S3-2 LA PROTECTION ELECTRIQUE - Free

CAP PROELEC CFA Lycée Gustave EIFFELS3.2 PROTECTION ELECTRIQUE RNCAP13-S3-2-PROTECTION-ELEC-PRO

25/07/13 page 1 / 21

S3-2 LA PROTECTION ELECTRIQUE

LA PROTECTION EN INSTALLATION DOMESTIQUE

1.1)Observation d’une installation électrique domestique1.2)Protection générale d’une installation électrique1.3)Le tableau de contrôle et de répartition1.4)L’interrupteur différentiel1.5)Protection d’un circuit par cartouche fusible1.6)Protection d’un circuit par disjoncteur divisionnaire

Savoir S3.2 S3.1 S5.1 S6.1

Niveau de Maîtrise 3 4 3 3


FICHE

CONTRAT

COURS PROTECTION ELECTRIQUE

THEME : INSTALLATIONS ET EQUIPEMENTS ELECTRIQUES

Nom :

Prénom :

Capacités Fonctions Compétences

C1 S’INFORMER

Organisation

Mise en Service

C1-2 : Associer les éléments réels d’une installation aux symboles graphiques normalisés.C1-8 : Identifier et repérer dans les ressources documentaires les procédures normatives qui permettent la mise en service d'une installation

C3 COMMUNIQUER

Organisation C3-2 : Signaler les difficultés rencontrées dans l'exécution de la tâcheC3-4 : Rendre compte oralement ou par écrit

Savoirs associés

S3.1 : Canalisation électriquesS3.2 : Appareillage basse tension S5.1 : Le Risque ÉlectriqueS6.1 : Descripteurs

MISE EN SITUATION

Nous avons vu depuis le début de l'année que le choix des conduits et des conducteurs répondait à des critères stricts énoncés dans la norme NFC15-100.

Ces conducteurs, choisis en fonction des conditions de pose, des conditions d'environnement, de la puissance des récepteurs, doivent être protégés par des dispositifs garantissant la sécurité des installations et des personnes.

Nous allons voir dans ce cours les éléments courants de protection des conducteurs que vous allez rencontrer dans les tableaux de distribution sur vos chantiers, apprendre à les reconnaître, à les identifier selon leur sym -bole, comprendre leur fonction et apprendre à déterminer leur temps de réaction en fonction des courants qui les parcourent.

25/07/13 page 2 / 21


1) LA PROTECTION EN INSTALLATION DOMESTIQUE

1.1) Observation d’une installation électrique domestique

25/07/13 page 3 / 21

Câble d’arrivée de courant EDF

Compteur d’énergie

Disjoncteur général d’abonné

Tableau de distribution comprenant les protections des circuits

Circuits électriques


1.2) Protection générale d’une installation électrique

1.2.1) Le disjoncteur différentiel général

Cet appareil se trouve à l’intérieur de l’habitation. Il fait partie de l’installation de branchement. Il constitue pour l’abonné l’appareil de commande et de protection de son installation. Il est destiné à isoler le réseau basse tension de l’installation de l’abonné lorsqu’un défaut affecte cette installation.

Il réalise les fonctions suivantes :

- sectionnement- contrôle du contrat passé avec le distributeur d’énergie (pour le tarif bleu)- protection contre les surcharges- protection contre les courts-circuits- protection des personnes et des biens (car il possède un détecteur différentiel)

1.2.2) Le sectionnement du disjoncteur général

A tout moment, l’abonné peut , en actionnant le bouton rotatif ou en basculant l’interrupteur suivant les modèles, couper son installation. Le sectionnement sera réalisé en toute sécurité.

25/07/13 page 4 / 21


1.2.3) Le contrôle du contrat passé avec le distributeur EDF

L’appareil est réglé sur la valeur du courant qui correspond à l’abonnement. La valeur de l’abonnement change avec la puissance souscrite.

