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La sécurité et les risques électriques
     Électricité 2 — Électrotechnique


            Christophe Palermo

               IUT de Montpellier
         Département Mesures Physiques
      Web : http://palermo.wordpress.com
            e-mail : cpalermo@um2.fr

      Année Universitaire 2010–2011




               MONTPELLIER
Plan

 1    Avant-propos
 2    Le risque électrique
        Les effets du courant électrique
        Intensité du courant et temps de contact
        Le risque électrique par contact
 3    Les schémas de liaison à la terre (SLT)
        Les différents schéma de liaison à la terre
        Le schéma de liaison à la terre TT
 4    Les dispositifs de protection
        Le fusible
        Le disjoncteur
        Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)
        Les dispositifs de protection

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Avant-propos


 Plan



 1    Avant-propos

 2    Le risque électrique

 3    Les schémas de liaison à la terre (SLT)

 4    Les dispositifs de protection




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Avant-propos


 Electricité, électrotechnique, électronique.... ?


         Electricité :
         “Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènes
         électriques”
         L’électricité peut être utilisée :




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Avant-propos


 Electricité, électrotechnique, électronique.... ?


         Electricité :
         “Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènes
         électriques”
         L’électricité peut être utilisée :

        Comme un signal
informatique, musique
(enregistrement), tableau de
bord, etc.

Electronique



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Avant-propos


 Electricité, électrotechnique, électronique.... ?


         Electricité :
         “Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènes
         électriques”
         L’électricité peut être utilisée :

        Comme un signal                                                    Comme une énergie
informatique, musique                                             piles, accumulateurs,
(enregistrement), tableau de                                      alternateurs, moteurs, lumière,
bord, etc.                                                        etc.
Electronique                                                      Electrotechnique



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Avant-propos


 Principe de base en électricité


 Courant électrique
 Le courant électrique revient toujours au générateur qui lui a donné
 naissance




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Avant-propos


 Principe de base en électricité


 Courant électrique
 Le courant électrique revient toujours au générateur qui lui a donné
 naissance

         Le courant ne sort du générateur que s’il peut revenir par un chemin
         quelconque
         S’il n’y a pas de chemin retour, alors le courant ne sort pas

         Schéma de principe :
            1   Une générateur présente une différence de potentiel
            2   Un récepteur est branché
            3   Ce récepteur crée un chemin et appelle un courant
            4   Le courant circule


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Avant-propos


 Qu’est-ce que c’est que ça ?
                                               Une prise de courant monophasé




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Avant-propos


 Qu’est-ce que c’est que ça ?
                                               Une prise de courant monophasé :
                                                        Une phase
                                                                 rôle : applique un potentiel
                                                                 délivre un courant
                                                                 potentiel : 230 V efficaces
                                                                 -325 V à +325 V, sinusoïdal




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Avant-propos


 Qu’est-ce que c’est que ça ?
                                               Une prise de courant monophasé :
                                                        Une phase
                                                                 rôle : applique un potentiel
                                                                 délivre un courant
                                                                 potentiel : 230 V efficaces
                                                                 -325 V à +325 V, sinusoïdal

                                                        Un neutre
                                                                 potentiel : 0 V
                                                                 rôle : référence tension
                                                                 récupère le courant en conditions
                                                                 normales




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Avant-propos


 Qu’est-ce que c’est que ça ?
                                               Une prise de courant monophasé :
                                                        Une phase
                                                                 rôle : applique un potentiel
                                                                 délivre un courant
                                                                 potentiel : 230 V efficaces
                                                                 -325 V à +325 V, sinusoïdal

                                                        Un neutre
                                                                 potentiel : 0 V
                                                                 rôle : référence tension
                                                                 récupère le courant en conditions
                                                                 normales

                                                        Une protection (PE, terre)
                                                                 potentiel : 0 V
                                                                 rôle : sécurité, récupère le courant de
                                                                 défaut
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Avant-propos


 Et les normes ?
         Vue de devant :
                on ne repère que la PE (terre) !
                impossible de repérer phase/neutre
         Vue de derrière (si l’installation est aux normes françaises...)




                Rouge : phase (norme : tout sauf bleu et jaune-vert)
                Bleu : neutre
                Jaune-Vert : terre
 Attention aux anciens bâtiments : phase jaune, terre noire et neutre gris mais
 aussi phase verte, neutre rouge et terre grise ou blanche...
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Le risque électrique


 Plan



 1    Avant-propos

 2    Le risque électrique

 3    Les schémas de liaison à la terre (SLT)

 4    Les dispositifs de protection




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 L’énergie électrique


         Une énergie :
                Invisible
                Largement utilisée
                À usage domestique




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 L’énergie électrique


         Une énergie :
                Invisible
                Largement utilisée
                À usage domestique

         Potentiellement très dangereuse
                Une puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pour
                provoquer un décès !




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 L’énergie électrique


         Une énergie :
                Invisible
                Largement utilisée
                À usage domestique

         Potentiellement très dangereuse
                Une puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pour
                provoquer un décès !

         Nécessité de protéger :
                Les installations : disjoncteurs, fusibles
                Les personnes : mise à la terre, dispositifs différentiels




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 Électrisation et électrocution



 Avant de commencer, un peu de vocabulaire :
         Électrisation : “manifestations et lésions provoquées par le passage
         d’un courant électrique”

         Électrocution : décès par choc électrique

 Attention !
 Souvent : abus de langage




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 Les dangers d’une installation domestique
         On croit que l’électricité n’est pas dangereuse : elle l’est !
                France : plusieurs milliers d’électrisations et 200 électrocutions par
                an

         Corps humain : environ 2 kΩ
                humidité, tenue, durée et tension de contact, etc.

