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Séquence n°6 1AE
Nom :
Activité n°2 : Schéma de liaison à
la terre TT et TN
Date :
Note : /20
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1°/ Mise en situation :
Votre voisin Mr N’tamack sait que vous êtes en BEP Electrotechnique et vient vous demander un conseil.
En effet, ce matin alors que la machine à laver terminait son cycle, il a pris une « châtaigne » en touchant la carcasse de la machine. Le dispositif de protection n’a pas déclenché. Votre voisin vous demande de réparer l’installation de sa machine à laver. 2°/ Cahier des charges :
• En France la réglementation électrique impose certaines règles pour le réseau de distribution publique, notamment d’utiliser la liaison à la terre TT.
• Cette liaison à la terre de type TT va permettre de protéger les personnes. La 1ére lettre concerne le raccordement du point neutre du transformateur sur la terre : T : On relie le neutre du transformateur d’alimentation à la terre (voir photo 1). La 2éme lettre concerne le raccordement des récepteurs sur la terre : T : On relie toutes les masses de l’installation à la terre (par l’intermédiaire du fil PE) (voir photo 2).
PHOTO 1
Récepteur
Exemple (moteur, machine à laver, four…etc.)
PHOTO 2
Transformateur du poste EDF
Séquence n°6 1AE
Nom :
Activité n°2 : Schéma de liaison à
la terre TT et TN
Date :
Note : /20
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3°/ Travail demandé:
a/ En vous aidant du « Cahier des charges » et du schéma électrique de l’installation de Mr N’tamack « Feuille réponse N°1 », connectez le neutre du transformateur d’alimentation à la terre (T), puis la masse métallique de la machine à laver à la terre (T).
b/ Chacune des connections à la terre équivaut à une résistance : Rn : résistance de mise à la terre du neutre du transformateur. Ra : résistance de mise à la terre des masses de l’installation (machine à laver).
Sur la « Feuille réponse N°1 » placez les 2 résistances Rn et Ra. c/ Fléchez en rouge sur la « Feuille réponse N°2 » la circulation du courant lorsque
Mr N’tamack a pris une « châtaigne » en touchant la carcasse de la machine à laver. d/ On note Rh la résistance du corps humain (=1000 Ω et Rd la résistance de défaut
entre la phase et la carcasse de la machine à laver (=0 Ω). Tracez en vert sur le schéma de principe « Feuille réponse N°3 » les connections
entre les différentes résistances suivantes :
Rn : résistance de mise à la terre du neutre du transformateur. Ra : résistance de mise à la terre des masses de l’installation (machine à laver). Rh : résistance du corps humain. Rd : résistance de défaut entre la phase et la carcasse de la machine à laver. Rc : résistance des conducteurs (ph et N)
e/ En vous aidant de la « Feuille réponse N°3 » et de la formule suivante, calculez le
courant de défaut Id qui a provoqué une « châtaigne » à Mr N’tamack.
Avec :
Rn : résistance de mise à la terre du neutre du transformateur. (=20 Ω ). Ra : résistance de mise à la terre des masses de l’installation (machine à laver) (=25 Ω). Rh : résistance du corps humain (=1000 Ω). Rd : résistance de défaut entre la phase et la carcasse de la machine à laver. (=0 Ω). Rc : résistance des conducteurs (ph et N) (=0,15 Ω).
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Activité n°2 : Schéma de liaison à
la terre TT et TN
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f/ Lorsque Mr N’tamack va toucher la carcasse de la machine à laver il va être soumis à une tension noté Uc (Tension de contact).
Fléchez en bleu sur la « Feuille réponse N°3 » la tension Uc. g/ Mr N’tamack se fait beaucoup de soucis quand vous lui dîtes que lorsque il a
touché la carcasse de sa machine à laver il a été soumis à une tension Uc. A l’aide de la formule suivante il vous demande de calculer la valeur de cette tension
Uc et de lui dire si cette tension est dangereuse.
