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PROJET DE FIN D’ETUDES
Effectué à
SOTECA
En vue de l’obtention du diplôme de
Intitulé
Elaboré par : CHEKIR OUSSAMA
ELEUCHI MOHAMED AMINE
Soutenu le 03/07/2018 à 08:30 à la salle SC10 devant le Jury :
Président : Saber DAKHLI
Rapporteur : Noura AYADI
Encadrant ISGIS : BEN SALEM Fatma
Co-Encadrant ISGIS :
Encadrant Prof : Awled Ali Salem
Année Universitaire 2017-2018
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DE SFAX
INSTITUT SUPERIEUR DE GESTION
INDUSTRIELLE DE SFAX
Service des stages
‫العالي‬‫التعليم‬‫وزارة‬‫العلمي‬‫البحث‬‫و‬
‫ـاقس‬‫ف‬‫ص‬ ‫جامعة‬
‫الصناعي‬‫للتصرف‬ ‫العالي‬‫المعهد‬‫ـا‬‫ف‬‫بص‬‫قس‬LA-EEA-3-18-21
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire
électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
LICENCE APPLIQUÉE EN ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE ET
AUTOMATIQUE : ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE ET
AUTOMATIQUE
Dédicaces
Je dédie ce modeste travail
A celle qui m’a appris les sens du travail et de la responsabilité,
Ma très chère mère Amel
A la plus tendre des mères pour ces sacrifices qui sont inoubliables
Et pour tout ce qu’elle a fait pour mon éducation,
Je lui dédie ce travail en témoignage
De ma grande affectation
Que dieu lui procure santé, bonheur et longue vie.
A mon très cher père Slim
Et son soutien moral Je leur souhaite un avenir radieux avec
beaucoup de succès et de bonheur.
A mes deux chères sœurs Ameni & Ikram
A mes adorables amis
Je leur souhaite une vie pleine de bonheur, de joie et de succès
Oussama Chkir
Dédicaces
Du profond de mon cœur, je dédie ce travail à tous ceux qui me sont chers,
A MES CHERS PARENTS
Que ce travail soit l’expression de ma reconnaissance pour vos sacrifices
consentis, votre soutien moral et matériel que vous n’avez cessé de prodiguer.
Vous avez tout fait pour mon bonheur et ma réussite. Que dieu vous préserve en
bonne santé et vous accorde une longue vie.
A MES SŒURS
Vous étiez toujours présentes pour m’aider et m’encourager. Sachiez que vous
serez toujours dans mon cœur.
A MA CHERE FIANCEE
Pour l'amour et le respect qu’elle me porte, pour son aide, son encouragement et
sa disponibilité.
A tous mes amis qui n’ont cessé de m’encourager et de me soutenir
A TOUS MES AMIS…
Mohamed Amine
Remerciement
Nous adressons à travers ce rapport un message de sincères remerciements à
toute l’équipe enseignante à ISGI de Sfax et toute l’équipe de maintenance de
SOTECA électrique pour leur effort et leur bienveillance.
Nous remercions Mr. Ridha Ben Aoun, le chef atelier et notre encadreur qui
nous a donné l’opportunité de bénéficier de sa large expérience
Un remerciement spécial à Mme. Fatma Ben Salem maitre de conférences à
l’ISGIS et notre encadreur à l’ISGI de Sfax pour ses conseils, ses rigoureuses
directives et son sens professionnel
Nous remerciement également Mr. Salem Awled Ali pour leur support et
encouragement
Un remerciement amical et spécial à tous les membres de l’atelier de
l’entreprise.
Nous adressons nos sincères remerciements aux membres du jury pour nous
avoir honorés en acceptant d’évaluer notre travail.
Finalement, nous adressons nos remerciements à l’ISGI de Sfax.
Sommaire
Chapitre 1 : Présentation de la société, description de sujet et définition des différents
composants de l’armoire électrique...................................................................................... 11
I. Introduction :.................................................................................................................... 12
II. Présentation du SOTECA................................................................................................. 12
II.1 Historique .................................................................................................................. 12
II.2 Objectif ...................................................................................................................... 12
II.3 Mission ...................................................................................................................... 13
II.4 Bureau d’étude........................................................................................................... 13
II.5 Zone 1 : pré câblages................................................................................................. 13
II.6 Zone 2, 3 et 4: câblage des armoires ......................................................................... 13
II.7 Zone 5 : essais............................................................................................................ 13
II.8 Zone 6 et 7 : emballage et produit fin........................................................................ 13
III. Définition du sujet de PFE ................................................................................................. 14
III.1. But ........................................................................................................................... 14
III.2 Cahier des charges.................................................................................................... 14
IV. Description de l’armoire électrique.................................................................................... 14
V. Description et rôle d’une station de pompage..................................................................... 15
VI. Les composants d’une armoire électrique.......................................................................... 15
VII Régime du neutre :............................................................................................................. 23
VII.1 Généralités :............................................................................................................ 23
VII.2 Les trois régimes de neutre :................................................................................... 23
VIII. Conclusion :..................................................................................................................... 25
Chapitre 2 : .............................................................................................................................. 26
Analyse en puissance et dimensionnement de l’armoire électrique................................. 26
I. Introduction :.................................................................................................................... 27
II. Coefficients d’évaluation de la puissance ........................................................................ 27
II.1 Facteur d’utilisation Ku............................................................................................. 27
II.2 Facteur de simultanéité Ks ........................................................................................ 27
III. Bilan de puissance......................................................................................................... 28
IV. Méthodologie de dimensionnement d'une installation électrique :.................................... 29
V. Choix du transformateur :.................................................................................................... 30
VI. Détermination de courants d'emploi pour le disjoncteur général :..................................... 30
VI.1 Le courant d'emploi pour le départ de pompe :........................................................ 30
VI.2 Le courant d'emploi pour le compresseur : .............................................................. 30
VII. Choix des calibres des dispositifs de protection :............................................................. 31
VIII. Calcul des calibres des dispositifs de protection :........................................................... 31
IX. Section des conducteurs :................................................................................................... 32
IX.1 Lettre de sélection :................................................................................................. 33
IX.2 Le courant nominal admissible : .............................................................................. 33
IX.3 Section de Câble pour un disjoncteur général :........................................................ 33
IX.4 Section de câble pour la pompe : ............................................................................. 34
IX.5 Section de câble pour le compresseur :.................................................................... 34
IX.6 Section de Câble pour la prise de courant monophasé :........................................... 35
IX.7 Section de Câble pour la prise de courant triphasé :................................................ 36
IX.8 Section de Câble pour l'éclairage:............................................................................ 37
X. Calcul du chute de tension en ligne..................................................................................... 37
X.1 Chute de tension de câble de transformateur : .......................................................... 38
X.2 Chute de tension d’alimentation des pompes :.......................................................... 38
X.3 Chute de tension d’alimentation de compresseur :.................................................... 39
X.4 Chute de tension de prise triphasée :......................................................................... 39
X.5 Chute de tension de prise monophasée : ................................................................... 40
X.6 Chute de tension de l’éclairage : ............................................................................... 40
XI Calcul du courant de court-circuit Icc :............................................................................... 41
XII. Détermination des courants de court-circuit par ERIFLEX : ........................................... 43
XIII. Référence des organes de protection :............................................................................. 45
XIV. Calcul de la puissance du transformateur de commande : .............................................. 46
XV. Enveloppe métallique :.................................................................................................... 48
XVI. Indice de protection :....................................................................................................... 48
XVII. Choix de jeux de barres : ............................................................................................... 49
XVIII. Choix de barres souples :.............................................................................................. 50
XIX. Choix des barres de support :.......................................................................................... 51
XX. Conclusion :...................................................................................................................... 51
Chapitre 3 : Réalisation d’un système de contrôle de température ................................... 52
I. Introduction :......................................................................................................................... 53
II. Principe de fonctionnement :............................................................................................... 53
III. PRESENTATION DE LA PARTIE MATERIELLE : ...................................................... 54
III.1 Carte Arduino :......................................................................................................... 54
III.1.1 Arduino UNO :...................................................................................................... 55
III.1.2 Pourquoi Arduino UNO : ...................................................................................... 56
III.1.3 Synthèse des Caractéristiques : ............................................................................. 57
III.2 Les Capteurs :........................................................................................................... 57
III.2.1 Capteur d’humidité et de température DHT11 :.................................................... 58
III.3 Communication sans fil avec Bluetooth : ................................................................ 59
III.3.1 Présentation du module Bluetooth HC-06 : .......................................................... 60
IV. PRESENTATION DE LA PARTIE LOGICIELLE :........................................................ 61
IV.1 Plateforme de programmation Arduino : ................................................................. 61
IV.2 App BlueCore pour Android.................................................................................... 65
App BlueCore est une application gratuit fourni par Danny van den Brande.......................... 65
V. La réalisation virtuelle « PORTEUS » :.............................................................................. 65
V.1 Proteus ISIS............................................................................................................... 65
VI. Conclusion ......................................................................................................................... 67
Liste des figures
Figure 1 SOTECA électrique ................................................................................................... 12
Figure 2 Exemple d’un disjoncteur .......................................................................................... 15
Figure 3 : Différents types des sectionneurs ............................................................................ 16
Figure 4 : Différents types de fusibles...................................................................................... 17
Figure 5 Exemple d’un contacteur ........................................................................................... 17
Figure 6 Relai thermique.......................................................................................................... 18
Figure 7 Les jeux de barres ...................................................................................................... 18
Figure 8 Exemple d’un répartiteur ........................................................................................... 19
Figure 9 Câble multiconducteur............................................................................................... 19
Figure 10 Différents types de boutons poussoirs ..................................................................... 20
Figure 11 Différents types de voyants...................................................................................... 20
Figure 12 Exemple d’un ventilateur......................................................................................... 21
Figure 13 Différents types de borniers..................................................................................... 21
Figure 14 Démarreur progressif Altistart 22............................................................................ 22
Figure 15 Régime TT ............................................................................................................... 24
Figure 16 Régime TN-C........................................................................................................... 24
Figure 17 Régime TN-S ........................................................................................................... 25
Figure 18 Régime IT ................................................................................................................ 25
Figure 19 : Méthodologie de choix d’une canalisation et de son dispositif............................. 29
Figure 20 Détermination du courant court-circuit avec le logiciel ERIFLEX......................... 44
Figure 21 : Détermination des dimensions des jeux de barres avec ERIFLEX ...................... 49
Figure 22 : Détermination des barres souples avec ERIFLEX ................................................ 50
Figure 23 : Dimensionnement du support des jeux de barres. ................................................. 51
Figure 24 : schéma du montage................................................................................................ 53
Figure 25 : exemples des cartes Arduino ................................................................................. 54
Figure 26 : Description d’une carte Arduino uno..................................................................... 55
Figure 27 : Capteur de température et d'humidité DHT11....................................................... 58
Figure 28 : Schéma de branchement du Capteur DHT11 avec ARDUINO............................. 59
Figure 29 : module Bluetooth HC-06....................................................................................... 60
Figure 30: Schéma de branchement du module Bluetooth avec Arduino................................ 61
Figure 31: Structure générale du programme (IDE Arduino).................................................. 63
Figure 32 : schéma du programme du système........................................................................ 64
Figure 33 : logo de l’application BlueCore.............................................................................. 65
Figure 34 : le système réalisé sous ISIS-PORTEUS................................................................ 66
Figure 35 : l’importation des codes hexadécimaux sous Proteus............................................. 67
Liste des tableaux
Tableau 1 Bilan de puissance................................................................................................... 28
Tableau 2 : Détermination des calibres des disjoncteurs ................................................... 31
Tableau 3: Calcul des calibres des dispositifs de protection.................................................... 32
Tableau 4 : Section du câble pour le disjoncteur général................................................... 34
Tableau 5 : section de câble pour la pompe......................................................................... 34
Tableau 6 : section de câble pour le compresseur............................................................... 35
Tableau 7 : section de câble pour la prise de courant monophasé .................................... 36
Tableau 8 : section de câble pour la prise de courant triphasé.......................................... 36
Tableau 9 : section de câble pour l’éclairage....................................................................... 37
Tableau 10 : intensités de court-circuit (kA) ....................................................................... 43
Tableau 11 Choix des disjoncteurs ....................................................................................... 45
Tableau 12 : Référence des contacteurs ................................................................................... 45
Tableau 13 : Référence de sectionneur..................................................................................... 46
Tableau 14 : Référence de démarreur....................................................................................... 46
Tableau 15 : calcul de puissance de transformateur de commande ......................................... 47
Tableau 16 : déterminer le dimensionnement du transformateur............................................. 48
Tableau 17 : Caractéristiques de la Carte ARDUINO UNO.................................................... 57
Introduction générale
Les réseaux électriques sont conçus de manière à satisfaire toutes les demandes suivant les
niveaux de tensions, la puissance demandée et la sureté d'alimentation requise.
Les réseaux de transport et les réseaux de réparation, sont utilisés pour le transport ou la
réparation de l'énergie électrique captée des centrales de production. Les sites qui demandent
une grande quantité d'énergie électrique sont connectes sur ce type de réseaux.
Les réseaux de distribution moyenne tension sont conçus pour la même fonction mais a une
échelle plus petite. Ils transportent et distribuent l'énergie électrique dans les centres villes,
mais peuvent aussi connecter certaines zones industrielles en dérivation qui demandent une
tension moyenne.
Les réseaux basse tension, ont une échelle plus petite que ceux des réseaux moyennes tension,
ils sont utilisés pour les petites demandes d'énergie, les plus souvent pour les petites
industries, l'habitation, les établissements scolaires, les particuliers en général.
Les niveaux de tension correspondant aux différents réseaux sont:
 THT, très haute tension, supérieure a 200kV,
 HTB, très haute tension, entre 35 et 200kV,
 BT, basse tension, inferieure a 1kV.
L'électricité étant la plus-value voulue de tous, sa production, son transport, sa distribution et
les opérations sur l'environnement qui la conduise sont d'une importance capitale. La
SOTECA Electric, entreprise des travaux électriques, est un lieu par excellence ou pourront
être traites les études, la conception et la réalisation des armoires électriques ainsi que des
systèmes automatiques sur le réseau électrique, des postes de transformation
d'interconnexion, des câbles conducteurs et tout ce qui va avec son principal produit destine
a une grande clientèle, il s'agit bien les armoires électriques.
Dans ce cadre vient de s’inscrire le travail de notre projet de fin d’études qui porte sur
l’étude, le dimensionnement et le câblage d'une armoire électrique pour une station de
pompage. Pour répondre à cette demande, nous allons présenter les caractéristiques
électriques de l’armoire, tout en passant par le calcul du bilan de puissance, le
dimensionnement du transformateur, le choix des sections des câbles, le calcul des courants
de court-circuit et le choix des jeux de barres. Notre mémoire comporte trois chapitres, le
premier chapitre porte sur la présentation de la société et l'armoire électrique, le deuxième
chapitre est concerné aux calculs des paramètres mis en jeux et le troisième chapitre est
destiné à la réalisation d’un système de contrôle de température de l’armoire afin de garantir
sa protection.
Chapitre 1 : Présentation de la
société, description de sujet et
définition des différents
composants de l’armoire
électrique
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
12
I. Introduction :
Dans ce chapitre, nous allons présenter l’entreprise, définir les différents composants de l’armoire électrique,
ainsi que les différents régimes de terre pour la sécurité des personnes et du matériel
II. Présentation du SOTECA
II.1 Historique
SOTECA Electric est une société Tunisienne qui appartient au groupe HAKIM fondée en 1994, au Capital
de 1800 000 DT et qui intervient dans la réalisation des travaux électriques,
Grâce au dynamisme et à la compétence de son équipe elle est actuellement recommandée par plusieurs pays
tel que la France, la Lybie, l’Algérie...etc. Elle situé à Sfax, et plus précisément rocade Km4 entre Teniour et
Kaied Med.
Figure 1 SOTECA électrique
II.2 Objectif
SOTECA électrique a pour objectif principale de participer et d’exécuter a l’édifice des projets en Tunisie et
à l’étranger dans les domaines suivant :
 Agroalimentaire,
 Environnement (Epuration, pompage, traitement),
 Télécommunication,
 Pétrolier
 Tertiaire
 Industrie chimique,
 Bâtiment et infrastructure,
 Photovoltaïque
 Energie éolienne
 Maintenance
 Feux de carrefour,
 Eclairage publique,
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
13
II.3 Mission
La SOTECA a pour mission essentielle l’étude et la réalisation des travaux qui lui seront assigné dans les
domaines suivants :
 Câblage des armoires,
 Installation électrique,
 Equipement des postes de transformations,
 Automatisme : GTB et GTC,
 Eclairage publique,
 Système photovoltaïque
Le travail se déroule sous forme d’une chaine bien défini et bien orienté
II.4 Bureau d’étude
C’est la cellule la plus importante de la chaine de travail, elle réceptionne le cahier de charge du client. En
fonction de la demande, SOTECA étudie et analyse les besoins pour une éventuelle conception du travail à
réaliser et ce bien évidement après avoir effectué une étude du bilan de puissances de l’installation.
II.5 Zone 1 : pré câblages
Cette zone est destinée à la préparation des armoires, perforation et fixation des modules.
II.6 Zone 2, 3 et 4: câblage des armoires
Zones réservées au câblage des armoires en se référant au schéma produit par le bureau d’étude.
II.7 Zone 5 : essais
Après le câblage, des essais sur le bon fonctionnement, la continuité, l’isolation sont effectuées dans cette
zone.
II.8 Zone 6 et 7 : emballage et produit fin
Apres réalisation et essais, le produit serait prêt à être livrer, d’où la nécessité de ces deux zones
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
14
III. Définition du sujet de PFE
III.1. But
Dans ce sujet de PFE deux But ont été visés :
 La première consiste à étudier et dimensionner une armoire électrique dédiée à la commande d’une
station de pompage (choix des équipements, section des conducteurs, chute de tension, courant de
court-circuit, les références des organes de protection).
 Le deuxième consiste à réaliser une carte électrique capable d’exécuter une action entre un smart
phone et une carte d’interfaçage (Arduino) pour afficher la température de l'armoire électrique
mesurée sur le smart phone en expliquant les différents bloques de sa construction.
