50 V AC. 4. Mise en évidence du problème de l'élévation de la résistance de La machine 2 est toujours en défaut (défaut franc). La résistance vaut maintenant 100 Ω. - Déterminer la tension de contact supporter par la personne. - Déterminer le courant différentiel que doit détecter le D.D.R.. Page 6 sur 13
5. Problème de la rupture du conducteur de protection V AC, 50 Hz DDR 3 kw La résistance de défaut vaut 10 kω. - Déterminer la tension de contact. - Le D.D.R. s'ouvre en 10 ms dès la détection d'un défaut. À partir de quelle valeur de Rd, la personne est-elle en danger dans le cas d'un D.D.R. ayant une sensibilité de 10 ma? Même question mais pour une sensibilité du D.D.R. de 500 ma. Page 7 sur 13
S.T.I. - G.E.T. B 2 ÉLECTROTECHNIQUE SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE DOSSIER PROFESSEUR T.D. N 1 Sch éma de liaison à la terre : T.T. Objectif : Définir les différents schémas de liaison à la terre Expliciter le schéma T.T. Documents : Secteur : Salle de cours Durée :? heures Page 8 sur 13
Travaux dirigés : Schéma de liaison à la terre de type T.T. 1. Mise en évidence du danger électrique V AC, 50 Hz = 22 Ω, l'impédance de l'homme vaut 1000 Ω. Le défaut électrique de la machine est franc (la carcasse est directement reliée à la phase). - Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut. V - Déterminer la tension de contact de la machine par rapport au sol. = 1000 = 225 1000 + 22 Uc = 225 V - Déterminer le courant de choc supporté par la personne. 225 3 Ic = = 225.10 1000 I c = 225 ma - La personne est-elle en danger? Oui, la personne est en danger car I c > 30 ma (Seuil de paralysie respiratoire) - En combien de temps l'installation doit-elle être coupée si la tension limite de sécurité admise est de 25 V AC? ( voir courbes de sécurité) D'après la courbe de sécurité, l'installation doit être coupée en moins de 20 ms Page 9 sur 13
2. Mise à la terre de toutes les machines V AC, 50 Hz = 22 Ω, = 22 Ω, l'impédance de l'homme vaut 1000 Ω. Le défaut est toujours franc. - Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut. V I d I c Approximation : Le courant passant dans le corps humain (I c )est négligeable (< 2%) par rapport au courant de défaut (I d ). - Déterminer la tension de contact de la machine par rapport au sol. = 22 = 115 22 + 22 = 115 V. - Déterminer le courant de choc supporté par la personne. 115 3 Ic = = 115.10 1000 I c = 115 ma. Vérification de l'approximation : I d = = 5,22 22 + 22 I d = 5,22 A - La personne est-elle en danger? Oui, la personne est en danger car I c > 30 ma. - En combien de temps l'installation doit-elle être coupée si la tension limite de sécurité admise est de 25 V AC? (voir courbe de sécurité) L'installation doit être coupée en moins de 70 ms. Page 10 sur 13
- Le fait de relier les carcasses des appareils à la terre est-elle suffisante? Pourquoi? Non, cette condition est nécessaire mais pas suffisante car la tension de contact est dangereuse. 3. Protection de l'installation par un dispositif de détection du courant résiduel V AC, 50 Hz DDR 3 kw = 22 Ω, = 22 Ω, l'impédance du corps humain vaut 1000 Ω. La résistance de défaut (R d ) (résistance de contact de la ligne sur la carcasse de la machine) vaut 120 Ω. La machine consomme au moment du défaut une puissance de 3 kw (cas du chauffage de l'eau dans une machine à laver). - Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut. V R d I d I c Approximation : Le courant passant dans le corps humain (I c )est négligeable (< 2%) par rapport au courant de défaut (I d ). - Déterminer le courant dans la phase et dans le neutre. 223 I d = = 1,40 120 + 22 + 22 I d = 1,40 A I ph = I n + I d P 3000 I n = = = 13,0 U I n = 13,0 A I ph = 13,0 + 1,40 = 14,4 I ph = 14,4 A Page 11 sur 13
- Déterminer la tension de contact de la machine par rapport au sol. = 1,40 22 = 30.8 = 30,8 V I c = 30,8 ma - La personne est-elle en danger si la tension limite de sécurité est de 25 V? Même question pour une tension de sécurité de 50 V. Pour une tension de sécurité de 25 V, cette personne est en danger, mais pas pour une tension de sécurité de 50 V - Déterminer le courant différentiel minimum que doit détecter le DDR où la tension limite de sécurité est 50 V AC. 50 Id min = = 2,17 22 4. Mise en évidence du problème de l'élévation de la résistance de La machine 2 est toujours en défaut (défaut franc). La résistance vaut maintenant 100 Ω. - Déterminer la tension de contact supporté par la personne. = 10 = 189 22 + 100 = 189 V - Déterminer le courant différentiel que doit détecter le D.D.R.. I d = = 1,88 22 + 100 I d = 1,88 A 5. Problème de la rupture du conducteur de protection V AC, 50 Hz DDR 3 kw La résistance de défaut vaut 10 kω. - Déterminer la tension de contact. = 1000 = 20,9 22 + 10000 + 1000 = 20,9 V Page 12 sur 13
- Le D.D.R. s'ouvre en 10 ms dès la détection d'un défaut. À partir de quelle valeur de Rd, la personne est-elle en danger dans le cas d'un D.D.R. ayant une sensibilité de 10 ma? Même question mais pour une sensibilité du D.D.R. de 500 ma. R d = R n R h = 22 1000 = 21978 3 I 10 10 d R d = 21,9 kω R d = R n R h = 22 1000 = -562 3 Id 500 10 Le courant de défaut de 500 ma ne peut être atteint Page 13 sur 13