Prix de l’électricité option de base au 1er janvier 2004

Puissance d’abonnement

3 kVA 6 kVA 9 kVA 12 kVA 15 kVA 18 kVA

Tarif abonnement mensuel

1.99 € 5.07 € 9.99 € 14.34 € 18.69 € 23.05 €

Prix du kWh TTC en fonction de la consommation

0.1290 € 0.1057 €

1.2.4) Les différents types de disjoncteurs de branchement

Type de disjoncteur

Nombre de Pôles

Courant en ampèresI nominale I de réglage

Disjoncteur avec fonction différentielle 500 mA

2 45 15-30-452 60 30-45-602 90 60-75-904 30 10-15-20-25-304 60 30-40-50-60

25/07/13 page 5 / 21


1.2.5) La protection des personnes et la mise à la terre

La protection des personnes contre un défaut d’isolement doit pouvoir être assurée. Un défaut d’isolement provoquant un électrisation peut entraîner la mort. Pour cela le disjoncteur différentiel assure une protection minimale, mais il a besoin d’une valeur de la prise de terre qui soit de faible résistance.

Les différents procédés de mise à la terre peuvent y contribuer

1.2.5.1) Les différentes prises de terre

Les différentes possibilités de prise de terre

La prise de terre faite à fond de fouille avant la construction est très recommandée.

25/07/13 page 6 / 21


1.2.5.2) La résistivité des terrains

Ce tableau présente les valeurs moyennes de résistivité d’un terrain

Nature du terrain Résistivité en Ohm-m

Terrains arables gras, remblais compacts humides 50 Ohm-m

Terrains arables maigres, graviers, remblais grossiers 500 Ohm-m

Sols pierreux nus, sable sec, roches imperméables 3000 Ohm-m

25/07/13 page 7 / 21


1.3) Le tableau de contrôle et de répartition

Le tableau comporte en général :

- un bloc recevant le disjoncteur de branchement- un bloc de répartition avec une ou plusieurs rangées (il doit être choisi avec un réserve de 20 %

de modules)- la possibilité d’arrivée ou de départ de câble par goulotte encastrée ou en saillie

On pourra y insérer :

- la protection des circuits contre les courts-circuits et les surcharges (fusibles ou disjoncteurs)- les protections contre les défauts d’isolement (interrupteurs différentiels ou disjoncteurs

différentiels)- la protection contre la foudre (parafoudre)- les appareils de gestion d’énergie (relais heures creuses, délesteur, gestionnaire d’énergie)

25/07/13 page 8 / 21


1.4) Le Dispositif Différentiel

La norme impose que tous les circuits soient protégés par un dispositif différentiel haute sensibilité de 30 mA

L’interrupteur différentiel a deux fonctions :

- sa fonction interruptrice de courant qui lui permet de couper un circuit à charge nominale

- sa fonction différentiel qui lui permet de couper le circuit qu’il protège en cas de défaut d’isolement

INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL

DISJONCTEUR DIFFERENTIEL

25/07/13 page 9 / 21


1.4.1) Déclenchement du différentiel

Etat du circuit :

Le récepteur est alimenté et le courant circule dans celui-ci, mais il y a une rupture de l’isolant d’un conducteur. Le conducteur sans isolant touche la carcasse métallique. Un courant de fuite s’évacue de la carcasse métallique vers la terre.

Effets du dispositif différentiel :

- le différentiel compare le courant I aller dans la phase et le courant I retour dans le neutre,

- si le courant I aller est différent de I retour et que I fuite I n alors le différentiel déclenche

1.4.2) Différentiel type AC

Il détecte les courants de défaut de type alternatif 50/60 Hz

C’est le dispositif différentiel à courant résiduel classique qui œuvre sur l’ensemble des circuits

25/07/13 page 10 / 21


1.4.3) Différentiel type A

Il possède 2 fonctions :

- comme le type AC, il détecte les courants de défaut de type alternatif 50/60 Hz

- il détecte les courants de défaut comportant une composante continue. Il est utilisé à chaque fois que les courants ne sont pas sinusoïdaux, ce qui est le cas des matériels de classe I comportant des redresseurs.