III.2 Cahier des charges
Notre projet portera sur l’étude de l’armoire électrique qui commande la station de
Pompage et la réalisation d’un système de contrôle à distance de la température dans l’armoire.
Ceci se fera par un bilan de puissance du système, ensuite il faudra choisir les appareils adéquats pour le
bon fonctionnement de l’armoire, et enfin assurer la protection des biens et des personnes.
La réalisation de cette armoire permettra d’alimenter les éléments suivants :
 2 pompes de puissance 185 kW,
 1 compresseur de puissance 3.7 KW,
 Eclairage armoire,
 Ventilations armoire,
 4 prises triphasées
 1 prise monophasée
IV. Description de l’armoire électrique
Une armoire électrique est un boitier qui contient un réseau de distribution électrique. Elle est constituée de
matériels amovibles et assure le lien entre le réseau d’alimentation (en Tunisie le STEG) et les récepteurs
[1]. Il peut s'agir d'une distribution au sein d'une entreprise ou d'un engin comme un avion, qui doit avoir son
autonomie en électricité. Elle assure le rôle d'un gestionnaire d'énergie électrique. On l'appelle aussi
« armoire de commande auxiliaire » ou ACM. Généralement, le dispositif est conçu pour un usage industriel
et non individuel ou domestique. Dans notre exemple, l’armoire électrique va commander une station de
pompage
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
15
V. Description et rôle d’une station de pompage
Une station de pompage, c’est l’ensemble d’équipement hydro-électro-mécaniques, nécessaire pour assurer
le prélèvement d’eau depuis le réservoir intermédiaire vers une autre station de pompage ou d’épuration.
Notre armoire a pour rôle de :
 Faire véhiculer les eaux usées gravitairement,
 Eviter de caler le réseau à des profondeurs excessives,
 Permettre d’élever le niveau des eaux usées d’un point à un autre en vue de leur déversement dans
des ouvrages tels que regards de visite ou autres ouvrages spéciaux.
VI. Les composants d’une armoire électrique
Une armoire électrique est principalement constituée d’appareils assurant la protection des biens et des
personnes. Nous y trouvons aussi d’autres éléments ayant chacun une fonction bien déterminé qui sont :
 Les Disjoncteurs :
Sont des dispositifs électromécaniques qui permettent d’interrompre le courant électrique dans un circuit en
cas de dysfonctionnement de l'appareil. Ils peuvent interrompre le courant de surcharge ou de court-circuit
[2]. Le choix des disjoncteurs s’effectue en fonction des conditions suivantes :
 La norme de l’installation : NF C 15-100, (installation domestique, type de récepteur, intensité
d’emploi, courbes de fonctionnement),
 les normes produites,
 les caractéristiques de réseau (tension, fréquence),
 les caractéristiques de l’environnement (type de local, température,…)
 le courant nominal ou de réglage In qui est situé entre le courant d’emploi IB et le courant admissible
de la canalisation IZ. IB ≤ In ≤ IZ.
La figure suivante montre une photo d’un disjoncteur
Figure 2 Exemple d’un disjoncteur
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
16
 Les sectionneurs :
Le sectionneur est un appareil mécanique de connexion, capable d’ouvrir et de fermer un circuit lorsque le
courant est nul ou pratiquement nul, dans la plupart du cas il comporte des fusibles de protection [2].
La figure ci-dessous indique les Différents types des sectionneurs.
Figure 3 : Différents types des sectionneurs
 Fusible :
Ce sont des organes électriques qui ont pour but d’ouvrir le circuit lorsque l’intensité du courant électrique
atteint une valeur dangereuse pendant un temps déterminé [2].
Tous les fusibles fonctionnent par interruption du courant, encore faut-il que le fusible soit correctement
choisi, Le critère de choix d’un fusible est fixé selon : IB ≤ In ≤ IZ/k3
Il existe 3 types de fusibles :
 Le fusible à usage générale (fusible gG) offre une protection contre les surcharges et les courts
circuits
 Le fusible accompagnement moteur (fusible aM) est utilisé pour la protection contre les courts
circuits uniquement
 Le fusible ultra-rapide est employé pour la protection des semi-conducteurs. Pour les fusibles gG, ce
coefficient k3 prend alors les valeurs suivantes :
 Pour In<16A →k3=1.31
 Pour In>16A →k3=1.10
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
17
La figure suivante donne les différents types de fusibles.
Figure 4 : Différents types de fusibles
 Les contacteurs :
Ce sont des appareils capables d’établir, de supporter, et d’interrompre le passage de courant électrique à
partir d’une commande électrique ou pneumatique [2]. Ils peuvent être commandés à distance,
manuellement ou automatique.
La figure qui suit donne un exemple de contacteur
Figure 5 Exemple d’un contacteur
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
18
 Relais thermique :
Ce sont des appareils qui assurent, par association avec un contacteur, la protection du moteur, de la ligne et
de l’appareillage contre les surcharges faibles et prolongées. Ils doivent être protégés contre les fortes
surintensités par un disjoncteur ou par des fusibles [2].
La figure 1.5 donne la photo d’un relai thermique
Figure 6 Relai thermique
 Les jeux de barres :
Ce sont des conducteurs d’aluminium ou de cuivre qui permettent le transport de l’énergie électrique entre
différents éléments, exemple entre transfo et le tableau général de basse tension(TGBT) [2].
Les jeux de barre sont montrés dans la figure suivante :
Figure 7 Les jeux de barres
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
19
 Un répartiteur :
Est un dispositif permettant de répartir un flux de matière au cours du temps sur un même appareil ou sur
plusieurs appareils [2].
La figure 1.7 montre un exemple d’un répartiteur :
Figure 8 Exemple d’un répartiteur
 Les câbles ou fils électriques :
Un fil électrique se compose d'une âme conductrice, rigide ou souple, enrobée d'un isolant [2]. L'âme peut
être en cuivre, cuivre nickelé ou nickel, ce câble est constitué de plusieurs fils isolés, réunis dans une gaine
protectrice simple ou double. Il peut comporter 2, 3, 4, 5 fils ou plus, selon l'usage.
La figure suivante montre un câble multiconducteur.
Figure 9 Câble multiconducteur
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
20
 Les boutons poussoirs :
Ils permettent d’ouvrir ou de fermer un circuit électrique et reviennent à leur position de départ lorsqu’ils
sont relâchés [2].
La figure 1.9 montre une photo présentant différent types de boutons poussoirs
Figure 10 Différents types de boutons poussoirs
 Les voyants :
Ce sont des indicateurs lumineux transmettant des informations [2]. Dans les armoires électriques, ils
indiquent la présence de la tension, le marché ou l’arrêt des appareils et la présence de défauts.
La figure 1.10 donne les différents types de voyants
Figure 11 Différents types de voyants
 Le système de ventilation :
Plusieurs appareils électromécaniques dégagent des chaleurs par l’effet joule, Pour éviter la dégradation du
matériel, il est nécessaire d’installer un système de ventilation pour évacuer la chaleur vers l’extérieur.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
21
La figure 1.11 donne un exemple d’un ventilateur
Figure 12 Exemple d’un ventilateur
 Les borniers :
Le bornier électrique est un accessoire électrique qui permet de relier un ou plusieurs câbles au reste de votre
installation. Son rôle principal sera de distribuer la terre, la phase et le neutre au sein du tableau électrique
[2].
La figure 1.12 donne les différents types de borniers
Figure 13 Différents types de borniers
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
22
 Démarreur progressif :
Le démarreur-ralentisseur progressif assure le démarrage et l’arrêt progressifs en tension et en couple des
moteurs asynchrone triphasés [2]
Les démarreurs progressifs remplacent de plus en plus les démarreurs à technologie électromagnétique. Ils
fonctionnent de la façon suivant :
 La tension du réseau d’alimentation est appliquée progressivement au stator du moteur.
 La variation de la tension statorique est obtenue par la variation continue de l’angle(α) de l’amorçage
des thyristors.
 La consigne de démarrage permet de régler le temps de la phase de démarrage.
 A la fin du démarrage, le stator du moteur est sous tension nominale, les thyristors sont alors en
pleine conduction
La figure ci-dessous représente un exemple d’un démarreur progressif
Figure 14 Démarreur progressif Altistart 22
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
23
VII Régime du neutre :
VII.1 Généralités :
Pour les réseaux BT, les normes définissent trois types de schémas de liaison à la terre, communément
appelés régimes de neutre :
 neutre à la terre TT ;
 mise au neutre TN avec 2 variantes :
o TN-S Neutre et PE -conducteur de protection- séparés,
o TN-C Neutre et PE confondus -PEN- ;
 neutre isolé IT ou impédant (réservé aux branchements de puissance > 250 kVA).
Ces trois schémas sont considérés comme équivalents sur le plan de la sécurité des personnes contre les
contacts indirects. Il n’en est pas nécessairement de même pour la sûreté de l’installation électrique BT en ce
qui concerne :
 la disponibilité de l’énergie,
 la maintenance de l’installation.
C’est le croisement des impératifs réglementaires, de continuité de service, de condition d’exploitation et de
nature du réseau et des récepteurs qui détermine le ou les types de schémas les plus adaptés [3].
VII.2 Les trois régimes de neutre :
La norme NF C 15.100 définit trois régimes de neutre qui sont caractérisés par deux lettres:
1ere lettre : situation de l'alimentation par rapport à la terre.
T : liaison d'un point avec la terre;
I : isolation de toutes les parties actives par rapport à la terre ou la liaison d'un point avec la terre à travers
une impédance;
2eme lettre : situation des masses de l'installation par rapport à la terre:
T : masses reliées directement à la terre;
N : masses reliées au neutre de l'installation lui-même relie a la terre.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
24
 Régime TT
Le neutre de l'installation est directement relie a la terre.
Les masses de l'installation sont aussi reliées à la terre.
Cette solution est celle employée par la STEG pour les réseaux de distribution basse tension.
Aussitôt qu'un défaut d'isolement survient, il doit y avoir coupure, c'est la coupure au premier défaut.
Figure 15 Régime TT
 Régime TN
 schéma TN-C
Le neutre et le conducteur de protection sont confondus. Ce type de schéma est interdit pour des sections de
conducteurs inferieurs 10 mm2, en aval du schéma TN-S, nous utilisons l'appareillage tripolaire.
Figure 16 Régime TN-C
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
25
 Schéma TN-S
Le neutre et le conducteur de protection sont séparés. Il faut utiliser des appareils tripolaires + neutre.
Dans les deux cas, la protection doit être assurée par coupure au premier défaut.
Figure 17 Régime TN-S
 Régime IT
Le premier défaut ne présente pas de danger. Le courant phase masse est très faible et aucune tension dangereuse
n'est à craindre. Mais il doit être signale et recherché pour être éliminé.
La coupure est obligatoire au deuxième défaut.
Figure 18 Régime IT
VIII. Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons défini notre armoire électrique et son fonctionnement, les différents éléments
d’une installation électrique. Finalement, on a étudié les critères de choix de protection dans une installation
électrique pour faciliter le dimensionnement dans le chapitre suivant
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
26
Chapitre 2 :
Analyse en puissance et
dimensionnement de
l’armoire électrique
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
27
I. Introduction :
Dans ce chapitre, nous effectuerons le bilan des puissances.
Ensuite, nous calculerons le dimensionnement d’une installation électrique (choix des équipements, section
des conducteurs, chute de tension, courant de court-circuit, les références des organes de protection).
I. Coefficients d’évaluation de la puissance
Nous allons intéresser ici au facteur d’utilisation Ku et au facteur de simultanéité Ks. Ils permettent de
déterminer la puissance d’utilisation maximale prise en compte pour le dimensionnement de l’installation
II.1 Facteur d’utilisation Ku
Il caractérise le taux d’utilisation de la charge en fonction du temps. Il est utilisé pour déterminer le courant
circulant en amont et dimensionner la source [4]. Par contre il n’est pas pris en compte dans le choix de la
protection du circuit.
II.2 Facteur de simultanéité Ks
Caractérise les conditions d’exploitation de l’installation notamment pour les moteurs et les prises de
courant [4]. Il nécessite donc une connaissance détaillée de cette installation. Il est utilisé pour le choix du
jeu de barres, pour déterminer le courant circulant dans les circuits amont, et pour dimensionner la source.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
28
II. Bilan de puissance
Il est indispensable pour toute installation électrique d’en faire un bilan de puissance afin de mettre en
exergue les différentes puissances actives, réactives et apparentes. Pour notre étude le bilan de puissance est
représenté dans le tableau suivant :
Tableau 1 Bilan de puissance
Avec :
 Pu : puissance active =U×I× cos ɸ
 Q : puissance réactive = U×I× sin ɸ
 S : puissance apparente = U×I
 Sd : Puissance d’utilisation = S×ku×ks
 La tension nominale : U = 400 V
 Le courant nominal : I
 ku : Coefficient d’utilisation
 ks : Coefficient de simultanéité
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
29
IV. Méthodologie de dimensionnement d'une installation électrique :
Lorsque toutes les études préalables ont été effectuées (bilan de puissance, schéma de principe, puissance de
la source,), le dimensionnement d’une installation électrique peut se faire suivant la chronologie ci-après :
Figure 19 : Méthodologie de choix d’une canalisation et de son dispositif
Confirmation
Confirmation des sections de câbles et de leur bonne protection
Contrôle
Vérification de la chute de tension. Compléter les dispositifs de protection contre les contacts indirects.
Section des conducteurs
Calcul des sections de câbles. (Vérifier le bon choix des dispositifs deprotection, la longueur maximale
protégée et la contrainte thermique).
Choix des protections
Déterminer les courants d'emploi pour chaque départ. Choix des dispositifs de protection.
Données réseau
Définir la puissance à transporter.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
30
V. Choix du transformateur :
La justification du choix du transformateur illustré à l'annexe
Une fois la puissance d’utilisation globale calculée on détermine la puissance du Transformateur MT/BT:
𝐒𝐓𝐑 = 𝐒𝐭 * 𝐊𝐞 =275.75*1.2=330.9 kVA
Avec :
 La puissance du transformateur STR=330.9 kVA
 La puissance d’utilisation totale St=275.75 kVA
 Facteur de réserve Ke=1.2
Soit Ke le coefficient au cas où aucune information sur l’extension n’existe, Ke doit compris entre 1.1 et 1.2
il suffit de sélectionner ensuite dans le catalogue constructeur.
Après avoir fait le calcul de la puissance du transformateur. Le transformateur choisi doit avoir une
puissance apparente supérieure ou égale à la puissance d’utilisation (STR) en se référant à l’annexe 1
330.9kVA<400kVA alors le transformateur choisi est 400kVA
VI. Détermination de courants d'emploi pour le disjoncteur général :
On se limitera sur un seul départ, du fait que le principe de calcul est le même pour tous les départs.
 Le courant d’emploi : Ib=
𝑺𝑻𝑹𝑪×𝟏𝟎 𝟑
√𝟑×𝑼
=
𝟒𝟎𝟎×𝟏𝟎 𝟑
√𝟑×𝟒𝟎𝟎
= 577.35 A
Avec :
 La puissance du transformateur choisi STRC= 400 kVA
 La tension nominale U = 400 V
VI.1 Le courant d'emploi pour le départ de pompe :
 La puissance d’une pompe Pp = 185 kW
 La tension nominale : U= 400 V
 Le courant d’emploi : Ib= 323.19 A
VI.2 Le courant d'emploi pour le compresseur :
 La puissance d’une pompe Pp = 3.7 kW
 La tension nominale : U= 400 V
 Le courant d’emploi : Ib= 8.15 A
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
31
VII. Choix des calibres des dispositifs de protection :
Après avoir calculé tous les courants d’emploi, on peut déterminer les calibres des dispositifs de protection. Il suffit de
vérifier la relation : In ≥ 𝐈𝐛
Avec :
In : le courant nominal
Ib : le courant d’emploi
VIII. Calcul des calibres des dispositifs de protection :
Le tableau suivant présent les résultats de calcul effectué pour choisi les calibres des disjoncteurs
Désignation Calibre choisie In(A)
Eclairage intérieur Disjoncteur magnétothermique 6 A
Prise monophasée Disjoncteur magnétothermique 16 A
Prise triphasée Disjoncteur magnétothermique 32 A
Tableau 2 : Détermination des calibres des disjoncteurs
Le tableau suivant présent les résultats de calcul effectué pour choisi les dispositifs de protection
Désignation Courant d’emploi(A) Calibre choisie In(A)
Disjoncteur général 577.35 630 A
Départ Pompe Interrupteur
sectionneur à fusible
323.19 400 A
Contacteur 323.19 330 A
Départ compresseur Disjoncteur 8.15 16 A
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
32
Contacteur 8.15 9 A
Tableau 3: Calcul des calibres des dispositifs de protection
IX. Section des conducteurs :
Les sections des conducteurs sont déterminées à travers le calcul du courant d’emploi maximal des facteurs
de corrections globaux relatifs au mode de pose, et aux conditions d’installation. Dans un conducteur isolé
ou dans un câble parcouru par un courant d’emploi Ib, la section de l’âme conductrice doit satisfaire la
condition suivante :
 Un échauffement normal de l’âme conductrice ne doit pas entrainer la diminution des propriétés des
isolants ni de la gaine.
Cette condition doit prendre en compte des éléments suivants :
 La constitution du câble (type d’isolant)
 Le mode de pose (qui limite le refroidissement du câble)
 La température du milieu ambiant (air ou terre)
 La chute de tension provoquée par le câble
De ces influences découlent des facteurs de corrections K1, K2, K3 qu’il faudra appliquer à l’intensité
dans le câble pour en déduire un courant admissible Iz.
Ce courant admissible est l’intensité maximale, sans protection, que peuvent supporter les conducteurs
en permane sans détériorer l’isolant dans le temps.
Pour obtenir la section minimale des conducteurs, nous vous proposons une méthode (annexe 2) qui
consiste à :
1. Déterminer une méthode de référence désignée par une lettre de sélection qui prend en compte :
 Le mode de pose
 Le type de circuit (monophasé ou triphasé)
2. Déterminer le coefficient K=K1*K2*K3 du circuit considéré qui résume les influences ci-dessous :
 Facteur K1 : influence du mode de pose
 Facteur K2 : influence mutuelle des circuits placés cote à cote
 Facteur K3 : influence de la température selon la nature de l’isolant
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
33
IX.1 Lettre de sélection :
Les fils à l’intérieur de l’armoire seront placés dans des goulottes en PVC alors la lettre de sélection est B.