• Que pouvez-vous dire à Mr N’tamack maintenant que vous connaissez la valeur de Uc ?
h/ Entourez le dispositif de protection qui va permettre d’assurer la protection de Mr
N’tamack :
Calcul :
Calcul :
Sectionneur Porte fusible
Disjoncteur Disjoncteur différentiel
Interrupteur différentiel
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i/ Placez les dispositifs de protection adéquates sur le schéma électrique « Feuille réponse N°4 ».
j/ En vous aidant des courbes de déclenchement de l’« Annexe 1 », et sachant que la
tension limite de sécurité UL=50V, quel est le temps maximal de déclenchement du dispositif de protection ?
k/ En vous aidant du tableau ci-dessous et sachant que la résistance de mise à la terre des masses de l’installation Ra=25 Ω et que la tension limite de sécurité UL=50V.
Sensibilité du dispositif différentiel (I ∆∆∆∆n)
Valeur maximale de l a résistance de la prise de terre des masses (Ru) ou de l’impédance de la boucle de défau t
Ul = 50 V Ul = 25 V 3 A 17 Ω 8 Ω 1 A 50 Ω 25 Ω
300 mA 167 Ω 83 Ω 100 mA 500 Ω 250 Ω 30 mA 1666 Ω 833 Ω
Déterminer la sensibilité du dispositif différentiel (I∆n).
I∆n=
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« Feuille réponse N°1 & 2 »
« Feuille réponse N°3 »
T
erre
Dis
po
sitif
D
e P
rote
ctio
n
Dis
po
sitif
D
e P
rote
ctio
n
V=230V
Rc
Rn
Rh Ra
Rd
ph
N
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« Feuille réponse N°4 » ANNEXE1 : Courbes de déclenchement
Rn
Ra
n
Ter
re
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la terre TT et TN
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1°/ Mise en situation :
Votre collègue Mr Champ vient vous demander un conseil. En effet, il travaillait sur son système, et a pris une « châtaigne » en touchant la
carcasse de la machine. Le dispositif de protection n’a pas déclenché. Vous décidez alors de vérifier l’installation du système. 2°/ Cahier des charges :
• En France, un des schémas de liaison à la terre utilisé dans l’industrie est le schéma de liaison TN.
• Cette liaison à la terre de type TN va permettre de protéger les personnes. La 1ére lettre concerne le raccordement du point neutre du transformateur sur la terre : T : On relie le neutre du transformateur d’alimentation à la terre (voir photo 1). La 2éme lettre concerne le raccordement des récepteurs sur la terre : N : On relie toutes les masses de l’installation au neutre (par l’intermédiaire du fil PE) (voir photo 2).
PHOTO 1
Récepteur
Exemple (moteur, four…etc.)
Transformateur du poste EDF
PHOTO 2
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Nom :
Activité n°2 : Schéma de liaison à
la terre TT et TN
Date :
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3°/ Travail demandé:
a/ En vous aidant du « Cahier des charges » et du schéma électrique de l’installation de Mr Champ « Feuille réponse N°1 », connectez le neutre du transformateur d’alimentation à la terre (T), puis la masse métallique du système à la terre (N).
b/ Chacune des connections à la terre équivaut à une résistance : Rn : résistance de mise à la terre du neutre du transformateur.
Sur la « Feuille réponse N°1 » placez la résistance Rn. c/ Fléchez en rouge sur la « Feuille réponse N°2 » la circulation du courant lorsque
Mr Champ a pris une « châtaigne » en touchant la carcasse du système. d/ On note Rh la résistance du corps humain (=1000 Ω et Rd la résistance de défaut
entre la phase et la carcasse du système (=0 Ω). Tracez en vert sur le schéma de principe « Feuille réponse N°3 » les connections
entre les différentes résistances suivantes :
Rn : résistance de mise à la terre du neutre du transformateur. Rh : résistance du corps humain. Rd : résistance de défaut entre la phase et la carcasse du système. Rph : résistance du conducteur (Ph) Rpen : résistance du conducteur (PEN)
e/ En vous aidant de la « Feuille réponse N°3 » et de la suivante, calculez le courant
de défaut Id qui a provoqué une « châtaigne » à Mr Champ.