    Courant électrique : danger à partir de 20 à 30 mA
    (tension de sécurité 50 V)
    U = RI
            Personne @ 230 V ⇒ plus de 100 mA !
            Disjoncteur abonné 30 A : jusqu’à 30 A sous 230 V

 Attention !
 Les installations domestiques sont potentiellement mortelles.
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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 Les risques pour le corps humain

         3 risques graves




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 Les risques pour le corps humain

         3 risques graves
                Blocage musculaire
                        Projection de la personne
                        Tétanisation
                        Blocage respiratoire =⇒ asphyxie
                Fibrillation ventriculaire :
                        Désorganisation du rythme cardiaque
                        Peut aller jusqu’à l’arrêt du cœur
                Effets thermiques :
                        Brûlures superficielles
                        Brûlures internes et profondes




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Le risque électrique    Les effets du courant électrique


 Les risques pour le corps humain

         3 risques graves
                Blocage musculaire
                        Projection de la personne
                        Tétanisation
                        Blocage respiratoire =⇒ asphyxie
                Fibrillation ventriculaire :
                        Désorganisation du rythme cardiaque
                        Peut aller jusqu’à l’arrêt du cœur
                Effets thermiques :
                        Brûlures superficielles
                        Brûlures internes et profondes

         Mais aussi :
                Traumatismes secondaires (chutes, mouvements)
                Incendies


IUT de Montpellier (Mesures Physiques)      La sécurité et les risques électriques                 2010–2011   12 / 38
Le risque électrique    Intensité du courant et temps de contact


 Effets de l’intensité du courant alternatif


                                                                                     1A        Arrêt du coeur
        Ne pas sous-estimer l’ampère
                                                                              75 mA            Seuil de fibrilation
                                                                                               cardiaque irréversible
        1 A et plus = mort subite !
                                                                              30 mA            Seuil de paralysie
                                                                                               respiratoire

                                                                              10 mA            Seuil de non lâcher
                                                                                               Contraction musculaire

                                                                                8 mA           Choc au toucher
                                                                                               Réaction brutale

                                                                              0,5 mA           Seuil de perception
                                                                                               Sensation très faible




IUT de Montpellier (Mesures Physiques)      La sécurité et les risques électriques                      2010–2011      13 / 38
Le risque électrique    Intensité du courant et temps de contact


 Effets de l’intensité du courant alternatif


                                                                                     1A        Arrêt du coeur
        Ne pas sous-estimer l’ampère
                                                                              75 mA            Seuil de fibrilation
                                                                                               cardiaque irréversible
        1 A et plus = mort subite !
                                                                              30 mA            Seuil de paralysie
                                                                                               respiratoire

                                                                              10 mA            Seuil de non lâcher
La personne électrisée ne peut lâcher                                                          Contraction musculaire

prise : il faut couper le courant !                                             8 mA           Choc au toucher
                                                                                               Réaction brutale

                                                                              0,5 mA           Seuil de perception
                                                                                               Sensation très faible




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Le risque électrique    Intensité du courant et temps de contact


 Effets de l’intensité du courant alternatif


                                                                                     1A        Arrêt du coeur
        Ne pas sous-estimer l’ampère
                                                                              75 mA            Seuil de fibrilation
                                                                                               cardiaque irréversible
        1 A et plus = mort subite !
                                                                              30 mA            Seuil de paralysie
                                                                                               respiratoire

                                                                              10 mA            Seuil de non lâcher
La personne électrisée ne peut lâcher                                                          Contraction musculaire

prise : il faut couper le courant !                                             8 mA           Choc au toucher
                                                                                               Réaction brutale

                                                                              0,5 mA           Seuil de perception
        Les effets du courant dépendent de son                                                  Sensation très faible

        intensité




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Le risque électrique    Intensité du courant et temps de contact


 Temps de passage

                Tension de                Résistance                  Courant                 Temps de
                contact (V)              électrique Rn             traversant le               passage
                                              (Ω)                   corps (mA)               maximal (s)
                       50                    1725                        29                        5
                       75                    1625                        46                       0,6
                      100                    1600                        62                       0,4
                      150                    1555                        97                      0,28
                      230                    1500                       153                     0,17
                      300                    1480                       203                      0,12
                      400                    1450                       276                      0,07
                      500                    1430                       350                      0,04

         Temps de passage :
                durée maximale de contact avant électrocution (décès)
                facteur déterminant



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Le risque électrique    Intensité du courant et temps de contact


 Temps de passage

                Tension de                Résistance                  Courant                 Temps de
                contact (V)              électrique Rn             traversant le               passage
                                              (Ω)                   corps (mA)               maximal (s)
                       50                    1725                        29                        5
                       75                    1625                        46                       0,6
                      100                    1600                        62                       0,4
                      150                    1555                        97                      0,28
                      230                    1500                       153                     0,17
                      300                    1480                       203                      0,12
                      400                    1450                       276                      0,07
                      500                    1430                       350                      0,04

         Temps de passage :
                durée maximale de contact avant électrocution (décès)
                facteur déterminant
         Réseau domestique : couper le courant avant 170 ms pour éviter
         tout risque =⇒ dispositif automatique
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Le risque électrique    Le risque électrique par contact


 Le réseau domestique

 Masse d’une installation
 Parties conductrices accessibles d’un matériel électrique susceptibles
 d’être mises sous tension en cas de défaut.




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Le risque électrique    Le risque électrique par contact


 Le réseau domestique

 Masse d’une installation
 Parties conductrices accessibles d’un matériel électrique susceptibles
 d’être mises sous tension en cas de défaut.

         Schéma normalisé pour l’installation =⇒ régime TT
                TT = neutre à la terre (Transfo EDF), masses à la terre (à la maison)
                Protection contre les surtensions
                Courant de fuite lors d’un défaut

         Le courant électrique revient toujours au générateur :
                Fourni par la phase
                Retour par le neutre (chemin naturel) ou la terre (si défaut)

         2 types de risques électriques par contact
                Contact direct
                Contact indirect

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Le risque électrique    Le risque électrique par contact


 Les contacts directs
                   Ph              Ph
                 ou N




         Contact phase-neutre
         Extrêmement dangereux
     le différentiel ne peut rien faire




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Le risque électrique    Le risque électrique par contact


 Les contacts directs
                   Ph              Ph
                 ou N
                                                                                                          Ph




                                                                              T

                                                                         Contact Phase-Terre
         Contact phase-neutre                                       il suffit de toucher la phase pour
         Extrêmement dangereux                                                 s’électriser
     le différentiel ne peut rien faire




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Le risque électrique    Le risque électrique par contact


 Les contacts directs
                   Ph              Ph
                 ou N
                                                                                                          Ph




                                                                              T

                                                                         Contact Phase-Terre
         Contact phase-neutre                                       il suffit de toucher la phase pour
         Extrêmement dangereux                                                 s’électriser
     le différentiel ne peut rien faire

         En général : imputables aux personnes
         Protection : isolation, dispositif différentiel

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Le risque électrique     Le risque électrique par contact


 Les contacts indirects
                                         N     Ph




          T

   Contact entre une masse et la
               terre
         Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électrique
         susceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.”