D’autre part les câbles électriques seront posés soit en caniveaux, soit en chemin de câble Dans des
fourreaux en PVC alors la lettre de sélection est F.
IX.2 Le courant nominal admissible :
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de
disjoncteur) 𝐈𝐳 = 𝐈𝐧.
Avec :
 Iz : est la valeur d’intensité que peut supporter, dans des conditions données, un conducteur sans que
sa température soit supérieure à la valeur spécifiée.
 In : le courant nominal
IX.3 Section de Câble pour un disjoncteur général :
Le tableau suivant représente la Section du câble pour le disjoncteur général :
Câble général
Courant admissible
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant
admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur) 𝐼𝑧
= 𝐼𝑛 = 630𝐴
Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal
Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est F
Facteur de sélection
𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3
Avec : K1 = 1 ; K2 = 0.77 ; K3 = 0.94
Donc K= 0.723
Intensité fictive
On a :Iz’= =
.
= 871.36 A
Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant
équivalent au courant véhiculé par la canalisation
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
34
Section de câble Câble de cuivre de section 630 mm²
Tableau 4 : Section du câble pour le disjoncteur général
IX.4 Section de câble pour la pompe :
Le tableau suivant représente la section du câble pour les électropompes :
Câble général
Courant admissible
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant
admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur)
𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 = 400 A
Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal
Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est F
Facteur de sélection
𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3
Avec : K1 = 1 ; K2 = 0.77 ; K3 = 0.94
Donc K= 0.723
Intensité fictive
On a :Iz’= =
.
=533 A
Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant
équivalent au courant véhiculé par la canalisation
Section de câble Câble de cuivre de section 240mm²
Tableau 5 : section de câble pour la pompe
IX.5 Section de câble pour le compresseur :
Le tableau suivant représente la section du câble pour les électropompes :
Câble général
Courant admissible
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant
admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur)
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
35
𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 = 16 A
Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal
Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B
Facteur de sélection
𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3
Avec : K1 = 1 ; K2 =1 ; K3 = 0.94
Donc K= 0.94
Intensité fictive
On a :Iz’= =
.
=17 A
Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant
équivalent au courant véhiculé par la canalisation
Section de câble Câble de cuivre de section 1.5mm²
Tableau 6 : section de câble pour le compresseur
IX.6 Section de Câble pour la prise de courant monophasé :
Le tableau suivant représente la section du câble pour la prise de courant monophasé :
Câble général
Courant admissible
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant
admissible est égal au courant nominal (calibre de
disjoncteur) 𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 =16 A
Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal
Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B
Facteur de sélection
𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3
Avec : K1 = 1 ; K2 = 1 ; K3 = 0,94
Donc K= 0.94
Intensité fictive
On a :Iz’= =
.
= 17 A
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
36
Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le
courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation
Section de câble Câble de cuivre de section 1.5 mm²
Tableau 7 : section de câble pour la prise de courant monophasé
IX.7 Section de Câble pour la prise de courant triphasé :
Le tableau suivant représente la section du câble pour la prise de courant triphasé :
Câble général
Courant admissible
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant
admissible est égal au courant nominal (calibre de
disjoncteur).𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 =32 A
Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B
Facteur de sélection
𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3
Avec : K1 = 1 ; K2 = 1 ; K3 = 0,94
Donc K= 0.94
Intensité fictive
On a :Iz’= =
.
=34 A
Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le
courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation
Section de câble Câble de cuivre de section 6 mm²
Tableau 8 : section de câble pour la prise de courant triphasé
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
37
IX.8 Section de Câble pour l’éclairage :
Le tableau suivant représente la section du câble pour l’éclairage :
Câble général
Courant admissible
Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant
admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur).𝐼𝑧
= 𝐼𝑛 =10 A
Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B
Facteur de sélection
𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3
Avec : K1 = 1 ; K2 = 1 ; K3 = 0,94
Donc K= 0.94
Intensité fictive
On a :Iz’= =
.
=10.63A
Avec : Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant
équivaut au courant véhiculé par la canalisation
Section de câble Câble de cuivre de section 1.5 mm²
Tableau 9 : section de câble pour l’éclairage
X. Calcul du chute de tension en ligne :
L’impédance d’un câble est faible mais non nul, lorsqu’il est traversé par le courant, il y a eu une chute de
tension entre son origine et son extrémité.
Si la chute de tension est supérieure aux valeurs limites admises. Il y a lieu d’augmenter la section des
conducteurs jusqu’à ce que la chute de tension inférieure aux valeurs prescrites. On se basant sur l’annexe3:
On va déterminer les chutes de tension.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
38
X.1 Chute de tension de câble de transformateur :
La chute de tension dans 100 mètres est 8.4%, sachant que la longueur du câble est 20 mètres
Δ𝐔𝐭 =
Δ ×
=
. ×
=1.68
Avec :
 Δ𝐔𝐭: représente la chute de tension du câble de transformateur
 Δ𝐔c1: La chute de tension dans 100 mètres
 L1 : La longueur du câble =20 m
X.2 Chute de tension d’alimentation des pompes :
La chute de tension dans 100 mètres est 5%, sachant que la longueur du câble est 20 mètres
Δ𝐔1 ==
Δ ×
=
×
=1
Δ𝐔𝐩1 = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔1 =2.68
Avec :
 Δ𝐔𝐩1 : Chute de tension d’alimentation des pompes
 Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur
 Δ𝐔c2: La chute de tension dans 100 mètres
 L2 : La longueur du câble =20 m
La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point
d’utilisation n’excède pas 8 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT.
Δ𝐔𝐩1 ≤ 𝟖% Donc cette chute est acceptable.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
39
X.3 Chute de tension d’alimentation de compresseur :
La chute de tension dans 100 mètres est 5%, sachant que la longueur du câble est 20 mètres
Δ𝐔2 = =
Δ ×
=
×
=1
Δ𝐔𝐩2 = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔2 =2.68
Avec :
 Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur
 Δ𝐔c3: La chute de tension dans 100 mètres
 L3 : La longueur du câble =20 m
 Δ𝐔𝐩2 : Chute de tension d’alimentation de compresseur
La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point
d’utilisation n’excède pas 8 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT.
Δ𝐔𝐩2 ≤ 𝟖% Donc cette chute est acceptable.
X.4 Chute de tension de prise triphasée :
La chute de tension dans 100 mètres est 5 %, sachant que la langueur du câble est 2 mètres
Δ𝐔3 =
Δ ×
=
×
= 0.1
Δ𝐔𝐭𝐫 = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔3 = 1.78
Avec :
 Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur
 Δ𝐔c4: La chute de tension dans 100 mètres
 L4 : La longueur du câble =20 m
 Δ𝐔𝐭𝐫 : Chute de tension de prise triphasée
Δ𝐔𝐭𝐫 ≤ 𝟖% Donc cette chute est acceptable.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
40
X.5 Chute de tension de prise monophasée :
La chute de tension dans 100 mètres est 5 %, sachant que la langueur du câble est 2 mètres
Δ𝐔4 ==
Δ ×
=
×
= 0.1
Δ𝐔m = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔4 = 1.78
Avec :
 Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur
 Δ𝐔c5: La chute de tension dans 100 mètres
 L5 : La longueur du câble =20 m
 Δ𝐔m : Chute de tension de prise monophasée
La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point
d’utilisation n’excède pas 5 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT.
Δ𝐔m ≤ 𝟓% Donc cette chute est acceptable.
X.6 Chute de tension de l’éclairage :
La chute de tension dans 100 mètres est 3 %, sachant que la langueur du câble est 2 mètres
Δ𝐔5 ==
Δ ×
=
×
= 0.06
Δ𝐔L = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔5 = 1.79
Avec :
 Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur
 Δ𝐔c6: La chute de tension dans 100 mètres
 L6 : La longueur du câble =20 m
 Δ𝐔L : Chute de tension de l’éclairage
La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point
d’utilisation n’excède pas 3 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT.
Δ𝐔L ≤ 𝟑% Donc cette chute est acceptable.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
41
XI Calcul du courant de court-circuit Icc :
La détermination des intensités du court-circuit est la base de la conception d’un réseau, et elle nous permet
déterminer :
 La pouvoir de coupure des appareils de protection et le temps de coupure des disjoncteurs,
 La tenue du câble de la canalisation électrique,
 La sécurité de protections,
Pour calculer la valeur de courant de court-circuit on doit calculer tout d’abord les résistances et les
réactances de chaque partie de schéma unifilaire de l’installation on se basant sur l’annexe 4
Le tableau suivant présent les résultats de calcul effectué pour obtenir les résistances et les réactances de
chaque partie de schéma unifilaire de l’installation
Schéma Eléments
Considérés
Résistance R Réactance X
réseau amont
𝑆 𝑐𝑐 = 500 𝑀𝑉𝐴
R1 = 0.1 × ZQ
R1 = 0.035 mΩ
X1 = 0.995 × ZQ
X1 = 0.35 mΩ
Transformateur
𝑆𝑛𝑡 = 400 𝐾𝑉𝐴
𝑈𝐾𝑟 = 4 %
𝑈 = 400 𝑉
𝑃𝑐𝑢 = 4600 𝑊
S = section des conducteurs
en mm2=400 mm2
R2=
× ²×
²
R2=
× ²×
²
R2= 4.6 mΩ
Z2=
× ²
×
X2=√𝑍2 − 𝑅2
Z2=16 mΩ
X2=√16 − 4.6
X2=15.32 mΩ
liaison (câbles)
S = section des conducteurs
en mm2=630 mm2
L : longueur en m de la
canalisation = 20m
𝑝 : résistivité des
conducteurs pour le cuivre
=18.51 mΩ.mm2/m
R3=
×
R3=
. ×
R3=0.58 mΩ
X3 = 0.09 × 𝐿
X3=0.09×20
X3=1.8 mΩ
Disjoncteur R4= 0 mΩ X4= 0 mΩ
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
42
Barre (Cu)
1×63×5 mm²
S = section des conducteurs
en mm2=315 mm2
L : longueur en m de la
canalisation =10m
𝑝 : résistivité des
conducteurs pour le cuivre
=18.51 mΩ.mm2/m
R5=
×
R5=
. ×
R5=0.587 mΩ
X5=0.15×10
X5=1.5 mΩ
Sectionneur à fusible
S = section des conducteurs
en mm2=240 mm2
L : longueur en m de la
canalisation =1.2m
𝑝 : résistivité des
conducteurs pour le cuivre
=18.51 mΩ.mm2/m
R7=
×
R7=
. × .
R7=0.09 mΩ
X7=0.09×1.2
X7=0.1 mΩ
Contacteur
L=1.2m
𝑝 : résistivité des
conducteurs pour le
cuivre =18.51 mΩ.mm2/m
R8=
×
R8=
. × .
R8=0.09 mΩ
X8=0.09×1.2
X8=0.1 mΩ
Démarreur
L=0.2m
R9=
×
R9=
. × .
R9=0.015 mΩ
X9=0.09×0.2
X9=0.018 mΩ
Contacteur
L=0.4m
R10=
×
R10=
. × .
R10=0.03 mΩ
X10=0.09×0.4
X10=0.036 mΩ
Pompe
L=15m
R11=
×
R11=
. ×
R11=1.5 mΩ
X11= 0.09 × 𝐿
X11=1.35 mΩ
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
43
Pour tout point on a : Icc max =
∗ ∗
√ ∗√
Rt et Xt exprimées en mΩ
Avec :
 Un = tension nominale entre phases du transformateur (400 V)
 m = facteur de charge à vide = 1,05
 c = facteur de tension = 1,05
 Rt = Résistance totale de l’installation
 Xt = Réactance totale de l’installation
Résistance Réactance Icc
RT1=R1+R2+R3
RT1=5.21
XT1=X1+X2+X3
XT1=17.47
13.96 kA
Tableau 10 : intensités de court-circuit (kA)
XII. Détermination des courants de court-circuit par ERIFLEX :
Cette méthode consiste à déterminer le courant de court-circuit par le logiciel ERIFLEX de l’ERICO
(Electrical Railway Improvement Company) [5].
ERICO en effet un fabricant de conducteurs pour des connections de puissance en basse tension.
Il rend plus facile la conception des tableaux et armoire électrique.
Ce logiciel permet de déterminer toutes les informations nécessaires sur le type d’installation électrique.
Le logiciel intégré un calculateur pour le guide de choix des composants électrique tels que le calcul de
courant de court-circuit pour le choix du disjoncteur, le calcul de la section des jeux de barre, des barre de
souples pour la liaison jeux de barre et appareil de coupure etc…
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
44
La figure ci-dessous représente le calcul du courant de court-circuit en donnant à ERIFLEX comme
information la puissance du transformateur, le type de transformateur, la tension du réseau au secondaire et
la tension de court-circuit.
Nous avons un transformateur de puissance apparente 400 kVA. La tension d’alimentation est de 400V pour
une chute de tension de 4%, le courant nominal est de 608 A. nous obtenons donc un courant de court-circuit
Icc=14.9 Ka
Figure 20 Détermination du courant court-circuit avec le logiciel ERIFLEX
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
45
XIII. Référence des organes de protection :
 Disjoncteurs :
En se référant sur le guide Schneider Electric donc les disjoncteurs choisis pour chaque départ sont :
Les disjoncteurs
Pouvoir de
Coupure
(PDC)
Le courant
nominal
(en A)
La courbe de
Déclenchement
Référence de
disjoncteur
Disjoncteur général
NSX630F
25kA 630 F LV432877
Disjoncteur différentiel
pour prise de courant
monophasé
4kA 16 C A9F89216
Disjoncteur différentiel
pour prise de courant
triphasé
4kA 32 C A9F89332
Disjoncteur différentiel
pour éclairage intérieur
4kA 10 C A9F89210
Disjoncteur différentiel pour
le compresseur
4kA 16 C A9F8316
Tableau 11 Choix des disjoncteurs
 Contacteurs :
En se référant sur le guide de Schneider Electric donc les contacteurs choisis pour chaque pompe sont :
Les contacteurs Tension
du réseau
Fréquence Puissance Courant
Nominal
Référence de
contacteur
Contacteur
pour
chaque pompe
400 V 50-60HZ 185kW 323.19 A LC1F330E7
Contacteur
pour le
compresseur
400 V 50-60HZ 3.7kW 8.15 LC1D09E7
Tableau 12 : Référence des contacteurs
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
46
 Sectionneur :
En se référant sur le guide de Schneider Electric donc les sectionneurs choisis pour chaque pompe sont :
Les sectionneurs Tension
du réseau
Fréquence Puissance Courant
Nominal
Référence de
contacteur
sectionneur
pour
chaque pompe
400 V 50-60HZ 185kW 323.19 A GS2S4
Tableau 13 : Référence de sectionneur
 Démarreur :
En se référant sur le guide de Schneider Electric donc les démarreurs choisis pour chaque pompe sont :
Démarreur Tension
du réseau
Fréquence Puissance Courant
Nominal
Référence de
contacteur
Démarreur
pour
chaque pompe
400 V 50-60HZ 185Kw 323.19 A ATS22C41Q
Tableau 14 : Référence de démarreur
XIV. Calcul de la puissance du transformateur de commande :
Nous pouvons déterminer les caractéristiques électriques de transformateur de commande grâce aux
tableaux de dimensionnement du transformateur de commande.
Pour le dimensionnement du transformateur de commande, nous devons connaitre la puissance d’appel. Elle
se calcule comme suite :
P appel=0.8 ×(∑Pm+∑Pv +Pa).
Avec :
∑Pm : somme de toutes les puissances de maintien des contacteurs
∑Pv : somme de toutes les puissances résistives (voyants…)
Pa : puissance d’appel du contacteur général.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
47
Le tableau suivant donne les puissances d’appel et de maintient pour les contacteurs et les voyants en se
référant sur le guide de Schneider Electric
N° DESIGNATION
QUANTITE
PUISSANCE VA
APPEL MAINTIENT
1 Contacteur LC1F330E7 4 650 -
2 Contacteur LC1D09E7 2 70 7
3 Voyant 230V 11 - 3
4 Relai miniature
RXM4AB2E7
34 2.1 1.6
5 Relai universel
RUMC3AB1E7
5 3.5 2.3
Tableau 15 : calcul de puissance de transformateur de commande
Donc :
 Pa : puissance d’appel du plus gros conducteur = 650 VA
 ∑ Pv : somme de toutes les puissances résistives = Qv × Mv = 11×3 = 33 VA
Avec :
 Qv : le nombre de voyant
 Mv : la puissance de maintien de voyant
 ∑ Pm : somme de toutes les puissances de maintien des contacteurs=Qc1×Mc1×Qr1×Mr1×Qr2×Mr2
∑ Pm =2×7+34×1.6+5×2.3=79 VA
Avec :
 Qc1 : le nombre de contacteur LC1D09E7
 Mc1 : la puissance de maintien du contacteur LC1D09E7
 Qr1 : le nombre de Relai miniature RXM4AB2E7
 Mr1 : la puissance de maintien du Relai miniature RXM4AB2E7
 Qr2 : le nombre de Relai universel RUMC3AB1E7
 Mr2 : la puissance de maintien du Relai universel RUMC3AB1E7
P appel=0.8× (650+33+79)= 609.6 VA
Une puissance d’appel de 609.6 𝑉𝐴 il suffit, à partir de la puissance d'appel à cos ɸ 0,5 de lire le
dimensionnement dans le tableau suivant :
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
48
Tableau 16 : déterminer le dimensionnement du transformateur
Cos ɸ = 0,5 et 980 VA≥ 609.6 𝑉𝐴
La puissance nominale du transformateur est 400 VA
XV. Enveloppe métallique :
L’enveloppe métallique est l’organe essentiel capable d’assembler tous les éléments électriques et les
protéger de son entourage (humidité poussière…etc.), et même qu’il doit être rigide et non sensible à son
environnement.
Son choix dépend de la nature de l’application, de l’environnement ou évolue le système associé.