Avec :
Rn : résistance de mise à la terre du neutre du transformateur. (=20 Ω ) Rh : résistance du corps humain. (=1000 Ω). Rd : résistance de défaut entre la phase et la carcasse du système. (=0 Ω). Rph : résistance du conducteur (Ph) (section : 2.5mm² longueur 10 mètres) Rpen : résistance du conducteur (PEN) (section : 2.5mm² longueur 10 mètres)
Rph + Rd + (Rh+Rn)×Rpen Rh+Rn+Rpen
Id =
0,8×V
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Activité n°2 : Schéma de liaison à
la terre TT et TN
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f/ On peut simplifier le schéma de principe des connections des liaisons à la terre et donc le calcul du courant de défaut Id. On néglige la résistance de l’homme Rh, la résistance de contact Rd et la résistance de mise à la terre du neutre du transformateur Rn. Lorsqu’il apparaît un défaut sur la carcasse du système, le courant est donc limité uniquement par les résistances des câbles. Tracez sur le schéma de principe « Feuille réponse N°4 » les connections entre les différentes résistances.
g/ En vous aidant de la « Feuille réponse N°4 » et de la suivante, calculez le courant de défaut Id qui a provoqué une « châtaigne » à Mr Champ.
h/ Comparez la valeur des courant de défaut calculé par la méthode normale et par la méthode simplifiée.
Id =
Calcul du courant Id :
Rph + Rpen
0,8×V
Calcul :
Calcul de la résistance Rph et Rpen :
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i/ Lorsque le courant en ligne est supérieur à 3×In, nous considérons que le courant est un courant de court-circuit.
Calculer Id/In S’agit-il d’un court-circuit ? OUI NON
j/ Lorsque Mr Champ va toucher la carcasse du système il va être soumis à une
tension noté Uc (Tension de contact). Fléchez en bleu sur la « Feuille réponse N°4 » la tension Uc. k/ Mr Champ se fait beaucoup de soucis quand vous lui dîtes que lorsque il a touché
la carcasse du système il a été soumis à une tension Uc. A l’aide de la formule suivante il vous demande de calculer la valeur de cette tension
Uc et de lui dire si cette tension est dangereuse.
• Que pouvez-vous dire à Mr N’tamack maintenant que vous connaissez la valeur de Uc ?
l/ Entourez le dispositif de protection qui va permettre d’assurer la protection de Mr
N’tamack :
Uc= Rpen × Id
Calcul :
Sectionneur Porte fusible
Disjoncteur Disjoncteur différentiel
Interrupteur différentiel
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m/ Placez les dispositifs de protection adéquates sur le schéma électrique « Feuille réponse N°5 ».
n/ En vous aidant des courbes de déclenchement de l’« Annexe 1 », et sachant que la
tension limite de sécurité UL=50V, quel est le temps maximal de déclenchement du dispositif de protection ?
o/ En vous aidant du tableau ci-dessous et sachant que la tension limite de sécurité UL=50V. Déterminer le temps de coupure du disjoncteur.
Tension nominale Ph / N (U0 en volts) Temps de coupure (secondes) 120/127 0,8 200/230 0,4 380/400 0,2
>400 0,1
p/ Le temps de coupure du disjoncteur est-il inférieur au temps maximal de déclenchement du dispositif de protection ? OUI NON La protection des personnes est-elle assurée ? OUI NON
q/ Le courant de défaut Id n’est limité que par la résistance des conducteurs. Si la longueur des câbles est trop importante, le courant de défaut sera trop faible pour que le disjoncteur déclenche (Id < Im). Il faut vérifier que la longueur des câbles de l’installation est inférieure à la longueur Lmax.
Calculer la longueur maximale des câbles.
r/ La longueur des câbles de votre installation est-elle inférieure à la longueur maximale admissible ? OUI NON
s/ En cas de défaut, les personnes sont-elles protégées ? OUI NON
Lmax = ρ×(1 + m)×Imag
0,8×V×Sph
Avec m = Sph / Spe Sph : section phase Spe : section PE Imag : intensité (en A) de fonctionnement du déclencheur magnétique de la protection.
Calcul :
Séquence n°6 1AE
Nom :
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la terre TT et TN
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« Feuille réponse N°2 »
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« Feuille réponse N°5 »