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Le risque électrique     Le risque électrique par contact


 Les contacts indirects
                                         N     Ph
                                                                            N   Ph                         N     Ph




          T
                                                                        Contact entre deux masses
   Contact entre une masse et la                                           Dangereux mais rare
               terre
         Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électrique
         susceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.”




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Le risque électrique     Le risque électrique par contact


 Les contacts indirects
                                         N     Ph
                                                                            N   Ph                         N     Ph




          T
                                                                        Contact entre deux masses
   Contact entre une masse et la                                           Dangereux mais rare
               terre
         Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électrique
         susceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.”
         Contacts dus à un défaut de l’installation
         Protection : mise à la terre + différentiel

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Les schémas de liaison à la terre (SLT)


 Plan



 1    Avant-propos

 2    Le risque électrique

 3    Les schémas de liaison à la terre (SLT)

 4    Les dispositifs de protection




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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Les différents schéma de liaison à la terre


 Définition d’un schéma de liaison à la terre

 Définition
 Un schéma de laison à la terre (SLT) décrit la manière dont le neutre du
 générateur et les masses de l’installation sont reliés à la terre.

         S’appelle aussi régime de neutre (ancienne nomination)
         Repéré par deux lettres
                1ère lettre : situation du neutre par rapport à la terre côté générateur
                (transfo EDF)
                2ème lettre : situation des masses de l’installation par rapport à la terre
         Lettres utilisées :
                T = relié à la terre
                N = relié au neutre
                I = isolé de la terre ou relié par une impédance


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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Les différents schéma de liaison à la terre


 Rôle de la liaison à la terre


 Rôle
 Le rôle de liaison à la terre est de protéger les installations et les
 personnes

         En cas de défaut, le choix du SLT conditionne :
                Les surtensions (s’il y en a)
                Les courants de fuite (s’il y en a)

         Le schéma de liaison à la terre caractérise le réseau électrique :
                Ce n’est pas le même à la maison, dans un hôpital, dans une industrie,
                etc.




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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Les différents schéma de liaison à la terre


 Choix d’un SLT

         Dépend des besoins et des moyens (financiers et humains).
         Il existe 3 SLT : TT, IT et TN
                TN : domaine industriel
                IT : continuité énergétique
                        Centrales nucléaires, blocs opératoires, verreries, etc.
                TT : domaine domestique




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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Les différents schéma de liaison à la terre


 Choix d’un SLT

         Dépend des besoins et des moyens (financiers et humains).
         Il existe 3 SLT : TT, IT et TN
                TN : domaine industriel
                IT : continuité énergétique
                        Centrales nucléaires, blocs opératoires, verreries, etc.
                TT : domaine domestique

         Le régime TT :
                Avantages :
                        Plus économique
                        Pas d’entretien
                        Pas de surtension =⇒ diminution du risque d’incendies
                Inconvenients :
                        Existence d’un courant de fuite
                        Nécessité de protéger les installations et les personnes

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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 Schéma de principe
  Transformateur
                                                                                                    L3

                         4 00 V   − 3∼
                                                                                                    L2

                                                                                                    N
                                                                                                    L1

                    Rn


                                                  Disjoncteur différentiel
                                                      chez l'abonné



                                                    Récepteur 1             Récepteur 2
                                  PE

                       Ru


 P.E. : protection équipotentielle (fil jaune et vert des installations modernes)
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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 En cas de éfaut SLT TT)
En cas de ddéfaut–(SLT TT


                       400 V - 3~




 !   La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut
         La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut
 !   Le disjoncteur différentiel coupe le circuit
 !   La personne est protégée                                                                           15


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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 En cas de éfaut SLT TT)
En cas de ddéfaut–(SLT TT


                       400 V - 3~




 !   La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut
     La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut
 !   Le disjoncteur différentiel coupe le circuit
     Le disjoncteur différentiel coupe le courant
 ! La personne est protégée                                    15
     La personne est protégée
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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 Importance de la P.E. et du différentiel
 Supprimons la P.E. : les masses ne sont plus reliées à la terre




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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 Importance de la P.E. et du différentiel
                  L’importance de la PE et du différentiel
 Supprimons la P.E. : les masses ne sont plus reliées à la terre

                                         400 V - 3~




             ! La masse-terre est est assurée par personne elle est en
         La liaisonliaison masse-terre assurée par la la personne:: danger ! danger
             ! Le dispositif différentiel peut encore sauver la personne en coupant le
         Le dispositif différentiel peut encore la protéger.                                                           16
                   circuit
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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 Sans liaison à la terre ni différentiel : danger !

         Fréquent dans les anciennes installations
                Différentiel 500 mA
                Pas de liaison à la terre

         L’utilisateur n’est pas protégé
                Il constitue la liaison masse-terre
                le différentiel n’est pas suffisamment sensible
                danger de mort




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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 Sans liaison à la terre ni différentiel : danger !
                 Sans liaison à la terre ni différentiel : danger !
                                            diffé
         Fréquent dans les anciennes installations
                Différentiel 500 mA installations
                Dans les anciennes
                 ! Différentiel 500 terre
                Pas de liaison à la mA uniquement
                   ! Pas liaisons à la terre
         L’utilisateur n’est pas protégé
                 L’utilisateur n’est pas protégé :
                Il constitue la liaison masse-terre
                le ! Il constitue la liaison masse-terre
                   différentiel n’est pas suffisamment sensible
                   ! Il de pas de
                dangern’y a mort dispositif différentiel suffisamment sensible :
                   ! Il est en danger de mort
         Remarque pour la maison :
                 Remarque pour la maison :



                                                                 !
                                                                                                                    17

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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT


 Petite question pratique ...
 Quand on change une ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur pour être
 protégé ?