Pour cela il faut bien définir l’indice de protection [6].
XVI. Indice de protection :
L’indice de protection IP est donné par la norme CEI 60529, qui permet de classer le niveau de protection
qu’offre un matériau face aux intrusions solides et/ou liquide. Il est noté IP’A’’B’.
A est un chiffre, il représente la protection contre les corps solides et B est un chiffre, il représente la
protection contre les corps liquides tel que illustré dans l’annexe 8
Notre armoire doit être protégée contre les poussières et tout dépôt nuisible, elle doit également être
protégée contre les projections d’eau de toutes les directions. Ainsi, l’indice de protection garantissant la
sureté de notre armoire est l’IP 54.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
49
XVII. Choix de jeux de barres :
Le choix de jeux de barres est effectué grâce au logiciel ERIFLEX [5], ces jeux de barres doivent supporter
un courant de 630 A pour un indice de protection IP54.
Nous aurons des jeux de barres perforés de dimensions 63 mm de hauteur sur 5 mm de profondeur. Ils
peuvent supporter jusqu’à 700A.
Figure 21 : Détermination des dimensions des jeux de barres avec ERIFLEX
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
50
XVIII. Choix de barres souples :
Le choix des barres souples se fait également via le logiciel ERIFLEX. Ces barres doivent pouvoir supporter
une intensité de courant de 630 A avec un indice de protection IP 54 a température de 35°C.
Figure 22 : Détermination des barres souples avec ERIFLEX
Nous obtenons alors une barre souple de hauteurs 32mm et de profondeur 8 mm.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
51
XIX. Choix des barres de support :
Toujours à l’aide du logiciel ERIFLEX, ces barres doivent supporter le courant de court-circuit déterminé
plus haut, soit Icc=14.9kA.
Elles servent également à fixer le disjoncteur général.
Nous obtenons alors une barre de largeur 63 mm, de longueur 3000mm, et d’épaisseur 5 mm, l’entraxe qui
est la distance entre deux supports est de 666 mm
Figure 23 : Dimensionnement du support des jeux de barres.
XX. Conclusion :
Dans ce chapitre nous avons calculé les courants nominaux et les courants de court-circuit pour déterminer
et justifier le choix des appareils de protection, nous avons dimensionné les câbles et nous avons vérifié la
chute de tension et les différents éléments d’une installation électrique qui peuvent être installé dans une
armoire électrique dédiée à une station de pompage.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
52
Chapitre 3 :
Réalisation d’un
système de contrôle
de température
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
53
I. Introduction :
Aujourd’hui, l'électronique est de plus en plus remplacée par de l'électronique programmé qui se base sur les
cartes électroniques qui possèdent des plateformes basées sur des microcontrôleurs. Tous ces outils prennent
en charge les détails compliqués de la programmation et les intègrent dans une présentation facile à utiliser.
De la même façon, le système Arduino simplifie la façon de travailler avec les microcontrôleurs tout en
offrant à personnes intéressées plusieurs avantages
Dans ce cadre , viennent de s’inscrire les travaux réalisés dans ce chapitre qui porte sur la réalisation d’une
carte exécutant une action entre un smart phone et une carte Arduino à fin d’afficher la température au sein
d’une armoire électrique ainsi qu’une description des différents bloques de celle-ci.
II. Principe de fonctionnement :
L'Arduino (l’élément central) va périodiquement prendre les mesures relevées par le capteur (température).le
programme va écrire ces mesures dans le moniteur série et qui va afficher dans une application à l’aide du
module Bluetooth HC-06.
Figure 24 : schéma du montage
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
54
III. PRESENTATION DE LA PARTIE MATERIELLE :
Nous présentons en premier temps les différents cartes Arduino utilisés pour la commande de divers
systèmes. Ensuite, on donne les différents composants du système, tel que le Capteur de la Température et
d’Humidité DHT11, le module Bluetooth et la carte Arduino UNO.
III.1 Carte Arduino :
Arduino est un circuit imprimé en matériel libre (dont les plans de la carte elle-même sont publiés en licence
libre mais dont certains composants sur la carte, comme le microcontrôleur par exemple, ne sont pas en
licence libre) sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut être programmé pour analyser et produire des
signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses comme la domotique (le contrôle des
appareils domestiques, éclairage, chauffage…), le pilotage d'un robot, etc [7].
Figure 25 : exemples des cartes Arduino
C’est une plate-forme de prototypage d'objets interactifs à usage créatif constituée d'une carte électronique et
d'un environnement de programmation, Cet environnement matériel et logiciel permet à l'utilisateur de
formuler ses projets par l'expérimentation directe avec l'aide de nombreuses ressources disponibles en ligne.
La carte Arduino repose sur un circuit intégré (un mini-ordinateur appelé également microcontrôleur)
associée à des entrées et sorties qui permettent à l'utilisateur de brancher différents types d'éléments externes
:
 Côté entrées, des capteurs qui collectent des informations sur leur environnement comme la
variation de température via une sonde thermique, le mouvement via un détecteur de présence ou un
accéléromètre, le contact via un bouton-poussoir, etc.
 Côté sorties, des actionneurs qui agissent sur le monde physique telle une petite lampe qui produit
de la lumière, un moteur qui actionne un bras articulé, etc.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
55
III.1.1 Arduino UNO :
La plateforme Arduino se présente sur plusieurs séries à savoir : Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino
Lilypad, Arduino DUE, Arduino Méga 2560 etc.
Parmi ces types, nous avons choisi une carte Arduino UNO (carte Basique). L'intérêt principal de cette carte
est de faciliter la mise en œuvre d’une telle commande qui sera détaillée par la suite.
La carte Arduino uno est la première version stable de carte Arduino. Elle possède toutes les fonctionnalités
d’un microcontrôleur classique en plus de sa simplicité d’utilisation.
Elle utilise une puce ATmega328P cadencée à 16 Mhz. Elle possède 32ko de mémoire flash destinée à
recevoir le programme, 2ko de SRAM (mémoire vive) et 1 ko d’EEPROM (mémoire morte destinée aux
données) [8].
Elle offre 14 pins (broches) d’entrée/sortie numérique (donnée acceptée 0 et 1) dont 6 pouvant générer des
PWM (Pulse width Modulation).
Elle permet aussi de mesurer des grandeurs analogiques grâce à ces 6 entrées analogiques. Chaque broche
est capable de délivré un courant de 40 mA pour une tension de 5V.
Cette carte Arduino peut aussi s’alimenter et communiquer avec un ordinateur grâce à son port USB. On
peut aussi l’alimenter avec une alimentation comprise en 7V et 12V grâce à son connecteur Power Jack [7].
Figure 26 : Description d’une carte Arduino uno
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
56
III.1.2 Pourquoi Arduino UNO :
Il y a de nombreuses cartes électroniques qui possèdent des plateformes basées sur des microcontrôleurs
disponibles pour l'électronique programmée. Tous ces outils prennent en charge les détails compliqués de la
programmation et les intègrent dans une présentation facile à utiliser.
De la même façon, le système Arduino simplifie la façon de travailler avec les microcontrôleurs tout en
offrant à personnes intéressées plusieurs avantages cités comme suit:
 Le prix (réduits) : les cartes Arduino sont relativement peu coûteuses comparativement aux autres
plates-formes. La moins chère des versions du module Arduino c'est la version UNO sa coûte 19.50
Euro.
 Multi plateforme : le logiciel Arduino, écrit en JAVA, tourne sous les systèmes d'exploitation
Windows, Macintosh et Linux. La plupart des systèmes à microcontrôleurs sont limités à Windows.
 Un environnement de programmation clair et simple : l'environnement de programmation
Arduino (le logiciel Arduino IDE) est facile à utiliser pour les débutants, tout en étant assez flexible
pour que les utilisateurs avancés puissent en tirer profit également.
 Logiciel Open Source et extensible : le logiciel Arduino et le langage Arduino sont publiés sous
licence open source, disponible pour être complété par des programmateurs expérimentés. Le logiciel
de programmation des modules Arduino est une application JAVA multi plateformes (fonctionnant
sur tout système d'exploitation), servant d'éditeur de code et de compilateur, et qui peut transférer le
programme au travers de la liaison série (RS232, Bluetooth ou USB selon le module).
 Matériel Open source et extensible : les cartes Arduino sont basées sur les Microcontrôleurs Atmel
ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA 328, les schémas des modules sont publiés sous une licence
créative Commons, et les concepteurs des circuits expérimentés peuvent réaliser leur propre version
des cartes Arduino, en les complétant et en les améliorant. Même les utilisateurs relativement
inexpérimentés peuvent fabriquer la version sur plaque d'essai de la carte Arduino, dont le but est de
comprendre comment elle fonctionne pour économiser le coût [9].
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
57
III.1.3 Synthèse des Caractéristiques :
Microcontrôleur ATmega328P
Tension de fonctionnement 5V
Tension d'alimentation
(recommandée)
7-12V
Tension d'alimentation (limites) 6-20V
Broches E/S numériques 14 (dont 6 disposent d’une sortie PWM)
Broches d’entrées analogiques 6
Intensité maxi disponible par broche
E/S (5V)
20 mA
Intensité maxi disponible pour la
sortie 3.3V
50 mA
Mémoire Programme Flash 32KB (dont 0.5 KB sont utilisés par le
bootloader)
Mémoire SRAM (mémoire volatile) 2KB
Mémoire EEPROM (mémoire non
volatile)
1 KB
Vitesse d'horloge 16MHz
Tableau 17 : Caractéristiques de la Carte ARDUINO UNO
III.2 Les Capteurs :
Un capteur est un organe de prélèvement des informations qui élabore à partir d'une grandeur physique, une
autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique).
Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande.
On a intégré dans notre système un sous-système d’acquisition de température avec le capteur de
température DHT11
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
58
III.2.1 Capteur d’humidité et de température DHT11 :
Le capteur d’humidité et de température DHT11 est très rependu dans le contrôle de climatisation, il est
constitué d’un capteur de température à base de NTC et d’un capteur d’humidité résistif, un microcontrôleur
s’occupe de faire les mesures, les convertir et de les transmettre.
Il s’interface grâce à un protocole semblable à 1Wire sur 1 seul fil de donné, une librairie pour Arduino est
disponible, il est possible de déporter le capteur jusqu’à 20 m.
Figure 27 : Capteur de température et d'humidité DHT11
Cette température acquise va être renvoyée vers l’utilisateur sur l’application sous Smart Phone ou son
ordinateur d’une manière automatique.
 Caractéristiques :
 Alimentation : +5V (3.5 - 5.5V)
 Température : de 0 à 50°C, précision : +/- 2°C
 Humidité : de 20 à 96% RH, précision +/- 5% RH
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
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59
 Schéma de branchement du DHT11 avec ARDUINO:
La figure suivante montre le schéma de branchement entre le capteur DHT11 avec la carte Arduino.
Figure 28 : Schéma de branchement du Capteur DHT11 avec ARDUINO
Avant d'envoyer le code sur Arduino, il nous faut la librairie DHT qui vous permet d'utiliser le capteur
DHT11 sur Arduino.
III.3 Communication sans fil avec Bluetooth :
La technologie Bluetooth est beaucoup répandue dans le monde des télécommunications et dans les
appareils sans fil. Depuis quelque année, cette technologie a subie plusieurs modifications et améliorations
afin de percer le marché du monde industriel.
Cette technologie retint l’attention, car elle possède une excellente portée, une bonne vitesse de transmission
et plusieurs autres avantages.
La recherche n’a pas été très complexe, car l’information était facilement ainsi que le support technique des
exemples de programmation et des documents possédant les commandes de programmation entre autres sont
facilement accessible, La simplicité des commandes et le support (documentation et accès à des
professionnels) sont de très gros avantages.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
60
III.3.1 Présentation du module Bluetooth HC-06 :
C'est un module Bluetooth à utiliser avec n'importe quel microcontrôleur. Il utilise le protocole UART pour
faciliter l'envoi et la réception de données sans fil. Le module HC-06(Figure 29) est un appareil esclave
uniquement. Cela signifie qu'il peut se connecter à la plupart des téléphones et des ordinateurs avec
Bluetooth, mais il ne peut pas se connecter à d'autres périphériques esclaves uniquement tels que les claviers
et autres modules HC-06. Pour se connecter à d'autres appareils esclaves, un module maître serait
nécessaire, comme la version HC-05 qui peut faire à la fois maître et esclave.
Figure 29 : module Bluetooth HC-06
 Caractéristiques :
 Vitesse de transmission série par défaut est 9600baud.
 Il marche avec 3V et 5V, mais il faut faire attention car certains ont eu des soucis avec une tension
de 5V.

 Il fait 9g environ

 Dimensions : 4.4 cm x 1.6 cm x 0.7 cm
 Fonctionnement :
 Ce module utilise l'interface Série (Tx/Rx) pour l'envoie et la réception des données.
 Le module marche en mode esclave uniquement son nom par défaut est linvor, il peut être changé
.
 Le mot de passe pour lier le module est '1234'
 Une fois le module est connecté via une liaison série, il envoie par Protocol Bluetooth tout ce qu'on
lui donne, et vis-versa.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
61
 Brochage avec ARDUINO
La figure suivante montre le schéma de branchement de module bluetooth et la carte Arduino.
Figure 30: Schéma de branchement du module Bluetooth avec Arduino
IV. PRESENTATION DE LA PARTIE LOGICIELLE :
Dans cette partie, on va repérer les différents logiciels utilisés dans notre projet.
IV.1 Plateforme de programmation Arduino :
 Présentation :
L’interface de l’IDE Arduino est plutôt simple, il offre une interface minimale et épurée pour développer un
programme sur les cartes Arduino. Il est doté d’un éditeur de code avec coloration syntaxique et d’une
barre d’outils rapide.
Ce sont les deux éléments les plus importants de l’interface, c’est ceux que l’on utilise le plus souvent. On
retrouve aussi une barre de menus, plus classique qui est utilisé pour accéder aux fonctions avancées de
l’IDE. Enfin, une console affichant les résultats de la compilation du code source, des opérations sur la
carte, etc.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
62
Le langage Arduino est inspiré de plusieurs langages. On retrouve notamment des similarités avec le C, le
C++, le Java et le Processing. Le langage impose une structure particulière typique de l’informatique
embarquée.
 La fonction « setup » contiendra toutes les opérations nécessaires à la configuration de la carte
(directions des entrées sorties, débits de communications série, etc.).
 La fonction « loop » elle, est exécutée en boucle après l’exécution de la fonction setup. Elle
continuera de boucler tant que la carte n’est pas mise hors tension, redémarrée (par le bouton reset).
Cette boucle est absolument nécessaire sur les microcontrôleurs étant donné qu’ils n’ont pas de
système d’exploitation.
En effet, si l’on omettait cette boucle, à la fin du code produit, il sera impossible de reprendre la main sur la
carte Arduino qui exécuterait alors du code aléatoire.
 l’environnement de la programmation :
Le logiciel de programmation de la carte Arduino sert d'éditeur de code (langage proche du C). Une fois, le
programme tapé ou modifié au clavier, il sera transféré et mémorisé dans la carte à travers de la liaison USB.
Le câble USB alimente à la fois en énergie la carte et transporte aussi l'information ce programme appelé
IDE Arduino.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
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63
 Structure générale du programme (IDE Arduino) :
Comme n’importe quel langage de programmation, une interface souple et simple est exécutable sur
n’importe quel système d’exploitation Arduino basé sur la programmation en C.
La figure suivante représente une structure générale du programme arduino IDE :
Figure 31: Structure générale du programme (IDE Arduino)
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64
 Code Arduino :
La figure suivante représente le schéma du programme en Arduino pour faire leurs simulations.
Figure 32 : schéma du programme du système
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65
IV.2 App BlueCore pour Android
App BlueCore est une application gratuit fourni par Danny van den Brande
Cette application nous va servir de lire n'importe quel texte ou valeur du moniteur série à votre téléphone
Android
Figure 33 : logo de l’application BlueCore
L'application va tout simplement lit le texte écrit sur le moniteur série Arduino et l'affiche à l'aide du module
Bluetooth HC-06.
Vous n'avez pas besoin de configurer quoi que ce soit dans le code Arduino pour vous connecter à l'APP, il
vous suffit de connecter le module Bluetooth aux broches TX & RX sur Arduino, télécharger n'importe quel
code et l'application doit afficher la valeur ou le texte dans le moniteur série.
V. La réalisation virtuelle « PORTEUS » :
V.1 Proteus ISIS
Les premiers tests de simulation du système de contrôle de température se fait sur Proteus ISIS, le logiciel
fameux des simulations des montages électroniques.
C’est un logiciel conçu par Labcenter Electroniques qui permet de dessiner des schémas électroniques, de
les simuler et de réaliser le circuit imprimé correspondant [10].
En plus de sa capacité de simuler des montages à base de microcontrôleur, il permet davantage de donner
une idée sur la réalisation matérielle et la conception des circuits imprimés.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
66
Ce dernier nous permet de schématiser notre carte électrique et la simuler virtuellement.
La figure suivante montre la simulation du système sous Proteus :
Figure 34 : le système réalisé sous ISIS-PORTEUS
Ce logiciel a la possibilité d’emporter même des codes hexadécimaux pour les réalisations qui contiennent
des composants programmables ou des cartes programmables « Arduino » comme dans notre réalisation.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
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67
La figure suivante montre comment insérer les codes hexadécimaux pour les réalisations les composants
programmables ou les cartes programmables « Arduino » dans le logiciel PROTEUS :
Figure 35 : l’importation des codes hexadécimaux sous Proteus
La simulation de notre dispositif sous ISIS prouve sa validation.
VI. Conclusion
Dans ce chapitre on a achevé un objectif qui consiste à réaliser une carte électrique capable d’exécuter une
action entre un smart phone et une carte d’interfaçage (Arduino) pour afficher la température de l'armoire
électrique mesurée sur le smart phone en expliquant les différents bloques de sa construction.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
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68
Conclusion générale
L'électricité industriel et l’automatisme reste toujours un enjeu important et un besoin imminent au niveau
industriel au sein des entreprises, ce qui nécessite des connaissances importantes en matière d'électricité et
l’informatique industrielle et réseaux.