Dans les circuits d’habitation, il est particulièrement indiqué pour la protection des circuits spécialisés suivants :

- circuit alimentant la plaque de cuisson,

- circuit alimentant le lave-linge

1.4.4) Différentiel type Hpi

Il possède 3 fonctions :

- comme le type AC, il détecte les courants de défaut de type alternatif 50/60 Hz

- il détecte les courants de défaut comportant une composante continue.

- Il comporte une immunisation supplémentaire agissant sur les déclenchements intempestifs, ce qui n’est pas demandé dans la norme.

Il s’utilise à chaque fois que la perte :

- d’information provoque un préjudice, ce qui est le cas sur les lignes d’alimentation de matériels informatiques de certaines sociétés

- d’exploitation provoque un préjudice, ce qui est le cas dans les hôpitaux ou sur les lignes des congélateurs

25/07/13 page 11 / 21


1.4.5) Le nombre de DDR minimum dans l’habitat

Surface habitable Nombre d’interrupteurs différentiels

Type AC Type ASurface 35m2 1 x 25 A

1 x 40 A35m2 < surface 100m2 2 x 40 ASurface > 100 m2 3 x 40 A

1.4.6) La sélectivité des DDR

La sélectivité entre les dispositifs différentiels raccordés en cascade est un facteur de confort et de continuité d’exploitation. En multipliant les dispositifs différentiels, il est possible de limiter les conséquences d’un défaut au seul circuit concerné.

Pour cela, il est indispensable de concevoir une sélectivité différentielle.

La sélectivité est dite totale si :

- le courant différentiel de fonctionnement assigné du dispositif placé en amont est supérieur à celui du dispositif placé en aval. Le courant résiduel du dispositif amont assigné doit être au moins égal à 3 fois celui du dispositif placé en aval.

- le temps de fonctionnement du dispositif placé en amont est supérieur à celui du dispositif placé en aval pour toutes les valeurs du courant de défaut. Pour cela, il faut retarder le disjoncteur amont, il sera de type « S ». Le premier retard sera de 50 ms, puis il pourra être de 200 ms.

25/07/13 page 12 / 21


1.4.7) Constitution du différentiel

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :

Si courant dans le neutre est égal au courant dans la phase PAS DE DÉCLENCHEMENT.

Si le courant dans le neutre est différent du courant dans la phase, il y a DÉCLENCHEMENT du différentiel et les contacts s’ouvrent.

SENSIBILITÉ DIFFÉRENTIELLE :

La sensibilité désigne la valeur du courant de fuite ou courant résiduel de défaut, pour laquelle le disjoncteur déclenche.

- Moyenne sensibilité : 3 A, 1 A, 650 mA, 500 mA, 300 mA, 100 mA.

- Haute sensibilité : 30 mA, 10 mA.

25/07/13 page 13 / 21

Ph Nbouton de déclenchement

bouton d'enclenchement

électro-aimant

tore magnétique

bobine de la phase

pôle principal

déclencheur magnétothermique

bobine de détection

bobine du neutre

I I - Id


Protection d’un circuit par cartouche fusible

1.5.1) le fusible et son sectionneur

Le fusible sera toujours associé à son sectionneur. Il a pour fonction de protéger un circuit en ouvrant celui-ci. Il procédera par fusion de son fil-fusible calibré. Le fusible va interrompre un courant lorsque celui-ci dépasse la valeur de son calibre.

Il assure : - la protection contre les surcharges- la protection contre les courts-circuits

1.5.2) Constitution du fusible

1- le corps isolant en céramique ou en porcelaine2- grains de silice qui vont permettre l’extinction de l’arc électrique3- embout conducteur4- fil fusible calibré5- ressort percuteur qui sera libéré quand le fil fusible aura fondu

25/07/13 page 14 / 21


1.5.3) Caractéristiques de la cartouche

les cartouches fusibles domestiques sont caractérisées par :

- les dimensions : le premier chiffre correspond au diamètre et le second à la longueur. Les dimensions ne sont pas les mêmes que celles des cartouches industrielles.