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Les schémas de liaison à la terre (SLT)     Le schéma de liaison à la terre TT

              Petite question pratique
 Petite question pratique ...
 Quand on change une ampoule,ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur
          Quand on change une suffit-il d’éteindre l’interrupteur pour être
 protégé ?pour être protégé ?




 NON !           NON ! Souvent à la maison l’interrupteur ouvre le circuit au niveau
 Absolument du neutrepeutrisque par contact Phase-Terre estle circuit !sur le
              pas ! Il : le arriver que l’interrupteur ouvre présent
 câble du neutre.                                                                                                         18

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Les dispositifs de protection


 Plan



 1    Avant-propos

 2    Le risque électrique

 3    Les schémas de liaison à la terre (SLT)

 4    Les dispositifs de protection




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Les dispositifs de protection    Le fusible


 Qu’est ce qu’un fusible ?




         R = ρl/S : S diminue =⇒ R augmente
         Effet Joule RI 2 : I et R grands =⇒ échauffement important

 Le courant que peut transporter un conducteur dépend de sa section




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Les dispositifs de protection    Le fusible


 Qu’est ce qu’un fusible ?




         R = ρl/S : S diminue =⇒ R augmente
         Effet Joule RI 2 : I et R grands =⇒ échauffement important

 Le courant que peut transporter un conducteur dépend de sa section

 Définition
 Un fusible est un filament conducteur dont la section dépend du courant à
 supporter

         Trop de courant : le fusible fond

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Les dispositifs de protection    Le fusible


 Rôle et type d’un fusible


         Assure la sécurité d’une installation électrique en interrompant la
         circulation du courant électrique
         Différents types : cela dépend des besoins
                les fusibles gG : usage général, présents dans les maisons
                les fusibles aM : accompagnement moteur
                        supportent de forts courants de pointe pendant des temps courts
                        enroulements (transformateurs, moteurs, etc.)
                        présents dans les maisons pour les climatiseurs

         Avantage : peu cher, petit (embarquable sur un appareil)

         Inconvénient : le fusible se détruit lorsqu’il joue son rôle de
         coupe-circuit


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Les dispositifs de protection    Le disjoncteur


 Qu’est-ce qu’un disjoncteur ?




 Définition d’un disjoncteur
 Un disjoncteur est un dispositif capable d’établir, de supporter et
 d’interrompre des courants dans des conditions normales, mais aussi
 dans des conditions de surcharge et/ou de court-circuit.

 Le pouvoir de coupure
 Le pouvoir de coupure Icn d’un disjoncteur est la plus grande intensité de
 court-circuit qu’il peut interrompre.

         un arc électrique s’oppose à l’ouverture
         risque de fusion des contacts si faible Icn
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Les dispositifs de protection    Le disjoncteur


 Disjoncteurs, interrupteurs, fusibles et différentiel


         Disjoncteur = Interrupteur
                Pouvoir de coupure
                Nominal pour l’interrupteur (dizaine d’ampères)
                Plusieurs milliers de volts pour le disjoncteur

         Disjoncteur = Fusible : réarmable
         Disjoncteur = Différentiel
                “Disjoncteur” : dispositif d’ouverture et de fermeture d’un circuit, à
                fort pouvoir de coupure
                “Différentiel” : fonction particulière de protection qui peut être associé
                à un interrupteur ou un disjoncteur




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Les dispositifs de protection    Le disjoncteur


 L’ouverture du circuit



         Le disjoncteur protège des surcharges et/ou des court-circuits
         Certaines surcharges sont temporaires et ne doivent pas mener à une
         ouverture du circuit
                mise sous tension de transformateurs
                utilisation d’alimentation à découpage

         Le disjoncteur ouvre le circuit :
                au delà d’une certaine intensité du courant
                au bout d’un certain temps (constante de temps)




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Les dispositifs de protection    Le disjoncteur


 Types de disjoncteurs


         Différentes technologies
                Magnétique :
                        Induction magnétique
                        Protection contre les courts-circuits
                Thermique
                        Bilame
                        Protection contre les surcharges
                Magnéto-thermique : usage domestique

         Différentes courbes de déclenchement :
                C pour les équipements classiques
                D pour les équipements contenant des moteurs
                etc.



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Les dispositifs de protection    Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)


 La fonction différentielle


         Rôle : protection des personnes
         Comparaison du courant de phase avec le courant de neutre
                Inégalité = fuite dans la terre =⇒ coupure
                Attention : ne prévient pas le risque phase-neutre

         Sensibilité I∆n
                Disjoncteur différentiel abonné (général) :
                        Sensibilité de 500 mA
                        Insuffisant protéger directement les personnes
                Le dispositif différentiel doit détecter un courant de fuite de
                30 mA = I∆n

         Peut être associée à un interrupteur ou un disjoncteur


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Les dispositifs de protection    Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)


 Phénomènes physiques mis en jeu




         Loi de Biot et Savart : un courant crée un champ magnétique
         −→ courant variable =⇒ champ magnétique variable

         Loi de Faraday : un champ magnétique variable induit une force
         électromotrice variable
         −→ champ magnétique alternatif =⇒ courant alternatif




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Les dispositifs de protection    Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR)


 Schéma d’un dispositif différentiel à courant résiduel




                                                                      Relais sensible

         Absence de défauts : l’aimant permanent est plus fort que le ressort
         (circuit fermé)
         Défaut :
                Champ magnétique non-nul dans le tore et l’électro-aimant
                Ouverture du circuit

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Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 Symboles électriques


                                                                                            Fusible




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Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 Symboles électriques


                                                                                            Fusible



                     Disjoncteur




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Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 Symboles électriques


                                                                                            Fusible



                     Disjoncteur


                                                                                      (a)     (b)

                                                                                                      (c)

                                                                        (a) Élément magnétique
                                                                         (b) Élément thermique
                                                                   (c) Disjoncteur magnéto-thermique


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Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 Symboles électriques


                                                                                            Fusible



                     Disjoncteur


                                                                                      (a)     (b)

                                                                                                      (c)

                                                                        (a) Élément magnétique
                                                                         (b) Élément thermique
            Disjoncteur différentiel                                (c) Disjoncteur magnéto-thermique