Dans le cadre de notre projet de fin d’étude à SOTECA Electric, nous étions amenés à faire une Etude et
dimensionnement d'une armoire électrique pour la station de pompage d’AGEREB avec la mise en place
d'un système de contrôle de température.
Au début on a donné une présentation des équipements de l’armoire électrique et du cahier des charges.
Ensuite une étude théorique est effectuée dans le respect des règles et des normes en vigueur. Dans cette
partie, le bilan de puissance a été établi et les différents éléments électriques constituants l’armoire
électrique ont été convenablement dimensionnés. Finalement, la dernière partie consiste à la réalisation d’un
système de contrôle de température à base d’arduino. Les schémas électriques des circuits de puissances et
de commandes et de signalisation ont été également tracés par le logiciel Autocad.
En effet, ce stage nous a permis de bien se familiariser avec la plupart des points concernant la conception et
la réalisation des armoires électriques.
Nous tenons à signaler que ce stage été très bénéfique pour notre expérience professionnelle qui s’est
enrichie considérablement dans le domaine de l'électricité et l'informatique industriel et surtout en ce qui
concerne la manipulation des outils de travail, c’était une occasion fructueuse qui a fortement enrichi notre
acquis académique et théorique.
Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de
pompage
69
Bibliothèque
[1] www.web-libre.org/dossiers/armoire-electrique,9300.html
[2] Schneider Electrique, catalogue distribution électrique 2012
[3] Guide installation électrique 2010
[4] Schneider Electric, guide d’installation électrique 2010
[5] www.erico.com/eriflex/
[6] Schneider Electric, Compléments techniques distribution électrique BT et HTA – 2012
[7] www.generationrobots.com/fr/152-arduino
[8] C. Tavernier, « Arduino applications avancées ». Version Dunod
[9] X. HINAULT. www.mon-club-elec.fr.
[10] www.labcenter.com/
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70
ANNEXE
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71
Annexe 1 : choix du transformateur
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72
Annexe 2 : Section de câble
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73
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74
Annexe 3 : Chute de tension
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pompage
75
Annexe 4 : Courant de court-circuit
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76
Annexe 5 : Choix des équipements
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77
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78
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79
Annexe 6 : Choix Du démarreur
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80
Annexe 7 : Choix Du contacteur
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81
Annexe 8 : Indice de protection
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82
Annexe 9 :
Documentation Technique
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Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage

  • 1. PROJET DE FIN D’ETUDES Effectué à SOTECA En vue de l’obtention du diplôme de Intitulé Elaboré par : CHEKIR OUSSAMA ELEUCHI MOHAMED AMINE Soutenu le 03/07/2018 à 08:30 à la salle SC10 devant le Jury : Président : Saber DAKHLI Rapporteur : Noura AYADI Encadrant ISGIS : BEN SALEM Fatma Co-Encadrant ISGIS : Encadrant Prof : Awled Ali Salem Année Universitaire 2017-2018 MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DE SFAX INSTITUT SUPERIEUR DE GESTION INDUSTRIELLE DE SFAX Service des stages ‫العالي‬‫التعليم‬‫وزارة‬‫العلمي‬‫البحث‬‫و‬ ‫ـاقس‬‫ف‬‫ص‬ ‫جامعة‬ ‫الصناعي‬‫للتصرف‬ ‫العالي‬‫المعهد‬‫ـا‬‫ف‬‫بص‬‫قس‬LA-EEA-3-18-21 Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage LICENCE APPLIQUÉE EN ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE ET AUTOMATIQUE : ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE ET AUTOMATIQUE
  • 2. Dédicaces Je dédie ce modeste travail A celle qui m’a appris les sens du travail et de la responsabilité, Ma très chère mère Amel A la plus tendre des mères pour ces sacrifices qui sont inoubliables Et pour tout ce qu’elle a fait pour mon éducation, Je lui dédie ce travail en témoignage De ma grande affectation Que dieu lui procure santé, bonheur et longue vie. A mon très cher père Slim Et son soutien moral Je leur souhaite un avenir radieux avec beaucoup de succès et de bonheur. A mes deux chères sœurs Ameni & Ikram A mes adorables amis Je leur souhaite une vie pleine de bonheur, de joie et de succès Oussama Chkir
  • 3. Dédicaces Du profond de mon cœur, je dédie ce travail à tous ceux qui me sont chers, A MES CHERS PARENTS Que ce travail soit l’expression de ma reconnaissance pour vos sacrifices consentis, votre soutien moral et matériel que vous n’avez cessé de prodiguer. Vous avez tout fait pour mon bonheur et ma réussite. Que dieu vous préserve en bonne santé et vous accorde une longue vie. A MES SŒURS Vous étiez toujours présentes pour m’aider et m’encourager. Sachiez que vous serez toujours dans mon cœur. A MA CHERE FIANCEE Pour l'amour et le respect qu’elle me porte, pour son aide, son encouragement et sa disponibilité. A tous mes amis qui n’ont cessé de m’encourager et de me soutenir A TOUS MES AMIS… Mohamed Amine
  • 4. Remerciement Nous adressons à travers ce rapport un message de sincères remerciements à toute l’équipe enseignante à ISGI de Sfax et toute l’équipe de maintenance de SOTECA électrique pour leur effort et leur bienveillance. Nous remercions Mr. Ridha Ben Aoun, le chef atelier et notre encadreur qui nous a donné l’opportunité de bénéficier de sa large expérience Un remerciement spécial à Mme. Fatma Ben Salem maitre de conférences à l’ISGIS et notre encadreur à l’ISGI de Sfax pour ses conseils, ses rigoureuses directives et son sens professionnel Nous remerciement également Mr. Salem Awled Ali pour leur support et encouragement Un remerciement amical et spécial à tous les membres de l’atelier de l’entreprise. Nous adressons nos sincères remerciements aux membres du jury pour nous avoir honorés en acceptant d’évaluer notre travail. Finalement, nous adressons nos remerciements à l’ISGI de Sfax.
  • 5. Sommaire Chapitre 1 : Présentation de la société, description de sujet et définition des différents composants de l’armoire électrique...................................................................................... 11 I. Introduction :.................................................................................................................... 12 II. Présentation du SOTECA................................................................................................. 12 II.1 Historique .................................................................................................................. 12 II.2 Objectif ...................................................................................................................... 12 II.3 Mission ...................................................................................................................... 13 II.4 Bureau d’étude........................................................................................................... 13 II.5 Zone 1 : pré câblages................................................................................................. 13 II.6 Zone 2, 3 et 4: câblage des armoires ......................................................................... 13 II.7 Zone 5 : essais............................................................................................................ 13 II.8 Zone 6 et 7 : emballage et produit fin........................................................................ 13 III. Définition du sujet de PFE ................................................................................................. 14 III.1. But ........................................................................................................................... 14 III.2 Cahier des charges.................................................................................................... 14 IV. Description de l’armoire électrique.................................................................................... 14 V. Description et rôle d’une station de pompage..................................................................... 15 VI. Les composants d’une armoire électrique.......................................................................... 15 VII Régime du neutre :............................................................................................................. 23 VII.1 Généralités :............................................................................................................ 23 VII.2 Les trois régimes de neutre :................................................................................... 23 VIII. Conclusion :..................................................................................................................... 25 Chapitre 2 : .............................................................................................................................. 26 Analyse en puissance et dimensionnement de l’armoire électrique................................. 26 I. Introduction :.................................................................................................................... 27 II. Coefficients d’évaluation de la puissance ........................................................................ 27 II.1 Facteur d’utilisation Ku............................................................................................. 27 II.2 Facteur de simultanéité Ks ........................................................................................ 27 III. Bilan de puissance......................................................................................................... 28 IV. Méthodologie de dimensionnement d'une installation électrique :.................................... 29 V. Choix du transformateur :.................................................................................................... 30 VI. Détermination de courants d'emploi pour le disjoncteur général :..................................... 30 VI.1 Le courant d'emploi pour le départ de pompe :........................................................ 30 VI.2 Le courant d'emploi pour le compresseur : .............................................................. 30 VII. Choix des calibres des dispositifs de protection :............................................................. 31 VIII. Calcul des calibres des dispositifs de protection :........................................................... 31
  • 6. IX. Section des conducteurs :................................................................................................... 32 IX.1 Lettre de sélection :................................................................................................. 33 IX.2 Le courant nominal admissible : .............................................................................. 33 IX.3 Section de Câble pour un disjoncteur général :........................................................ 33 IX.4 Section de câble pour la pompe : ............................................................................. 34 IX.5 Section de câble pour le compresseur :.................................................................... 34 IX.6 Section de Câble pour la prise de courant monophasé :........................................... 35 IX.7 Section de Câble pour la prise de courant triphasé :................................................ 36 IX.8 Section de Câble pour l'éclairage:............................................................................ 37 X. Calcul du chute de tension en ligne..................................................................................... 37 X.1 Chute de tension de câble de transformateur : .......................................................... 38 X.2 Chute de tension d’alimentation des pompes :.......................................................... 38 X.3 Chute de tension d’alimentation de compresseur :.................................................... 39 X.4 Chute de tension de prise triphasée :......................................................................... 39 X.5 Chute de tension de prise monophasée : ................................................................... 40 X.6 Chute de tension de l’éclairage : ............................................................................... 40 XI Calcul du courant de court-circuit Icc :............................................................................... 41 XII. Détermination des courants de court-circuit par ERIFLEX : ........................................... 43 XIII. Référence des organes de protection :............................................................................. 45 XIV. Calcul de la puissance du transformateur de commande : .............................................. 46 XV. Enveloppe métallique :.................................................................................................... 48 XVI. Indice de protection :....................................................................................................... 48 XVII. Choix de jeux de barres : ............................................................................................... 49 XVIII. Choix de barres souples :.............................................................................................. 50 XIX. Choix des barres de support :.......................................................................................... 51 XX. Conclusion :...................................................................................................................... 51 Chapitre 3 : Réalisation d’un système de contrôle de température ................................... 52 I. Introduction :......................................................................................................................... 53 II. Principe de fonctionnement :............................................................................................... 53 III. PRESENTATION DE LA PARTIE MATERIELLE : ...................................................... 54 III.1 Carte Arduino :......................................................................................................... 54 III.1.1 Arduino UNO :...................................................................................................... 55 III.1.2 Pourquoi Arduino UNO : ...................................................................................... 56 III.1.3 Synthèse des Caractéristiques : ............................................................................. 57 III.2 Les Capteurs :........................................................................................................... 57 III.2.1 Capteur d’humidité et de température DHT11 :.................................................... 58 III.3 Communication sans fil avec Bluetooth : ................................................................ 59
  • 7. III.3.1 Présentation du module Bluetooth HC-06 : .......................................................... 60 IV. PRESENTATION DE LA PARTIE LOGICIELLE :........................................................ 61 IV.1 Plateforme de programmation Arduino : ................................................................. 61 IV.2 App BlueCore pour Android.................................................................................... 65 App BlueCore est une application gratuit fourni par Danny van den Brande.......................... 65 V. La réalisation virtuelle « PORTEUS » :.............................................................................. 65 V.1 Proteus ISIS............................................................................................................... 65 VI. Conclusion ......................................................................................................................... 67
  • 8. Liste des figures Figure 1 SOTECA électrique ................................................................................................... 12 Figure 2 Exemple d’un disjoncteur .......................................................................................... 15 Figure 3 : Différents types des sectionneurs ............................................................................ 16 Figure 4 : Différents types de fusibles...................................................................................... 17 Figure 5 Exemple d’un contacteur ........................................................................................... 17 Figure 6 Relai thermique.......................................................................................................... 18 Figure 7 Les jeux de barres ...................................................................................................... 18 Figure 8 Exemple d’un répartiteur ........................................................................................... 19 Figure 9 Câble multiconducteur............................................................................................... 19 Figure 10 Différents types de boutons poussoirs ..................................................................... 20 Figure 11 Différents types de voyants...................................................................................... 20 Figure 12 Exemple d’un ventilateur......................................................................................... 21 Figure 13 Différents types de borniers..................................................................................... 21 Figure 14 Démarreur progressif Altistart 22............................................................................ 22 Figure 15 Régime TT ............................................................................................................... 24 Figure 16 Régime TN-C........................................................................................................... 24 Figure 17 Régime TN-S ........................................................................................................... 25 Figure 18 Régime IT ................................................................................................................ 25 Figure 19 : Méthodologie de choix d’une canalisation et de son dispositif............................. 29 Figure 20 Détermination du courant court-circuit avec le logiciel ERIFLEX......................... 44 Figure 21 : Détermination des dimensions des jeux de barres avec ERIFLEX ...................... 49 Figure 22 : Détermination des barres souples avec ERIFLEX ................................................ 50 Figure 23 : Dimensionnement du support des jeux de barres. ................................................. 51 Figure 24 : schéma du montage................................................................................................ 53 Figure 25 : exemples des cartes Arduino ................................................................................. 54 Figure 26 : Description d’une carte Arduino uno..................................................................... 55 Figure 27 : Capteur de température et d'humidité DHT11....................................................... 58 Figure 28 : Schéma de branchement du Capteur DHT11 avec ARDUINO............................. 59 Figure 29 : module Bluetooth HC-06....................................................................................... 60 Figure 30: Schéma de branchement du module Bluetooth avec Arduino................................ 61 Figure 31: Structure générale du programme (IDE Arduino).................................................. 63 Figure 32 : schéma du programme du système........................................................................ 64 Figure 33 : logo de l’application BlueCore.............................................................................. 65 Figure 34 : le système réalisé sous ISIS-PORTEUS................................................................ 66 Figure 35 : l’importation des codes hexadécimaux sous Proteus............................................. 67
  • 9. Liste des tableaux Tableau 1 Bilan de puissance................................................................................................... 28 Tableau 2 : Détermination des calibres des disjoncteurs ................................................... 31 Tableau 3: Calcul des calibres des dispositifs de protection.................................................... 32 Tableau 4 : Section du câble pour le disjoncteur général................................................... 34 Tableau 5 : section de câble pour la pompe......................................................................... 34 Tableau 6 : section de câble pour le compresseur............................................................... 35 Tableau 7 : section de câble pour la prise de courant monophasé .................................... 36 Tableau 8 : section de câble pour la prise de courant triphasé.......................................... 36 Tableau 9 : section de câble pour l’éclairage....................................................................... 37 Tableau 10 : intensités de court-circuit (kA) ....................................................................... 43 Tableau 11 Choix des disjoncteurs ....................................................................................... 45 Tableau 12 : Référence des contacteurs ................................................................................... 45 Tableau 13 : Référence de sectionneur..................................................................................... 46 Tableau 14 : Référence de démarreur....................................................................................... 46 Tableau 15 : calcul de puissance de transformateur de commande ......................................... 47 Tableau 16 : déterminer le dimensionnement du transformateur............................................. 48 Tableau 17 : Caractéristiques de la Carte ARDUINO UNO.................................................... 57
  • 10. Introduction générale Les réseaux électriques sont conçus de manière à satisfaire toutes les demandes suivant les niveaux de tensions, la puissance demandée et la sureté d'alimentation requise. Les réseaux de transport et les réseaux de réparation, sont utilisés pour le transport ou la réparation de l'énergie électrique captée des centrales de production. Les sites qui demandent une grande quantité d'énergie électrique sont connectes sur ce type de réseaux. Les réseaux de distribution moyenne tension sont conçus pour la même fonction mais a une échelle plus petite. Ils transportent et distribuent l'énergie électrique dans les centres villes, mais peuvent aussi connecter certaines zones industrielles en dérivation qui demandent une tension moyenne. Les réseaux basse tension, ont une échelle plus petite que ceux des réseaux moyennes tension, ils sont utilisés pour les petites demandes d'énergie, les plus souvent pour les petites industries, l'habitation, les établissements scolaires, les particuliers en général. Les niveaux de tension correspondant aux différents réseaux sont:  THT, très haute tension, supérieure a 200kV,  HTB, très haute tension, entre 35 et 200kV,  BT, basse tension, inferieure a 1kV. L'électricité étant la plus-value voulue de tous, sa production, son transport, sa distribution et les opérations sur l'environnement qui la conduise sont d'une importance capitale. La SOTECA Electric, entreprise des travaux électriques, est un lieu par excellence ou pourront être traites les études, la conception et la réalisation des armoires électriques ainsi que des systèmes automatiques sur le réseau électrique, des postes de transformation d'interconnexion, des câbles conducteurs et tout ce qui va avec son principal produit destine a une grande clientèle, il s'agit bien les armoires électriques. Dans ce cadre vient de s’inscrire le travail de notre projet de fin d’études qui porte sur l’étude, le dimensionnement et le câblage d'une armoire électrique pour une station de pompage. Pour répondre à cette demande, nous allons présenter les caractéristiques électriques de l’armoire, tout en passant par le calcul du bilan de puissance, le dimensionnement du transformateur, le choix des sections des câbles, le calcul des courants de court-circuit et le choix des jeux de barres. Notre mémoire comporte trois chapitres, le premier chapitre porte sur la présentation de la société et l'armoire électrique, le deuxième chapitre est concerné aux calculs des paramètres mis en jeux et le troisième chapitre est destiné à la réalisation d’un système de contrôle de température de l’armoire afin de garantir sa protection.