- la couleur : cinq couleur qui correspondent à des dimensions différentes

- le calibre : de 2 A à 32 A

- le pouvoir de coupure : c’est le courant maximal que peut supporter le fusible sans qu’il y ait un arc électrique

1.5.4) Le sectionneur porte-fusible

Le sectionneur permet :

- d’ouvrir un circuit à vide, c’est-à-dire lorsque le courant ne passe pas car il ne possède pas de pouvoir de coupure de l’arc électrique, et ainsi d’isoler un circuit.

- de recevoir des fusibles. La dimension du fusible doit correspondre à celle su sectionneur.

Le sectionneur est bipolaire, c’est-à-dire qu’il coupe la phase et le neutre.

1.5.5) Courbes de déclenchement des fusibles

On différencie deux classes de fusibles :

Classe gG ou gL : fusibles d’usage général ; ils protégent contre les surcharges et les courts-circuits. Ils sont surtout utilisés dans les installations domestiques

Classe aM : accompagnement moteur ; ils sont prévus uniquement pour la protection contre les courts-circuits dans des circuits alimentant des moteurs car ils permettent de laisser passer la pointe d’intensité absorbée par les moteurs au moment du démarrage

25/07/13 page 15 / 21


Ces fusibles présentent des courbes de déclenchement différentes :

25/07/13 page 16 / 21


25/07/13 page 17 / 21


1.5) Protection d’un circuit par disjoncteur divisionnaire

1.6.1) Le disjoncteur divisionnaire

Il permet :

- d’établir ou d’interrompre un circuit dans les conditions nominales

- d’isoler un circuit

- de protéger un circuit contre les surcharges éventuelles

- de protéger un circuit contre les courts-circuits

1.6.2) Constitution

Le disjoncteur est principalement composé de :

1- la bobine de déclenchement magnétique qui fonctionne en cas de court-circuit

2- la bilame de détection thermique qui fonctionne en cas de surcharge

3- le contact de rupture du neutre

4- la chambre de coupure de l’arc électrique

25/07/13 page 18 / 21


1.6.3) Le déclenchement thermique

Ce schéma représente un disjoncteur qui alimente un récepteur. Le disjoncteur est schématisé avec son système de protection thermique.

On voit à l’intérieur du disjoncteur la phase qui entoure les deux lames de protection thermique.

Le courant passe dans le récepteur

Le système de déclenchement thermique est composé de deux lames à coefficients de température différents. Lors d’une surcharge, l’allongement des lames (lié à une augmentation de la température) sera différent selon les lames.

Une déformation du bilame va donc intervenir.

Cette déformation provoquera le déclenchement du disjoncteur.

1.6.4) Le déclenchement magnétique

Ce schéma représente un disjoncteur qui alimente un récepteur.

25/07/13 page 19 / 21


Le disjoncteur est schématisé avec son système de protection magnétique.

On voit à l’intérieur du disjoncteur la phase qui entoure la partie fixe du circuit magnétique.

Le système de déclenchement magnétique est composé d’un circuit magnétique avec une partie fixe et une partie mobile. Lors d’un court-circuit, le courant s’élève brutalement.

Le courant de court-circuit provoque un mouvement du circuit magnétique mobile qui ouvre les contacts du disjoncteur.

1.6.5) Courbes de déclenchement des disjoncteurs

Courbe B : déclenchement magnétique compris entre 3 In et 5 InProtection d’un ligne de grande longueur (court-circuit affaibli par la longueur)

Courbe C : déclenchement magnétique compris entre 5 In et 10 InProtection des circuits d’usage général

Courbe D : déclenchement magnétique compris ente 10 In et 20 InProtection des circuits à très forte pointe de courant à la mise sous tension (transformateur, moteur, ballasts pour éclairage fluorescent)

25/07/13 page 20 / 21


25/07/13 page 21 / 21

Co

urb

es d

e fo

nct

ion

ne

me

nt

DX

ty

pe

D (

6 à

12A

) la

NF

C 6

1-41

0 d

éfi

nit

le

ma

gn

étiq

ue

typ

e D

en

tre

10

et

20

In

Documents

S3-2 LA PROTECTION ELECTRIQUE - Free