IUT de Montpellier (Mesures Physiques)       La sécurité et les risques électriques                    2010–2011   37 / 38
Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant




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Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant
         Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de
         réponse




IUT de Montpellier (Mesures Physiques)       La sécurité et les risques électriques               2010–2011   38 / 38
Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant
         Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de
         réponse
         Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V




IUT de Montpellier (Mesures Physiques)       La sécurité et les risques électriques               2010–2011   38 / 38
Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant
         Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de
         réponse
         Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V
         Courant : danger à partir de 20 à 30 mA




IUT de Montpellier (Mesures Physiques)       La sécurité et les risques électriques               2010–2011   38 / 38
Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant
         Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de
         réponse
         Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V
         Courant : danger à partir de 20 à 30 mA
         Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger




IUT de Montpellier (Mesures Physiques)       La sécurité et les risques électriques               2010–2011   38 / 38
Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant
         Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de
         réponse
         Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V
         Courant : danger à partir de 20 à 30 mA
         Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger
         Installation électrique : protections différentielles de 30 mA




IUT de Montpellier (Mesures Physiques)       La sécurité et les risques électriques               2010–2011   38 / 38
Les dispositifs de protection    Les dispositifs de protection


 À retenir


         2 facteurs déterminants en cas de choc électrique :
                L’intensité du courant
                La durée de passage du courant
         Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de
         réponse
         Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V
         Courant : danger à partir de 20 à 30 mA
         Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger
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         Le DDR ne prévient pas le risque phase-neutre



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Electricité : sécurité électrique (CM1)