  • 11. Chapitre 1 : Présentation de la société, description de sujet et définition des différents composants de l’armoire électrique
  • 12. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 12 I. Introduction : Dans ce chapitre, nous allons présenter l’entreprise, définir les différents composants de l’armoire électrique, ainsi que les différents régimes de terre pour la sécurité des personnes et du matériel II. Présentation du SOTECA II.1 Historique SOTECA Electric est une société Tunisienne qui appartient au groupe HAKIM fondée en 1994, au Capital de 1800 000 DT et qui intervient dans la réalisation des travaux électriques, Grâce au dynamisme et à la compétence de son équipe elle est actuellement recommandée par plusieurs pays tel que la France, la Lybie, l’Algérie...etc. Elle situé à Sfax, et plus précisément rocade Km4 entre Teniour et Kaied Med. Figure 1 SOTECA électrique II.2 Objectif SOTECA électrique a pour objectif principale de participer et d’exécuter a l’édifice des projets en Tunisie et à l’étranger dans les domaines suivant :  Agroalimentaire,  Environnement (Epuration, pompage, traitement),  Télécommunication,  Pétrolier  Tertiaire  Industrie chimique,  Bâtiment et infrastructure,  Photovoltaïque  Energie éolienne  Maintenance  Feux de carrefour,  Eclairage publique,
  • 13. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 13 II.3 Mission La SOTECA a pour mission essentielle l’étude et la réalisation des travaux qui lui seront assigné dans les domaines suivants :  Câblage des armoires,  Installation électrique,  Equipement des postes de transformations,  Automatisme : GTB et GTC,  Eclairage publique,  Système photovoltaïque Le travail se déroule sous forme d’une chaine bien défini et bien orienté II.4 Bureau d’étude C’est la cellule la plus importante de la chaine de travail, elle réceptionne le cahier de charge du client. En fonction de la demande, SOTECA étudie et analyse les besoins pour une éventuelle conception du travail à réaliser et ce bien évidement après avoir effectué une étude du bilan de puissances de l’installation. II.5 Zone 1 : pré câblages Cette zone est destinée à la préparation des armoires, perforation et fixation des modules. II.6 Zone 2, 3 et 4: câblage des armoires Zones réservées au câblage des armoires en se référant au schéma produit par le bureau d’étude. II.7 Zone 5 : essais Après le câblage, des essais sur le bon fonctionnement, la continuité, l’isolation sont effectuées dans cette zone. II.8 Zone 6 et 7 : emballage et produit fin Apres réalisation et essais, le produit serait prêt à être livrer, d’où la nécessité de ces deux zones
  • 14. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 14 III. Définition du sujet de PFE III.1. But Dans ce sujet de PFE deux But ont été visés :  La première consiste à étudier et dimensionner une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage (choix des équipements, section des conducteurs, chute de tension, courant de court-circuit, les références des organes de protection).  Le deuxième consiste à réaliser une carte électrique capable d’exécuter une action entre un smart phone et une carte d’interfaçage (Arduino) pour afficher la température de l'armoire électrique mesurée sur le smart phone en expliquant les différents bloques de sa construction. III.2 Cahier des charges Notre projet portera sur l’étude de l’armoire électrique qui commande la station de Pompage et la réalisation d’un système de contrôle à distance de la température dans l’armoire. Ceci se fera par un bilan de puissance du système, ensuite il faudra choisir les appareils adéquats pour le bon fonctionnement de l’armoire, et enfin assurer la protection des biens et des personnes. La réalisation de cette armoire permettra d’alimenter les éléments suivants :  2 pompes de puissance 185 kW,  1 compresseur de puissance 3.7 KW,  Eclairage armoire,  Ventilations armoire,  4 prises triphasées  1 prise monophasée IV. Description de l’armoire électrique Une armoire électrique est un boitier qui contient un réseau de distribution électrique. Elle est constituée de matériels amovibles et assure le lien entre le réseau d’alimentation (en Tunisie le STEG) et les récepteurs [1]. Il peut s'agir d'une distribution au sein d'une entreprise ou d'un engin comme un avion, qui doit avoir son autonomie en électricité. Elle assure le rôle d'un gestionnaire d'énergie électrique. On l'appelle aussi « armoire de commande auxiliaire » ou ACM. Généralement, le dispositif est conçu pour un usage industriel et non individuel ou domestique. Dans notre exemple, l’armoire électrique va commander une station de pompage
  • 15. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 15 V. Description et rôle d’une station de pompage Une station de pompage, c’est l’ensemble d’équipement hydro-électro-mécaniques, nécessaire pour assurer le prélèvement d’eau depuis le réservoir intermédiaire vers une autre station de pompage ou d’épuration. Notre armoire a pour rôle de :  Faire véhiculer les eaux usées gravitairement,  Eviter de caler le réseau à des profondeurs excessives,  Permettre d’élever le niveau des eaux usées d’un point à un autre en vue de leur déversement dans des ouvrages tels que regards de visite ou autres ouvrages spéciaux. VI. Les composants d’une armoire électrique Une armoire électrique est principalement constituée d’appareils assurant la protection des biens et des personnes. Nous y trouvons aussi d’autres éléments ayant chacun une fonction bien déterminé qui sont :  Les Disjoncteurs : Sont des dispositifs électromécaniques qui permettent d’interrompre le courant électrique dans un circuit en cas de dysfonctionnement de l'appareil. Ils peuvent interrompre le courant de surcharge ou de court-circuit [2]. Le choix des disjoncteurs s’effectue en fonction des conditions suivantes :  La norme de l’installation : NF C 15-100, (installation domestique, type de récepteur, intensité d’emploi, courbes de fonctionnement),  les normes produites,  les caractéristiques de réseau (tension, fréquence),  les caractéristiques de l’environnement (type de local, température,…)  le courant nominal ou de réglage In qui est situé entre le courant d’emploi IB et le courant admissible de la canalisation IZ. IB ≤ In ≤ IZ. La figure suivante montre une photo d’un disjoncteur Figure 2 Exemple d’un disjoncteur
  • 16. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 16  Les sectionneurs : Le sectionneur est un appareil mécanique de connexion, capable d’ouvrir et de fermer un circuit lorsque le courant est nul ou pratiquement nul, dans la plupart du cas il comporte des fusibles de protection [2]. La figure ci-dessous indique les Différents types des sectionneurs. Figure 3 : Différents types des sectionneurs  Fusible : Ce sont des organes électriques qui ont pour but d’ouvrir le circuit lorsque l’intensité du courant électrique atteint une valeur dangereuse pendant un temps déterminé [2]. Tous les fusibles fonctionnent par interruption du courant, encore faut-il que le fusible soit correctement choisi, Le critère de choix d’un fusible est fixé selon : IB ≤ In ≤ IZ/k3 Il existe 3 types de fusibles :  Le fusible à usage générale (fusible gG) offre une protection contre les surcharges et les courts circuits  Le fusible accompagnement moteur (fusible aM) est utilisé pour la protection contre les courts circuits uniquement  Le fusible ultra-rapide est employé pour la protection des semi-conducteurs. Pour les fusibles gG, ce coefficient k3 prend alors les valeurs suivantes :  Pour In<16A →k3=1.31  Pour In>16A →k3=1.10
  • 17. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 17 La figure suivante donne les différents types de fusibles. Figure 4 : Différents types de fusibles  Les contacteurs : Ce sont des appareils capables d’établir, de supporter, et d’interrompre le passage de courant électrique à partir d’une commande électrique ou pneumatique [2]. Ils peuvent être commandés à distance, manuellement ou automatique. La figure qui suit donne un exemple de contacteur Figure 5 Exemple d’un contacteur
  • 18. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 18  Relais thermique : Ce sont des appareils qui assurent, par association avec un contacteur, la protection du moteur, de la ligne et de l’appareillage contre les surcharges faibles et prolongées. Ils doivent être protégés contre les fortes surintensités par un disjoncteur ou par des fusibles [2]. La figure 1.5 donne la photo d’un relai thermique Figure 6 Relai thermique  Les jeux de barres : Ce sont des conducteurs d’aluminium ou de cuivre qui permettent le transport de l’énergie électrique entre différents éléments, exemple entre transfo et le tableau général de basse tension(TGBT) [2]. Les jeux de barre sont montrés dans la figure suivante : Figure 7 Les jeux de barres
  • 19. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 19  Un répartiteur : Est un dispositif permettant de répartir un flux de matière au cours du temps sur un même appareil ou sur plusieurs appareils [2]. La figure 1.7 montre un exemple d’un répartiteur : Figure 8 Exemple d’un répartiteur  Les câbles ou fils électriques : Un fil électrique se compose d'une âme conductrice, rigide ou souple, enrobée d'un isolant [2]. L'âme peut être en cuivre, cuivre nickelé ou nickel, ce câble est constitué de plusieurs fils isolés, réunis dans une gaine protectrice simple ou double. Il peut comporter 2, 3, 4, 5 fils ou plus, selon l'usage. La figure suivante montre un câble multiconducteur. Figure 9 Câble multiconducteur
  • 20. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 20  Les boutons poussoirs : Ils permettent d’ouvrir ou de fermer un circuit électrique et reviennent à leur position de départ lorsqu’ils sont relâchés [2]. La figure 1.9 montre une photo présentant différent types de boutons poussoirs Figure 10 Différents types de boutons poussoirs  Les voyants : Ce sont des indicateurs lumineux transmettant des informations [2]. Dans les armoires électriques, ils indiquent la présence de la tension, le marché ou l’arrêt des appareils et la présence de défauts. La figure 1.10 donne les différents types de voyants Figure 11 Différents types de voyants  Le système de ventilation : Plusieurs appareils électromécaniques dégagent des chaleurs par l’effet joule, Pour éviter la dégradation du matériel, il est nécessaire d’installer un système de ventilation pour évacuer la chaleur vers l’extérieur.
  • 21. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 21 La figure 1.11 donne un exemple d’un ventilateur Figure 12 Exemple d’un ventilateur  Les borniers : Le bornier électrique est un accessoire électrique qui permet de relier un ou plusieurs câbles au reste de votre installation. Son rôle principal sera de distribuer la terre, la phase et le neutre au sein du tableau électrique [2]. La figure 1.12 donne les différents types de borniers Figure 13 Différents types de borniers
  • 22. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 22  Démarreur progressif : Le démarreur-ralentisseur progressif assure le démarrage et l’arrêt progressifs en tension et en couple des moteurs asynchrone triphasés [2] Les démarreurs progressifs remplacent de plus en plus les démarreurs à technologie électromagnétique. Ils fonctionnent de la façon suivant :  La tension du réseau d’alimentation est appliquée progressivement au stator du moteur.  La variation de la tension statorique est obtenue par la variation continue de l’angle(α) de l’amorçage des thyristors.  La consigne de démarrage permet de régler le temps de la phase de démarrage.  A la fin du démarrage, le stator du moteur est sous tension nominale, les thyristors sont alors en pleine conduction La figure ci-dessous représente un exemple d’un démarreur progressif Figure 14 Démarreur progressif Altistart 22
  • 23. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 23 VII Régime du neutre : VII.1 Généralités : Pour les réseaux BT, les normes définissent trois types de schémas de liaison à la terre, communément appelés régimes de neutre :  neutre à la terre TT ;  mise au neutre TN avec 2 variantes : o TN-S Neutre et PE -conducteur de protection- séparés, o TN-C Neutre et PE confondus -PEN- ;  neutre isolé IT ou impédant (réservé aux branchements de puissance > 250 kVA). Ces trois schémas sont considérés comme équivalents sur le plan de la sécurité des personnes contre les contacts indirects. Il n’en est pas nécessairement de même pour la sûreté de l’installation électrique BT en ce qui concerne :  la disponibilité de l’énergie,  la maintenance de l’installation. C’est le croisement des impératifs réglementaires, de continuité de service, de condition d’exploitation et de nature du réseau et des récepteurs qui détermine le ou les types de schémas les plus adaptés [3]. VII.2 Les trois régimes de neutre : La norme NF C 15.100 définit trois régimes de neutre qui sont caractérisés par deux lettres: 1ere lettre : situation de l'alimentation par rapport à la terre. T : liaison d'un point avec la terre; I : isolation de toutes les parties actives par rapport à la terre ou la liaison d'un point avec la terre à travers une impédance; 2eme lettre : situation des masses de l'installation par rapport à la terre: T : masses reliées directement à la terre; N : masses reliées au neutre de l'installation lui-même relie a la terre.
  • 24. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 24  Régime TT Le neutre de l'installation est directement relie a la terre. Les masses de l'installation sont aussi reliées à la terre. Cette solution est celle employée par la STEG pour les réseaux de distribution basse tension. Aussitôt qu'un défaut d'isolement survient, il doit y avoir coupure, c'est la coupure au premier défaut. Figure 15 Régime TT  Régime TN  schéma TN-C Le neutre et le conducteur de protection sont confondus. Ce type de schéma est interdit pour des sections de conducteurs inferieurs 10 mm2, en aval du schéma TN-S, nous utilisons l'appareillage tripolaire. Figure 16 Régime TN-C
  • 25. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 25  Schéma TN-S Le neutre et le conducteur de protection sont séparés. Il faut utiliser des appareils tripolaires + neutre. Dans les deux cas, la protection doit être assurée par coupure au premier défaut. Figure 17 Régime TN-S  Régime IT Le premier défaut ne présente pas de danger. Le courant phase masse est très faible et aucune tension dangereuse n'est à craindre. Mais il doit être signale et recherché pour être éliminé. La coupure est obligatoire au deuxième défaut. Figure 18 Régime IT VIII. Conclusion : Dans ce chapitre, nous avons défini notre armoire électrique et son fonctionnement, les différents éléments d’une installation électrique. Finalement, on a étudié les critères de choix de protection dans une installation électrique pour faciliter le dimensionnement dans le chapitre suivant
  • 26. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 26 Chapitre 2 : Analyse en puissance et dimensionnement de l’armoire électrique
  • 27. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 27 I. Introduction : Dans ce chapitre, nous effectuerons le bilan des puissances. Ensuite, nous calculerons le dimensionnement d’une installation électrique (choix des équipements, section des conducteurs, chute de tension, courant de court-circuit, les références des organes de protection). I. Coefficients d’évaluation de la puissance Nous allons intéresser ici au facteur d’utilisation Ku et au facteur de simultanéité Ks. Ils permettent de déterminer la puissance d’utilisation maximale prise en compte pour le dimensionnement de l’installation II.1 Facteur d’utilisation Ku Il caractérise le taux d’utilisation de la charge en fonction du temps. Il est utilisé pour déterminer le courant circulant en amont et dimensionner la source [4]. Par contre il n’est pas pris en compte dans le choix de la protection du circuit. II.2 Facteur de simultanéité Ks Caractérise les conditions d’exploitation de l’installation notamment pour les moteurs et les prises de courant [4]. Il nécessite donc une connaissance détaillée de cette installation. Il est utilisé pour le choix du jeu de barres, pour déterminer le courant circulant dans les circuits amont, et pour dimensionner la source.
  • 28. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 28 II. Bilan de puissance Il est indispensable pour toute installation électrique d’en faire un bilan de puissance afin de mettre en exergue les différentes puissances actives, réactives et apparentes. Pour notre étude le bilan de puissance est représenté dans le tableau suivant : Tableau 1 Bilan de puissance Avec :  Pu : puissance active =U×I× cos ɸ  Q : puissance réactive = U×I× sin ɸ  S : puissance apparente = U×I  Sd : Puissance d’utilisation = S×ku×ks  La tension nominale : U = 400 V  Le courant nominal : I  ku : Coefficient d’utilisation  ks : Coefficient de simultanéité
  • 29. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 29 IV. Méthodologie de dimensionnement d'une installation électrique : Lorsque toutes les études préalables ont été effectuées (bilan de puissance, schéma de principe, puissance de la source,), le dimensionnement d’une installation électrique peut se faire suivant la chronologie ci-après : Figure 19 : Méthodologie de choix d’une canalisation et de son dispositif Confirmation Confirmation des sections de câbles et de leur bonne protection Contrôle Vérification de la chute de tension. Compléter les dispositifs de protection contre les contacts indirects. Section des conducteurs Calcul des sections de câbles. (Vérifier le bon choix des dispositifs deprotection, la longueur maximale protégée et la contrainte thermique). Choix des protections Déterminer les courants d'emploi pour chaque départ. Choix des dispositifs de protection. Données réseau Définir la puissance à transporter.
  • 30. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 30 V. Choix du transformateur : La justification du choix du transformateur illustré à l'annexe Une fois la puissance d’utilisation globale calculée on détermine la puissance du Transformateur MT/BT: 𝐒𝐓𝐑 = 𝐒𝐭 * 𝐊𝐞 =275.75*1.2=330.9 kVA Avec :  La puissance du transformateur STR=330.9 kVA  La puissance d’utilisation totale St=275.75 kVA  Facteur de réserve Ke=1.2 Soit Ke le coefficient au cas où aucune information sur l’extension n’existe, Ke doit compris entre 1.1 et 1.2 il suffit de sélectionner ensuite dans le catalogue constructeur. Après avoir fait le calcul de la puissance du transformateur. Le transformateur choisi doit avoir une puissance apparente supérieure ou égale à la puissance d’utilisation (STR) en se référant à l’annexe 1 330.9kVA<400kVA alors le transformateur choisi est 400kVA VI. Détermination de courants d'emploi pour le disjoncteur général : On se limitera sur un seul départ, du fait que le principe de calcul est le même pour tous les départs.  Le courant d’emploi : Ib= 𝑺𝑻𝑹𝑪×𝟏𝟎 𝟑 √𝟑×𝑼 = 𝟒𝟎𝟎×𝟏𝟎 𝟑 √𝟑×𝟒𝟎𝟎 = 577.35 A Avec :  La puissance du transformateur choisi STRC= 400 kVA  La tension nominale U = 400 V VI.1 Le courant d'emploi pour le départ de pompe :  La puissance d’une pompe Pp = 185 kW  La tension nominale : U= 400 V  Le courant d’emploi : Ib= 323.19 A VI.2 Le courant d'emploi pour le compresseur :  La puissance d’une pompe Pp = 3.7 kW  La tension nominale : U= 400 V  Le courant d’emploi : Ib= 8.15 A
  • 31. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 31 VII. Choix des calibres des dispositifs de protection : Après avoir calculé tous les courants d’emploi, on peut déterminer les calibres des dispositifs de protection. Il suffit de vérifier la relation : In ≥ 𝐈𝐛 Avec : In : le courant nominal Ib : le courant d’emploi VIII. Calcul des calibres des dispositifs de protection : Le tableau suivant présent les résultats de calcul effectué pour choisi les calibres des disjoncteurs Désignation Calibre choisie In(A) Eclairage intérieur Disjoncteur magnétothermique 6 A Prise monophasée Disjoncteur magnétothermique 16 A Prise triphasée Disjoncteur magnétothermique 32 A Tableau 2 : Détermination des calibres des disjoncteurs Le tableau suivant présent les résultats de calcul effectué pour choisi les dispositifs de protection Désignation Courant d’emploi(A) Calibre choisie In(A) Disjoncteur général 577.35 630 A Départ Pompe Interrupteur sectionneur à fusible 323.19 400 A Contacteur 323.19 330 A Départ compresseur Disjoncteur 8.15 16 A
  • 32. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 32 Contacteur 8.15 9 A Tableau 3: Calcul des calibres des dispositifs de protection IX. Section des conducteurs : Les sections des conducteurs sont déterminées à travers le calcul du courant d’emploi maximal des facteurs de corrections globaux relatifs au mode de pose, et aux conditions d’installation. Dans un conducteur isolé ou dans un câble parcouru par un courant d’emploi Ib, la section de l’âme conductrice doit satisfaire la condition suivante :  Un échauffement normal de l’âme conductrice ne doit pas entrainer la diminution des propriétés des isolants ni de la gaine. Cette condition doit prendre en compte des éléments suivants :  La constitution du câble (type d’isolant)  Le mode de pose (qui limite le refroidissement du câble)  La température du milieu ambiant (air ou terre)  La chute de tension provoquée par le câble De ces influences découlent des facteurs de corrections K1, K2, K3 qu’il faudra appliquer à l’intensité dans le câble pour en déduire un courant admissible Iz. Ce courant admissible est l’intensité maximale, sans protection, que peuvent supporter les conducteurs en permane sans détériorer l’isolant dans le temps. Pour obtenir la section minimale des conducteurs, nous vous proposons une méthode (annexe 2) qui consiste à : 1. Déterminer une méthode de référence désignée par une lettre de sélection qui prend en compte :  Le mode de pose  Le type de circuit (monophasé ou triphasé) 2. Déterminer le coefficient K=K1*K2*K3 du circuit considéré qui résume les influences ci-dessous :  Facteur K1 : influence du mode de pose  Facteur K2 : influence mutuelle des circuits placés cote à cote  Facteur K3 : influence de la température selon la nature de l’isolant
  • 33. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 33 IX.1 Lettre de sélection : Les fils à l’intérieur de l’armoire seront placés dans des goulottes en PVC alors la lettre de sélection est B. D’autre part les câbles électriques seront posés soit en caniveaux, soit en chemin de câble Dans des fourreaux en PVC alors la lettre de sélection est F. IX.2 Le courant nominal admissible : Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur) 𝐈𝐳 = 𝐈𝐧. Avec :  Iz : est la valeur d’intensité que peut supporter, dans des conditions données, un conducteur sans que sa température soit supérieure à la valeur spécifiée.  In : le courant nominal IX.3 Section de Câble pour un disjoncteur général : Le tableau suivant représente la Section du câble pour le disjoncteur général : Câble général Courant admissible Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur) 𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 = 630𝐴 Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est F Facteur de sélection 𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3 Avec : K1 = 1 ; K2 = 0.77 ; K3 = 0.94 Donc K= 0.723 Intensité fictive On a :Iz’= = . = 871.36 A Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation
  • 34. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 34 Section de câble Câble de cuivre de section 630 mm² Tableau 4 : Section du câble pour le disjoncteur général IX.4 Section de câble pour la pompe : Le tableau suivant représente la section du câble pour les électropompes : Câble général Courant admissible Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur) 𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 = 400 A Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est F Facteur de sélection 𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3 Avec : K1 = 1 ; K2 = 0.77 ; K3 = 0.94 Donc K= 0.723 Intensité fictive On a :Iz’= = . =533 A Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation Section de câble Câble de cuivre de section 240mm² Tableau 5 : section de câble pour la pompe IX.5 Section de câble pour le compresseur : Le tableau suivant représente la section du câble pour les électropompes : Câble général Courant admissible Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur)
  • 35. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 35 𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 = 16 A Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B Facteur de sélection 𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3 Avec : K1 = 1 ; K2 =1 ; K3 = 0.94 Donc K= 0.94 Intensité fictive On a :Iz’= = . =17 A Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation Section de câble Câble de cuivre de section 1.5mm² Tableau 6 : section de câble pour le compresseur IX.6 Section de Câble pour la prise de courant monophasé : Le tableau suivant représente la section du câble pour la prise de courant monophasé : Câble général Courant admissible Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur) 𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 =16 A Avec : Iz : courant admissible In : courant nominal Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B Facteur de sélection 𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3 Avec : K1 = 1 ; K2 = 1 ; K3 = 0,94 Donc K= 0.94 Intensité fictive On a :Iz’= = . = 17 A
  • 36. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 36 Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation Section de câble Câble de cuivre de section 1.5 mm² Tableau 7 : section de câble pour la prise de courant monophasé IX.7 Section de Câble pour la prise de courant triphasé : Le tableau suivant représente la section du câble pour la prise de courant triphasé : Câble général Courant admissible Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur).𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 =32 A Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B Facteur de sélection 𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3 Avec : K1 = 1 ; K2 = 1 ; K3 = 0,94 Donc K= 0.94 Intensité fictive On a :Iz’= = . =34 A Avec: Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant équivalent au courant véhiculé par la canalisation Section de câble Câble de cuivre de section 6 mm² Tableau 8 : section de câble pour la prise de courant triphasé
  • 37. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 37 IX.8 Section de Câble pour l’éclairage : Le tableau suivant représente la section du câble pour l’éclairage : Câble général Courant admissible Pour les circuits protégés par des disjoncteurs, le courant admissible est égal au courant nominal (calibre de disjoncteur).𝐼𝑧 = 𝐼𝑛 =10 A Lettre de sélection La lettre de sélection choisie est B Facteur de sélection 𝐾 = 𝐾1 × 𝐾2 × 𝐾3 Avec : K1 = 1 ; K2 = 1 ; K3 = 0,94 Donc K= 0.94 Intensité fictive On a :Iz’= = . =10.63A Avec : Iz : courant admissible K : Facteur de sélection Iz’ : le courant équivaut au courant véhiculé par la canalisation Section de câble Câble de cuivre de section 1.5 mm² Tableau 9 : section de câble pour l’éclairage X. Calcul du chute de tension en ligne : L’impédance d’un câble est faible mais non nul, lorsqu’il est traversé par le courant, il y a eu une chute de tension entre son origine et son extrémité. Si la chute de tension est supérieure aux valeurs limites admises. Il y a lieu d’augmenter la section des conducteurs jusqu’à ce que la chute de tension inférieure aux valeurs prescrites. On se basant sur l’annexe3: On va déterminer les chutes de tension.
  • 38. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 38 X.1 Chute de tension de câble de transformateur : La chute de tension dans 100 mètres est 8.4%, sachant que la longueur du câble est 20 mètres Δ𝐔𝐭 = Δ × = . × =1.68 Avec :  Δ𝐔𝐭: représente la chute de tension du câble de transformateur  Δ𝐔c1: La chute de tension dans 100 mètres  L1 : La longueur du câble =20 m X.2 Chute de tension d’alimentation des pompes : La chute de tension dans 100 mètres est 5%, sachant que la longueur du câble est 20 mètres Δ𝐔1 == Δ × = × =1 Δ𝐔𝐩1 = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔1 =2.68 Avec :  Δ𝐔𝐩1 : Chute de tension d’alimentation des pompes  Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur  Δ𝐔c2: La chute de tension dans 100 mètres  L2 : La longueur du câble =20 m La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point d’utilisation n’excède pas 8 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT. Δ𝐔𝐩1 ≤ 𝟖% Donc cette chute est acceptable.
  • 39. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 39 X.3 Chute de tension d’alimentation de compresseur : La chute de tension dans 100 mètres est 5%, sachant que la longueur du câble est 20 mètres Δ𝐔2 = = Δ × = × =1 Δ𝐔𝐩2 = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔2 =2.68 Avec :  Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur  Δ𝐔c3: La chute de tension dans 100 mètres  L3 : La longueur du câble =20 m  Δ𝐔𝐩2 : Chute de tension d’alimentation de compresseur La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point d’utilisation n’excède pas 8 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT. Δ𝐔𝐩2 ≤ 𝟖% Donc cette chute est acceptable. X.4 Chute de tension de prise triphasée : La chute de tension dans 100 mètres est 5 %, sachant que la langueur du câble est 2 mètres Δ𝐔3 = Δ × = × = 0.1 Δ𝐔𝐭𝐫 = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔3 = 1.78 Avec :  Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur  Δ𝐔c4: La chute de tension dans 100 mètres  L4 : La longueur du câble =20 m  Δ𝐔𝐭𝐫 : Chute de tension de prise triphasée Δ𝐔𝐭𝐫 ≤ 𝟖% Donc cette chute est acceptable.
  • 40. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 40 X.5 Chute de tension de prise monophasée : La chute de tension dans 100 mètres est 5 %, sachant que la langueur du câble est 2 mètres Δ𝐔4 == Δ × = × = 0.1 Δ𝐔m = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔4 = 1.78 Avec :  Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur  Δ𝐔c5: La chute de tension dans 100 mètres  L5 : La longueur du câble =20 m  Δ𝐔m : Chute de tension de prise monophasée La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point d’utilisation n’excède pas 5 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT. Δ𝐔m ≤ 𝟓% Donc cette chute est acceptable. X.6 Chute de tension de l’éclairage : La chute de tension dans 100 mètres est 3 %, sachant que la langueur du câble est 2 mètres Δ𝐔5 == Δ × = × = 0.06 Δ𝐔L = Δ𝐔𝐭 + Δ𝐔5 = 1.79 Avec :  Δ𝐔𝐭: Chute de tension de câble de transformateur  Δ𝐔c6: La chute de tension dans 100 mètres  L6 : La longueur du câble =20 m  Δ𝐔L : Chute de tension de l’éclairage La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point d’utilisation n’excède pas 3 % pour abonnée propriétaire de poste publique MT/BT. Δ𝐔L ≤ 𝟑% Donc cette chute est acceptable.
  • 41. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 41 XI Calcul du courant de court-circuit Icc : La détermination des intensités du court-circuit est la base de la conception d’un réseau, et elle nous permet déterminer :  La pouvoir de coupure des appareils de protection et le temps de coupure des disjoncteurs,  La tenue du câble de la canalisation électrique,  La sécurité de protections, Pour calculer la valeur de courant de court-circuit on doit calculer tout d’abord les résistances et les réactances de chaque partie de schéma unifilaire de l’installation on se basant sur l’annexe 4 Le tableau suivant présent les résultats de calcul effectué pour obtenir les résistances et les réactances de chaque partie de schéma unifilaire de l’installation Schéma Eléments Considérés Résistance R Réactance X réseau amont 𝑆 𝑐𝑐 = 500 𝑀𝑉𝐴 R1 = 0.1 × ZQ R1 = 0.035 mΩ X1 = 0.995 × ZQ X1 = 0.35 mΩ Transformateur 𝑆𝑛𝑡 = 400 𝐾𝑉𝐴 𝑈𝐾𝑟 = 4 % 𝑈 = 400 𝑉 𝑃𝑐𝑢 = 4600 𝑊 S = section des conducteurs en mm2=400 mm2 R2= × ²× ² R2= × ²× ² R2= 4.6 mΩ Z2= × ² × X2=√𝑍2 − 𝑅2 Z2=16 mΩ X2=√16 − 4.6 X2=15.32 mΩ liaison (câbles) S = section des conducteurs en mm2=630 mm2 L : longueur en m de la canalisation = 20m 𝑝 : résistivité des conducteurs pour le cuivre =18.51 mΩ.mm2/m R3= × R3= . × R3=0.58 mΩ X3 = 0.09 × 𝐿 X3=0.09×20 X3=1.8 mΩ Disjoncteur R4= 0 mΩ X4= 0 mΩ
  • 42. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 42 Barre (Cu) 1×63×5 mm² S = section des conducteurs en mm2=315 mm2 L : longueur en m de la canalisation =10m 𝑝 : résistivité des conducteurs pour le cuivre =18.51 mΩ.mm2/m R5= × R5= . × R5=0.587 mΩ X5=0.15×10 X5=1.5 mΩ Sectionneur à fusible S = section des conducteurs en mm2=240 mm2 L : longueur en m de la canalisation =1.2m 𝑝 : résistivité des conducteurs pour le cuivre =18.51 mΩ.mm2/m R7= × R7= . × . R7=0.09 mΩ X7=0.09×1.2 X7=0.1 mΩ Contacteur L=1.2m 𝑝 : résistivité des conducteurs pour le cuivre =18.51 mΩ.mm2/m R8= × R8= . × . R8=0.09 mΩ X8=0.09×1.2 X8=0.1 mΩ Démarreur L=0.2m R9= × R9= . × . R9=0.015 mΩ X9=0.09×0.2 X9=0.018 mΩ Contacteur L=0.4m R10= × R10= . × . R10=0.03 mΩ X10=0.09×0.4 X10=0.036 mΩ Pompe L=15m R11= × R11= . × R11=1.5 mΩ X11= 0.09 × 𝐿 X11=1.35 mΩ
  • 43. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 43 Pour tout point on a : Icc max = ∗ ∗ √ ∗√ Rt et Xt exprimées en mΩ Avec :  Un = tension nominale entre phases du transformateur (400 V)  m = facteur de charge à vide = 1,05  c = facteur de tension = 1,05  Rt = Résistance totale de l’installation  Xt = Réactance totale de l’installation Résistance Réactance Icc RT1=R1+R2+R3 RT1=5.21 XT1=X1+X2+X3 XT1=17.47 13.96 kA Tableau 10 : intensités de court-circuit (kA) XII. Détermination des courants de court-circuit par ERIFLEX : Cette méthode consiste à déterminer le courant de court-circuit par le logiciel ERIFLEX de l’ERICO (Electrical Railway Improvement Company) [5]. ERICO en effet un fabricant de conducteurs pour des connections de puissance en basse tension. Il rend plus facile la conception des tableaux et armoire électrique. Ce logiciel permet de déterminer toutes les informations nécessaires sur le type d’installation électrique. Le logiciel intégré un calculateur pour le guide de choix des composants électrique tels que le calcul de courant de court-circuit pour le choix du disjoncteur, le calcul de la section des jeux de barre, des barre de souples pour la liaison jeux de barre et appareil de coupure etc…
  • 44. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 44 La figure ci-dessous représente le calcul du courant de court-circuit en donnant à ERIFLEX comme information la puissance du transformateur, le type de transformateur, la tension du réseau au secondaire et la tension de court-circuit. Nous avons un transformateur de puissance apparente 400 kVA. La tension d’alimentation est de 400V pour une chute de tension de 4%, le courant nominal est de 608 A. nous obtenons donc un courant de court-circuit Icc=14.9 Ka Figure 20 Détermination du courant court-circuit avec le logiciel ERIFLEX
  • 45. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 45 XIII. Référence des organes de protection :  Disjoncteurs : En se référant sur le guide Schneider Electric donc les disjoncteurs choisis pour chaque départ sont : Les disjoncteurs Pouvoir de Coupure (PDC) Le courant nominal (en A) La courbe de Déclenchement Référence de disjoncteur Disjoncteur général NSX630F 25kA 630 F LV432877 Disjoncteur différentiel pour prise de courant monophasé 4kA 16 C A9F89216 Disjoncteur différentiel pour prise de courant triphasé 4kA 32 C A9F89332 Disjoncteur différentiel pour éclairage intérieur 4kA 10 C A9F89210 Disjoncteur différentiel pour le compresseur 4kA 16 C A9F8316 Tableau 11 Choix des disjoncteurs  Contacteurs : En se référant sur le guide de Schneider Electric donc les contacteurs choisis pour chaque pompe sont : Les contacteurs Tension du réseau Fréquence Puissance Courant Nominal Référence de contacteur Contacteur pour chaque pompe 400 V 50-60HZ 185kW 323.19 A LC1F330E7 Contacteur pour le compresseur 400 V 50-60HZ 3.7kW 8.15 LC1D09E7 Tableau 12 : Référence des contacteurs
  • 46. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 46  Sectionneur : En se référant sur le guide de Schneider Electric donc les sectionneurs choisis pour chaque pompe sont : Les sectionneurs Tension du réseau Fréquence Puissance Courant Nominal Référence de contacteur sectionneur pour chaque pompe 400 V 50-60HZ 185kW 323.19 A GS2S4 Tableau 13 : Référence de sectionneur  Démarreur : En se référant sur le guide de Schneider Electric donc les démarreurs choisis pour chaque pompe sont : Démarreur Tension du réseau Fréquence Puissance Courant Nominal Référence de contacteur Démarreur pour chaque pompe 400 V 50-60HZ 185Kw 323.19 A ATS22C41Q Tableau 14 : Référence de démarreur XIV. Calcul de la puissance du transformateur de commande : Nous pouvons déterminer les caractéristiques électriques de transformateur de commande grâce aux tableaux de dimensionnement du transformateur de commande. Pour le dimensionnement du transformateur de commande, nous devons connaitre la puissance d’appel. Elle se calcule comme suite : P appel=0.8 ×(∑Pm+∑Pv +Pa). Avec : ∑Pm : somme de toutes les puissances de maintien des contacteurs ∑Pv : somme de toutes les puissances résistives (voyants…) Pa : puissance d’appel du contacteur général.