  • 1. La sécurité et les risques électriques Électricité 2 — Électrotechnique Christophe Palermo IUT de Montpellier Département Mesures Physiques Web : http://palermo.wordpress.com e-mail : cpalermo@um2.fr Année Universitaire 2010–2011 MONTPELLIER
  • 2. Plan 1 Avant-propos 2 Le risque électrique Les effets du courant électrique Intensité du courant et temps de contact Le risque électrique par contact 3 Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre Le schéma de liaison à la terre TT 4 Les dispositifs de protection Le fusible Le disjoncteur Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR) Les dispositifs de protection IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 2 / 38
  • 3. Avant-propos Plan 1 Avant-propos 2 Le risque électrique 3 Les schémas de liaison à la terre (SLT) 4 Les dispositifs de protection IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 3 / 38
  • 4. Avant-propos Electricité, électrotechnique, électronique.... ? Electricité : “Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènes électriques” L’électricité peut être utilisée : IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 4 / 38
  • 5. Avant-propos Electricité, électrotechnique, électronique.... ? Electricité : “Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènes électriques” L’électricité peut être utilisée : Comme un signal informatique, musique (enregistrement), tableau de bord, etc. Electronique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 4 / 38
  • 6. Avant-propos Electricité, électrotechnique, électronique.... ? Electricité : “Partie de la physique et de la technologie qui traite des phénomènes électriques” L’électricité peut être utilisée : Comme un signal Comme une énergie informatique, musique piles, accumulateurs, (enregistrement), tableau de alternateurs, moteurs, lumière, bord, etc. etc. Electronique Electrotechnique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 4 / 38
  • 7. Avant-propos Principe de base en électricité Courant électrique Le courant électrique revient toujours au générateur qui lui a donné naissance IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 5 / 38
  • 8. Avant-propos Principe de base en électricité Courant électrique Le courant électrique revient toujours au générateur qui lui a donné naissance Le courant ne sort du générateur que s’il peut revenir par un chemin quelconque S’il n’y a pas de chemin retour, alors le courant ne sort pas Schéma de principe : 1 Une générateur présente une différence de potentiel 2 Un récepteur est branché 3 Ce récepteur crée un chemin et appelle un courant 4 Le courant circule IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 5 / 38
  • 9. Avant-propos Qu’est-ce que c’est que ça ? Une prise de courant monophasé IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 6 / 38
  • 10. Avant-propos Qu’est-ce que c’est que ça ? Une prise de courant monophasé : Une phase rôle : applique un potentiel délivre un courant potentiel : 230 V efficaces -325 V à +325 V, sinusoïdal IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 6 / 38
  • 11. Avant-propos Qu’est-ce que c’est que ça ? Une prise de courant monophasé : Une phase rôle : applique un potentiel délivre un courant potentiel : 230 V efficaces -325 V à +325 V, sinusoïdal Un neutre potentiel : 0 V rôle : référence tension récupère le courant en conditions normales IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 6 / 38
  • 12. Avant-propos Qu’est-ce que c’est que ça ? Une prise de courant monophasé : Une phase rôle : applique un potentiel délivre un courant potentiel : 230 V efficaces -325 V à +325 V, sinusoïdal Un neutre potentiel : 0 V rôle : référence tension récupère le courant en conditions normales Une protection (PE, terre) potentiel : 0 V rôle : sécurité, récupère le courant de défaut IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 6 / 38
  • 13. Avant-propos Et les normes ? Vue de devant : on ne repère que la PE (terre) ! impossible de repérer phase/neutre Vue de derrière (si l’installation est aux normes françaises...) Rouge : phase (norme : tout sauf bleu et jaune-vert) Bleu : neutre Jaune-Vert : terre Attention aux anciens bâtiments : phase jaune, terre noire et neutre gris mais aussi phase verte, neutre rouge et terre grise ou blanche... IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 7 / 38
  • 14. Le risque électrique Plan 1 Avant-propos 2 Le risque électrique 3 Les schémas de liaison à la terre (SLT) 4 Les dispositifs de protection IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 8 / 38
  • 15. Le risque électrique Les effets du courant électrique L’énergie électrique Une énergie : Invisible Largement utilisée À usage domestique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 9 / 38
  • 16. Le risque électrique Les effets du courant électrique L’énergie électrique Une énergie : Invisible Largement utilisée À usage domestique Potentiellement très dangereuse Une puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pour provoquer un décès ! IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 9 / 38
  • 17. Le risque électrique Les effets du courant électrique L’énergie électrique Une énergie : Invisible Largement utilisée À usage domestique Potentiellement très dangereuse Une puissance qui n’allumerait pas une ampoule est suffisante pour provoquer un décès ! Nécessité de protéger : Les installations : disjoncteurs, fusibles Les personnes : mise à la terre, dispositifs différentiels IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 9 / 38
  • 18. Le risque électrique Les effets du courant électrique Électrisation et électrocution Avant de commencer, un peu de vocabulaire : Électrisation : “manifestations et lésions provoquées par le passage d’un courant électrique” Électrocution : décès par choc électrique Attention ! Souvent : abus de langage IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 10 / 38
  • 19. Le risque électrique Les effets du courant électrique Les dangers d’une installation domestique On croit que l’électricité n’est pas dangereuse : elle l’est ! France : plusieurs milliers d’électrisations et 200 électrocutions par an Corps humain : environ 2 kΩ humidité, tenue, durée et tension de contact, etc. Courant électrique : danger à partir de 20 à 30 mA (tension de sécurité 50 V) U = RI Personne @ 230 V ⇒ plus de 100 mA ! Disjoncteur abonné 30 A : jusqu’à 30 A sous 230 V Attention ! Les installations domestiques sont potentiellement mortelles. IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 11 / 38
  • 20. Le risque électrique Les effets du courant électrique Les risques pour le corps humain 3 risques graves IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 12 / 38
  • 21. Le risque électrique Les effets du courant électrique Les risques pour le corps humain 3 risques graves Blocage musculaire Projection de la personne Tétanisation Blocage respiratoire =⇒ asphyxie Fibrillation ventriculaire : Désorganisation du rythme cardiaque Peut aller jusqu’à l’arrêt du cœur Effets thermiques : Brûlures superficielles Brûlures internes et profondes IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 12 / 38
  • 22. Le risque électrique Les effets du courant électrique Les risques pour le corps humain 3 risques graves Blocage musculaire Projection de la personne Tétanisation Blocage respiratoire =⇒ asphyxie Fibrillation ventriculaire : Désorganisation du rythme cardiaque Peut aller jusqu’à l’arrêt du cœur Effets thermiques : Brûlures superficielles Brûlures internes et profondes Mais aussi : Traumatismes secondaires (chutes, mouvements) Incendies IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 12 / 38
  • 23. Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact Effets de l’intensité du courant alternatif 1A Arrêt du coeur Ne pas sous-estimer l’ampère 75 mA Seuil de fibrilation cardiaque irréversible 1 A et plus = mort subite ! 30 mA Seuil de paralysie respiratoire 10 mA Seuil de non lâcher Contraction musculaire 8 mA Choc au toucher Réaction brutale 0,5 mA Seuil de perception Sensation très faible IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 13 / 38
  • 24. Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact Effets de l’intensité du courant alternatif 1A Arrêt du coeur Ne pas sous-estimer l’ampère 75 mA Seuil de fibrilation cardiaque irréversible 1 A et plus = mort subite ! 30 mA Seuil de paralysie respiratoire 10 mA Seuil de non lâcher La personne électrisée ne peut lâcher Contraction musculaire prise : il faut couper le courant ! 8 mA Choc au toucher Réaction brutale 0,5 mA Seuil de perception Sensation très faible IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 13 / 38
  • 25. Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact Effets de l’intensité du courant alternatif 1A Arrêt du coeur Ne pas sous-estimer l’ampère 75 mA Seuil de fibrilation cardiaque irréversible 1 A et plus = mort subite ! 30 mA Seuil de paralysie respiratoire 10 mA Seuil de non lâcher La personne électrisée ne peut lâcher Contraction musculaire prise : il faut couper le courant ! 8 mA Choc au toucher Réaction brutale 0,5 mA Seuil de perception Les effets du courant dépendent de son Sensation très faible intensité IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 13 / 38
  • 26. Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact Temps de passage Tension de Résistance Courant Temps de contact (V) électrique Rn traversant le passage (Ω) corps (mA) maximal (s) 50 1725 29 5 75 1625 46 0,6 100 1600 62 0,4 150 1555 97 0,28 230 1500 153 0,17 300 1480 203 0,12 400 1450 276 0,07 500 1430 350 0,04 Temps de passage : durée maximale de contact avant électrocution (décès) facteur déterminant IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 14 / 38
  • 27. Le risque électrique Intensité du courant et temps de contact Temps de passage Tension de Résistance Courant Temps de contact (V) électrique Rn traversant le passage (Ω) corps (mA) maximal (s) 50 1725 29 5 75 1625 46 0,6 100 1600 62 0,4 150 1555 97 0,28 230 1500 153 0,17 300 1480 203 0,12 400 1450 276 0,07 500 1430 350 0,04 Temps de passage : durée maximale de contact avant électrocution (décès) facteur déterminant Réseau domestique : couper le courant avant 170 ms pour éviter tout risque =⇒ dispositif automatique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 14 / 38
  • 28. Le risque électrique Le risque électrique par contact Le réseau domestique Masse d’une installation Parties conductrices accessibles d’un matériel électrique susceptibles d’être mises sous tension en cas de défaut. IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 15 / 38
  • 29. Le risque électrique Le risque électrique par contact Le réseau domestique Masse d’une installation Parties conductrices accessibles d’un matériel électrique susceptibles d’être mises sous tension en cas de défaut. Schéma normalisé pour l’installation =⇒ régime TT TT = neutre à la terre (Transfo EDF), masses à la terre (à la maison) Protection contre les surtensions Courant de fuite lors d’un défaut Le courant électrique revient toujours au générateur : Fourni par la phase Retour par le neutre (chemin naturel) ou la terre (si défaut) 2 types de risques électriques par contact Contact direct Contact indirect IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 15 / 38
  • 30. Le risque électrique Le risque électrique par contact Les contacts directs Ph Ph ou N Contact phase-neutre Extrêmement dangereux le différentiel ne peut rien faire IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 16 / 38
  • 31. Le risque électrique Le risque électrique par contact Les contacts directs Ph Ph ou N Ph T Contact Phase-Terre Contact phase-neutre il suffit de toucher la phase pour Extrêmement dangereux s’électriser le différentiel ne peut rien faire IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 16 / 38
  • 32. Le risque électrique Le risque électrique par contact Les contacts directs Ph Ph ou N Ph T Contact Phase-Terre Contact phase-neutre il suffit de toucher la phase pour Extrêmement dangereux s’électriser le différentiel ne peut rien faire En général : imputables aux personnes Protection : isolation, dispositif différentiel IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 16 / 38
  • 33. Le risque électrique Le risque électrique par contact Les contacts indirects N Ph T Contact entre une masse et la terre Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électrique susceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.” IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 17 / 38
  • 34. Le risque électrique Le risque électrique par contact Les contacts indirects N Ph N Ph N Ph T Contact entre deux masses Contact entre une masse et la Dangereux mais rare terre Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électrique susceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.” IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 17 / 38
  • 35. Le risque électrique Le risque électrique par contact Les contacts indirects N Ph N Ph N Ph T Contact entre deux masses Contact entre une masse et la Dangereux mais rare terre Masse : “partie conductrice accessible d’un matériel électrique susceptible d’être mise sous tension en cas de défaut.” Contacts dus à un défaut de l’installation Protection : mise à la terre + différentiel IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 17 / 38
  • 36. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Plan 1 Avant-propos 2 Le risque électrique 3 Les schémas de liaison à la terre (SLT) 4 Les dispositifs de protection IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 18 / 38
  • 37. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre Définition d’un schéma de liaison à la terre Définition Un schéma de laison à la terre (SLT) décrit la manière dont le neutre du générateur et les masses de l’installation sont reliés à la terre. S’appelle aussi régime de neutre (ancienne nomination) Repéré par deux lettres 1ère lettre : situation du neutre par rapport à la terre côté générateur (transfo EDF) 2ème lettre : situation des masses de l’installation par rapport à la terre Lettres utilisées : T = relié à la terre N = relié au neutre I = isolé de la terre ou relié par une impédance IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 19 / 38
  • 38. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre Rôle de la liaison à la terre Rôle Le rôle de liaison à la terre est de protéger les installations et les personnes En cas de défaut, le choix du SLT conditionne : Les surtensions (s’il y en a) Les courants de fuite (s’il y en a) Le schéma de liaison à la terre caractérise le réseau électrique : Ce n’est pas le même à la maison, dans un hôpital, dans une industrie, etc. IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 20 / 38
  • 39. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre Choix d’un SLT Dépend des besoins et des moyens (financiers et humains). Il existe 3 SLT : TT, IT et TN TN : domaine industriel IT : continuité énergétique Centrales nucléaires, blocs opératoires, verreries, etc. TT : domaine domestique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 21 / 38
  • 40. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Les différents schéma de liaison à la terre Choix d’un SLT Dépend des besoins et des moyens (financiers et humains). Il existe 3 SLT : TT, IT et TN TN : domaine industriel IT : continuité énergétique Centrales nucléaires, blocs opératoires, verreries, etc. TT : domaine domestique Le régime TT : Avantages : Plus économique Pas d’entretien Pas de surtension =⇒ diminution du risque d’incendies Inconvenients : Existence d’un courant de fuite Nécessité de protéger les installations et les personnes IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 21 / 38
  • 41. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Schéma de principe Transformateur L3 4 00 V − 3∼ L2 N L1 Rn Disjoncteur différentiel chez l'abonné Récepteur 1 Récepteur 2 PE Ru P.E. : protection équipotentielle (fil jaune et vert des installations modernes) IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 22 / 38
  • 42. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT En cas de éfaut SLT TT) En cas de ddéfaut–(SLT TT 400 V - 3~ ! La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut ! Le disjoncteur différentiel coupe le circuit ! La personne est protégée 15 IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 23 / 38
  • 43. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT En cas de éfaut SLT TT) En cas de ddéfaut–(SLT TT 400 V - 3~ ! La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut La liaison à la terre permet d’évacuer le courant en défaut ! Le disjoncteur différentiel coupe le circuit Le disjoncteur différentiel coupe le courant ! La personne est protégée 15 La personne est protégée IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 23 / 38
  • 44. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Importance de la P.E. et du différentiel Supprimons la P.E. : les masses ne sont plus reliées à la terre IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 24 / 38
  • 45. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Importance de la P.E. et du différentiel L’importance de la PE et du différentiel Supprimons la P.E. : les masses ne sont plus reliées à la terre 400 V - 3~ ! La masse-terre est est assurée par personne elle est en La liaisonliaison masse-terre assurée par la la personne:: danger ! danger ! Le dispositif différentiel peut encore sauver la personne en coupant le Le dispositif différentiel peut encore la protéger. 16 circuit IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 24 / 38
  • 46. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Sans liaison à la terre ni différentiel : danger ! Fréquent dans les anciennes installations Différentiel 500 mA Pas de liaison à la terre L’utilisateur n’est pas protégé Il constitue la liaison masse-terre le différentiel n’est pas suffisamment sensible danger de mort IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 25 / 38
  • 47. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Sans liaison à la terre ni différentiel : danger ! Sans liaison à la terre ni différentiel : danger ! diffé Fréquent dans les anciennes installations Différentiel 500 mA installations Dans les anciennes ! Différentiel 500 terre Pas de liaison à la mA uniquement ! Pas liaisons à la terre L’utilisateur n’est pas protégé L’utilisateur n’est pas protégé : Il constitue la liaison masse-terre le ! Il constitue la liaison masse-terre différentiel n’est pas suffisamment sensible ! Il de pas de dangern’y a mort dispositif différentiel suffisamment sensible : ! Il est en danger de mort Remarque pour la maison : Remarque pour la maison : ! 17 IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 25 / 38
  • 48. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Petite question pratique ... Quand on change une ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur pour être protégé ? IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 26 / 38
  • 49. Les schémas de liaison à la terre (SLT) Le schéma de liaison à la terre TT Petite question pratique Petite question pratique ... Quand on change une ampoule,ampoule, suffit-il d’éteindre l’interrupteur Quand on change une suffit-il d’éteindre l’interrupteur pour être protégé ?pour être protégé ? NON ! NON ! Souvent à la maison l’interrupteur ouvre le circuit au niveau Absolument du neutrepeutrisque par contact Phase-Terre estle circuit !sur le pas ! Il : le arriver que l’interrupteur ouvre présent câble du neutre. 18 IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 26 / 38
  • 50. Les dispositifs de protection Plan 1 Avant-propos 2 Le risque électrique 3 Les schémas de liaison à la terre (SLT) 4 Les dispositifs de protection IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 27 / 38
  • 51. Les dispositifs de protection Le fusible Qu’est ce qu’un fusible ? R = ρl/S : S diminue =⇒ R augmente Effet Joule RI 2 : I et R grands =⇒ échauffement important Le courant que peut transporter un conducteur dépend de sa section IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 28 / 38
  • 52. Les dispositifs de protection Le fusible Qu’est ce qu’un fusible ? R = ρl/S : S diminue =⇒ R augmente Effet Joule RI 2 : I et R grands =⇒ échauffement important Le courant que peut transporter un conducteur dépend de sa section Définition Un fusible est un filament conducteur dont la section dépend du courant à supporter Trop de courant : le fusible fond IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 28 / 38
  • 53. Les dispositifs de protection Le fusible Rôle et type d’un fusible Assure la sécurité d’une installation électrique en interrompant la circulation du courant électrique Différents types : cela dépend des besoins les fusibles gG : usage général, présents dans les maisons les fusibles aM : accompagnement moteur supportent de forts courants de pointe pendant des temps courts enroulements (transformateurs, moteurs, etc.) présents dans les maisons pour les climatiseurs Avantage : peu cher, petit (embarquable sur un appareil) Inconvénient : le fusible se détruit lorsqu’il joue son rôle de coupe-circuit IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 29 / 38
  • 54. Les dispositifs de protection Le disjoncteur Qu’est-ce qu’un disjoncteur ? Définition d’un disjoncteur Un disjoncteur est un dispositif capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans des conditions normales, mais aussi dans des conditions de surcharge et/ou de court-circuit. Le pouvoir de coupure Le pouvoir de coupure Icn d’un disjoncteur est la plus grande intensité de court-circuit qu’il peut interrompre. un arc électrique s’oppose à l’ouverture risque de fusion des contacts si faible Icn IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 30 / 38
  • 55. Les dispositifs de protection Le disjoncteur Disjoncteurs, interrupteurs, fusibles et différentiel Disjoncteur = Interrupteur Pouvoir de coupure Nominal pour l’interrupteur (dizaine d’ampères) Plusieurs milliers de volts pour le disjoncteur Disjoncteur = Fusible : réarmable Disjoncteur = Différentiel “Disjoncteur” : dispositif d’ouverture et de fermeture d’un circuit, à fort pouvoir de coupure “Différentiel” : fonction particulière de protection qui peut être associé à un interrupteur ou un disjoncteur IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 31 / 38
  • 56. Les dispositifs de protection Le disjoncteur L’ouverture du circuit Le disjoncteur protège des surcharges et/ou des court-circuits Certaines surcharges sont temporaires et ne doivent pas mener à une ouverture du circuit mise sous tension de transformateurs utilisation d’alimentation à découpage Le disjoncteur ouvre le circuit : au delà d’une certaine intensité du courant au bout d’un certain temps (constante de temps) IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 32 / 38
  • 57. Les dispositifs de protection Le disjoncteur Types de disjoncteurs Différentes technologies Magnétique : Induction magnétique Protection contre les courts-circuits Thermique Bilame Protection contre les surcharges Magnéto-thermique : usage domestique Différentes courbes de déclenchement : C pour les équipements classiques D pour les équipements contenant des moteurs etc. IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 33 / 38
  • 58. Les dispositifs de protection Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR) La fonction différentielle Rôle : protection des personnes Comparaison du courant de phase avec le courant de neutre Inégalité = fuite dans la terre =⇒ coupure Attention : ne prévient pas le risque phase-neutre Sensibilité I∆n Disjoncteur différentiel abonné (général) : Sensibilité de 500 mA Insuffisant protéger directement les personnes Le dispositif différentiel doit détecter un courant de fuite de 30 mA = I∆n Peut être associée à un interrupteur ou un disjoncteur IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 34 / 38
  • 59. Les dispositifs de protection Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR) Phénomènes physiques mis en jeu Loi de Biot et Savart : un courant crée un champ magnétique −→ courant variable =⇒ champ magnétique variable Loi de Faraday : un champ magnétique variable induit une force électromotrice variable −→ champ magnétique alternatif =⇒ courant alternatif IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 35 / 38
  • 60. Les dispositifs de protection Le dispositif différentiel à courant résiduel (DDR) Schéma d’un dispositif différentiel à courant résiduel Relais sensible Absence de défauts : l’aimant permanent est plus fort que le ressort (circuit fermé) Défaut : Champ magnétique non-nul dans le tore et l’électro-aimant Ouverture du circuit IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 36 / 38
  • 61. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection Symboles électriques Fusible IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 37 / 38
  • 62. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection Symboles électriques Fusible Disjoncteur IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 37 / 38
  • 63. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection Symboles électriques Fusible Disjoncteur (a) (b) (c) (a) Élément magnétique (b) Élément thermique (c) Disjoncteur magnéto-thermique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 37 / 38
  • 64. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection Symboles électriques Fusible Disjoncteur (a) (b) (c) (a) Élément magnétique (b) Élément thermique Disjoncteur différentiel (c) Disjoncteur magnéto-thermique IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 37 / 38
  • 65. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
  • 66. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de réponse IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
  • 67. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de réponse Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
  • 68. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de réponse Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V Courant : danger à partir de 20 à 30 mA IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
  • 69. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de réponse Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V Courant : danger à partir de 20 à 30 mA Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
  • 70. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de réponse Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V Courant : danger à partir de 20 à 30 mA Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger Installation électrique : protections différentielles de 30 mA IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38
  • 71. Les dispositifs de protection Les dispositifs de protection À retenir 2 facteurs déterminants en cas de choc électrique : L’intensité du courant La durée de passage du courant Dispositifs de protection différentielle : sensibilité I∆n et un temps de réponse Tension, alternative ou continue : danger à partir de 50 V Courant : danger à partir de 20 à 30 mA Il suffit de toucher un seul conducteur pour se mettre en danger Installation électrique : protections différentielles de 30 mA Le DDR ne prévient pas le risque phase-neutre IUT de Montpellier (Mesures Physiques) La sécurité et les risques électriques 2010–2011 38 / 38