  • 47. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 47 Le tableau suivant donne les puissances d’appel et de maintient pour les contacteurs et les voyants en se référant sur le guide de Schneider Electric N° DESIGNATION QUANTITE PUISSANCE VA APPEL MAINTIENT 1 Contacteur LC1F330E7 4 650 - 2 Contacteur LC1D09E7 2 70 7 3 Voyant 230V 11 - 3 4 Relai miniature RXM4AB2E7 34 2.1 1.6 5 Relai universel RUMC3AB1E7 5 3.5 2.3 Tableau 15 : calcul de puissance de transformateur de commande Donc :  Pa : puissance d’appel du plus gros conducteur = 650 VA  ∑ Pv : somme de toutes les puissances résistives = Qv × Mv = 11×3 = 33 VA Avec :  Qv : le nombre de voyant  Mv : la puissance de maintien de voyant  ∑ Pm : somme de toutes les puissances de maintien des contacteurs=Qc1×Mc1×Qr1×Mr1×Qr2×Mr2 ∑ Pm =2×7+34×1.6+5×2.3=79 VA Avec :  Qc1 : le nombre de contacteur LC1D09E7  Mc1 : la puissance de maintien du contacteur LC1D09E7  Qr1 : le nombre de Relai miniature RXM4AB2E7  Mr1 : la puissance de maintien du Relai miniature RXM4AB2E7  Qr2 : le nombre de Relai universel RUMC3AB1E7  Mr2 : la puissance de maintien du Relai universel RUMC3AB1E7 P appel=0.8× (650+33+79)= 609.6 VA Une puissance d’appel de 609.6 𝑉𝐴 il suffit, à partir de la puissance d'appel à cos ɸ 0,5 de lire le dimensionnement dans le tableau suivant :
  • 48. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 48 Tableau 16 : déterminer le dimensionnement du transformateur Cos ɸ = 0,5 et 980 VA≥ 609.6 𝑉𝐴 La puissance nominale du transformateur est 400 VA XV. Enveloppe métallique : L’enveloppe métallique est l’organe essentiel capable d’assembler tous les éléments électriques et les protéger de son entourage (humidité poussière…etc.), et même qu’il doit être rigide et non sensible à son environnement. Son choix dépend de la nature de l’application, de l’environnement ou évolue le système associé. Pour cela il faut bien définir l’indice de protection [6]. XVI. Indice de protection : L’indice de protection IP est donné par la norme CEI 60529, qui permet de classer le niveau de protection qu’offre un matériau face aux intrusions solides et/ou liquide. Il est noté IP’A’’B’. A est un chiffre, il représente la protection contre les corps solides et B est un chiffre, il représente la protection contre les corps liquides tel que illustré dans l’annexe 8 Notre armoire doit être protégée contre les poussières et tout dépôt nuisible, elle doit également être protégée contre les projections d’eau de toutes les directions. Ainsi, l’indice de protection garantissant la sureté de notre armoire est l’IP 54.
  • 49. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 49 XVII. Choix de jeux de barres : Le choix de jeux de barres est effectué grâce au logiciel ERIFLEX [5], ces jeux de barres doivent supporter un courant de 630 A pour un indice de protection IP54. Nous aurons des jeux de barres perforés de dimensions 63 mm de hauteur sur 5 mm de profondeur. Ils peuvent supporter jusqu’à 700A. Figure 21 : Détermination des dimensions des jeux de barres avec ERIFLEX
  • 50. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 50 XVIII. Choix de barres souples : Le choix des barres souples se fait également via le logiciel ERIFLEX. Ces barres doivent pouvoir supporter une intensité de courant de 630 A avec un indice de protection IP 54 a température de 35°C. Figure 22 : Détermination des barres souples avec ERIFLEX Nous obtenons alors une barre souple de hauteurs 32mm et de profondeur 8 mm.
  • 51. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 51 XIX. Choix des barres de support : Toujours à l’aide du logiciel ERIFLEX, ces barres doivent supporter le courant de court-circuit déterminé plus haut, soit Icc=14.9kA. Elles servent également à fixer le disjoncteur général. Nous obtenons alors une barre de largeur 63 mm, de longueur 3000mm, et d’épaisseur 5 mm, l’entraxe qui est la distance entre deux supports est de 666 mm Figure 23 : Dimensionnement du support des jeux de barres. XX. Conclusion : Dans ce chapitre nous avons calculé les courants nominaux et les courants de court-circuit pour déterminer et justifier le choix des appareils de protection, nous avons dimensionné les câbles et nous avons vérifié la chute de tension et les différents éléments d’une installation électrique qui peuvent être installé dans une armoire électrique dédiée à une station de pompage.
  • 52. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 52 Chapitre 3 : Réalisation d’un système de contrôle de température
  • 53. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 53 I. Introduction : Aujourd’hui, l'électronique est de plus en plus remplacée par de l'électronique programmé qui se base sur les cartes électroniques qui possèdent des plateformes basées sur des microcontrôleurs. Tous ces outils prennent en charge les détails compliqués de la programmation et les intègrent dans une présentation facile à utiliser. De la même façon, le système Arduino simplifie la façon de travailler avec les microcontrôleurs tout en offrant à personnes intéressées plusieurs avantages Dans ce cadre , viennent de s’inscrire les travaux réalisés dans ce chapitre qui porte sur la réalisation d’une carte exécutant une action entre un smart phone et une carte Arduino à fin d’afficher la température au sein d’une armoire électrique ainsi qu’une description des différents bloques de celle-ci. II. Principe de fonctionnement : L'Arduino (l’élément central) va périodiquement prendre les mesures relevées par le capteur (température).le programme va écrire ces mesures dans le moniteur série et qui va afficher dans une application à l’aide du module Bluetooth HC-06. Figure 24 : schéma du montage
  • 54. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 54 III. PRESENTATION DE LA PARTIE MATERIELLE : Nous présentons en premier temps les différents cartes Arduino utilisés pour la commande de divers systèmes. Ensuite, on donne les différents composants du système, tel que le Capteur de la Température et d’Humidité DHT11, le module Bluetooth et la carte Arduino UNO. III.1 Carte Arduino : Arduino est un circuit imprimé en matériel libre (dont les plans de la carte elle-même sont publiés en licence libre mais dont certains composants sur la carte, comme le microcontrôleur par exemple, ne sont pas en licence libre) sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses comme la domotique (le contrôle des appareils domestiques, éclairage, chauffage…), le pilotage d'un robot, etc [7]. Figure 25 : exemples des cartes Arduino C’est une plate-forme de prototypage d'objets interactifs à usage créatif constituée d'une carte électronique et d'un environnement de programmation, Cet environnement matériel et logiciel permet à l'utilisateur de formuler ses projets par l'expérimentation directe avec l'aide de nombreuses ressources disponibles en ligne. La carte Arduino repose sur un circuit intégré (un mini-ordinateur appelé également microcontrôleur) associée à des entrées et sorties qui permettent à l'utilisateur de brancher différents types d'éléments externes :  Côté entrées, des capteurs qui collectent des informations sur leur environnement comme la variation de température via une sonde thermique, le mouvement via un détecteur de présence ou un accéléromètre, le contact via un bouton-poussoir, etc.  Côté sorties, des actionneurs qui agissent sur le monde physique telle une petite lampe qui produit de la lumière, un moteur qui actionne un bras articulé, etc.
  • 55. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 55 III.1.1 Arduino UNO : La plateforme Arduino se présente sur plusieurs séries à savoir : Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Lilypad, Arduino DUE, Arduino Méga 2560 etc. Parmi ces types, nous avons choisi une carte Arduino UNO (carte Basique). L'intérêt principal de cette carte est de faciliter la mise en œuvre d’une telle commande qui sera détaillée par la suite. La carte Arduino uno est la première version stable de carte Arduino. Elle possède toutes les fonctionnalités d’un microcontrôleur classique en plus de sa simplicité d’utilisation. Elle utilise une puce ATmega328P cadencée à 16 Mhz. Elle possède 32ko de mémoire flash destinée à recevoir le programme, 2ko de SRAM (mémoire vive) et 1 ko d’EEPROM (mémoire morte destinée aux données) [8]. Elle offre 14 pins (broches) d’entrée/sortie numérique (donnée acceptée 0 et 1) dont 6 pouvant générer des PWM (Pulse width Modulation). Elle permet aussi de mesurer des grandeurs analogiques grâce à ces 6 entrées analogiques. Chaque broche est capable de délivré un courant de 40 mA pour une tension de 5V. Cette carte Arduino peut aussi s’alimenter et communiquer avec un ordinateur grâce à son port USB. On peut aussi l’alimenter avec une alimentation comprise en 7V et 12V grâce à son connecteur Power Jack [7]. Figure 26 : Description d’une carte Arduino uno
  • 56. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 56 III.1.2 Pourquoi Arduino UNO : Il y a de nombreuses cartes électroniques qui possèdent des plateformes basées sur des microcontrôleurs disponibles pour l'électronique programmée. Tous ces outils prennent en charge les détails compliqués de la programmation et les intègrent dans une présentation facile à utiliser. De la même façon, le système Arduino simplifie la façon de travailler avec les microcontrôleurs tout en offrant à personnes intéressées plusieurs avantages cités comme suit:  Le prix (réduits) : les cartes Arduino sont relativement peu coûteuses comparativement aux autres plates-formes. La moins chère des versions du module Arduino c'est la version UNO sa coûte 19.50 Euro.  Multi plateforme : le logiciel Arduino, écrit en JAVA, tourne sous les systèmes d'exploitation Windows, Macintosh et Linux. La plupart des systèmes à microcontrôleurs sont limités à Windows.  Un environnement de programmation clair et simple : l'environnement de programmation Arduino (le logiciel Arduino IDE) est facile à utiliser pour les débutants, tout en étant assez flexible pour que les utilisateurs avancés puissent en tirer profit également.  Logiciel Open Source et extensible : le logiciel Arduino et le langage Arduino sont publiés sous licence open source, disponible pour être complété par des programmateurs expérimentés. Le logiciel de programmation des modules Arduino est une application JAVA multi plateformes (fonctionnant sur tout système d'exploitation), servant d'éditeur de code et de compilateur, et qui peut transférer le programme au travers de la liaison série (RS232, Bluetooth ou USB selon le module).  Matériel Open source et extensible : les cartes Arduino sont basées sur les Microcontrôleurs Atmel ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA 328, les schémas des modules sont publiés sous une licence créative Commons, et les concepteurs des circuits expérimentés peuvent réaliser leur propre version des cartes Arduino, en les complétant et en les améliorant. Même les utilisateurs relativement inexpérimentés peuvent fabriquer la version sur plaque d'essai de la carte Arduino, dont le but est de comprendre comment elle fonctionne pour économiser le coût [9].
  • 57. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 57 III.1.3 Synthèse des Caractéristiques : Microcontrôleur ATmega328P Tension de fonctionnement 5V Tension d'alimentation (recommandée) 7-12V Tension d'alimentation (limites) 6-20V Broches E/S numériques 14 (dont 6 disposent d’une sortie PWM) Broches d’entrées analogiques 6 Intensité maxi disponible par broche E/S (5V) 20 mA Intensité maxi disponible pour la sortie 3.3V 50 mA Mémoire Programme Flash 32KB (dont 0.5 KB sont utilisés par le bootloader) Mémoire SRAM (mémoire volatile) 2KB Mémoire EEPROM (mémoire non volatile) 1 KB Vitesse d'horloge 16MHz Tableau 17 : Caractéristiques de la Carte ARDUINO UNO III.2 Les Capteurs : Un capteur est un organe de prélèvement des informations qui élabore à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. On a intégré dans notre système un sous-système d’acquisition de température avec le capteur de température DHT11
  • 58. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 58 III.2.1 Capteur d’humidité et de température DHT11 : Le capteur d’humidité et de température DHT11 est très rependu dans le contrôle de climatisation, il est constitué d’un capteur de température à base de NTC et d’un capteur d’humidité résistif, un microcontrôleur s’occupe de faire les mesures, les convertir et de les transmettre. Il s’interface grâce à un protocole semblable à 1Wire sur 1 seul fil de donné, une librairie pour Arduino est disponible, il est possible de déporter le capteur jusqu’à 20 m. Figure 27 : Capteur de température et d'humidité DHT11 Cette température acquise va être renvoyée vers l’utilisateur sur l’application sous Smart Phone ou son ordinateur d’une manière automatique.  Caractéristiques :  Alimentation : +5V (3.5 - 5.5V)  Température : de 0 à 50°C, précision : +/- 2°C  Humidité : de 20 à 96% RH, précision +/- 5% RH
  • 59. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 59  Schéma de branchement du DHT11 avec ARDUINO: La figure suivante montre le schéma de branchement entre le capteur DHT11 avec la carte Arduino. Figure 28 : Schéma de branchement du Capteur DHT11 avec ARDUINO Avant d'envoyer le code sur Arduino, il nous faut la librairie DHT qui vous permet d'utiliser le capteur DHT11 sur Arduino. III.3 Communication sans fil avec Bluetooth : La technologie Bluetooth est beaucoup répandue dans le monde des télécommunications et dans les appareils sans fil. Depuis quelque année, cette technologie a subie plusieurs modifications et améliorations afin de percer le marché du monde industriel. Cette technologie retint l’attention, car elle possède une excellente portée, une bonne vitesse de transmission et plusieurs autres avantages. La recherche n’a pas été très complexe, car l’information était facilement ainsi que le support technique des exemples de programmation et des documents possédant les commandes de programmation entre autres sont facilement accessible, La simplicité des commandes et le support (documentation et accès à des professionnels) sont de très gros avantages.
  • 60. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 60 III.3.1 Présentation du module Bluetooth HC-06 : C'est un module Bluetooth à utiliser avec n'importe quel microcontrôleur. Il utilise le protocole UART pour faciliter l'envoi et la réception de données sans fil. Le module HC-06(Figure 29) est un appareil esclave uniquement. Cela signifie qu'il peut se connecter à la plupart des téléphones et des ordinateurs avec Bluetooth, mais il ne peut pas se connecter à d'autres périphériques esclaves uniquement tels que les claviers et autres modules HC-06. Pour se connecter à d'autres appareils esclaves, un module maître serait nécessaire, comme la version HC-05 qui peut faire à la fois maître et esclave. Figure 29 : module Bluetooth HC-06  Caractéristiques :  Vitesse de transmission série par défaut est 9600baud.  Il marche avec 3V et 5V, mais il faut faire attention car certains ont eu des soucis avec une tension de 5V.   Il fait 9g environ   Dimensions : 4.4 cm x 1.6 cm x 0.7 cm  Fonctionnement :  Ce module utilise l'interface Série (Tx/Rx) pour l'envoie et la réception des données.  Le module marche en mode esclave uniquement son nom par défaut est linvor, il peut être changé .  Le mot de passe pour lier le module est '1234'  Une fois le module est connecté via une liaison série, il envoie par Protocol Bluetooth tout ce qu'on lui donne, et vis-versa.
  • 61. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 61  Brochage avec ARDUINO La figure suivante montre le schéma de branchement de module bluetooth et la carte Arduino. Figure 30: Schéma de branchement du module Bluetooth avec Arduino IV. PRESENTATION DE LA PARTIE LOGICIELLE : Dans cette partie, on va repérer les différents logiciels utilisés dans notre projet. IV.1 Plateforme de programmation Arduino :  Présentation : L’interface de l’IDE Arduino est plutôt simple, il offre une interface minimale et épurée pour développer un programme sur les cartes Arduino. Il est doté d’un éditeur de code avec coloration syntaxique et d’une barre d’outils rapide. Ce sont les deux éléments les plus importants de l’interface, c’est ceux que l’on utilise le plus souvent. On retrouve aussi une barre de menus, plus classique qui est utilisé pour accéder aux fonctions avancées de l’IDE. Enfin, une console affichant les résultats de la compilation du code source, des opérations sur la carte, etc.
  • 62. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 62 Le langage Arduino est inspiré de plusieurs langages. On retrouve notamment des similarités avec le C, le C++, le Java et le Processing. Le langage impose une structure particulière typique de l’informatique embarquée.  La fonction « setup » contiendra toutes les opérations nécessaires à la configuration de la carte (directions des entrées sorties, débits de communications série, etc.).  La fonction « loop » elle, est exécutée en boucle après l’exécution de la fonction setup. Elle continuera de boucler tant que la carte n’est pas mise hors tension, redémarrée (par le bouton reset). Cette boucle est absolument nécessaire sur les microcontrôleurs étant donné qu’ils n’ont pas de système d’exploitation. En effet, si l’on omettait cette boucle, à la fin du code produit, il sera impossible de reprendre la main sur la carte Arduino qui exécuterait alors du code aléatoire.  l’environnement de la programmation : Le logiciel de programmation de la carte Arduino sert d'éditeur de code (langage proche du C). Une fois, le programme tapé ou modifié au clavier, il sera transféré et mémorisé dans la carte à travers de la liaison USB. Le câble USB alimente à la fois en énergie la carte et transporte aussi l'information ce programme appelé IDE Arduino.
  • 63. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 63  Structure générale du programme (IDE Arduino) : Comme n’importe quel langage de programmation, une interface souple et simple est exécutable sur n’importe quel système d’exploitation Arduino basé sur la programmation en C. La figure suivante représente une structure générale du programme arduino IDE : Figure 31: Structure générale du programme (IDE Arduino)
  • 64. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 64  Code Arduino : La figure suivante représente le schéma du programme en Arduino pour faire leurs simulations. Figure 32 : schéma du programme du système
  • 65. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 65 IV.2 App BlueCore pour Android App BlueCore est une application gratuit fourni par Danny van den Brande Cette application nous va servir de lire n'importe quel texte ou valeur du moniteur série à votre téléphone Android Figure 33 : logo de l’application BlueCore L'application va tout simplement lit le texte écrit sur le moniteur série Arduino et l'affiche à l'aide du module Bluetooth HC-06. Vous n'avez pas besoin de configurer quoi que ce soit dans le code Arduino pour vous connecter à l'APP, il vous suffit de connecter le module Bluetooth aux broches TX & RX sur Arduino, télécharger n'importe quel code et l'application doit afficher la valeur ou le texte dans le moniteur série. V. La réalisation virtuelle « PORTEUS » : V.1 Proteus ISIS Les premiers tests de simulation du système de contrôle de température se fait sur Proteus ISIS, le logiciel fameux des simulations des montages électroniques. C’est un logiciel conçu par Labcenter Electroniques qui permet de dessiner des schémas électroniques, de les simuler et de réaliser le circuit imprimé correspondant [10]. En plus de sa capacité de simuler des montages à base de microcontrôleur, il permet davantage de donner une idée sur la réalisation matérielle et la conception des circuits imprimés.
  • 66. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 66 Ce dernier nous permet de schématiser notre carte électrique et la simuler virtuellement. La figure suivante montre la simulation du système sous Proteus : Figure 34 : le système réalisé sous ISIS-PORTEUS Ce logiciel a la possibilité d’emporter même des codes hexadécimaux pour les réalisations qui contiennent des composants programmables ou des cartes programmables « Arduino » comme dans notre réalisation.
  • 67. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 67 La figure suivante montre comment insérer les codes hexadécimaux pour les réalisations les composants programmables ou les cartes programmables « Arduino » dans le logiciel PROTEUS : Figure 35 : l’importation des codes hexadécimaux sous Proteus La simulation de notre dispositif sous ISIS prouve sa validation. VI. Conclusion Dans ce chapitre on a achevé un objectif qui consiste à réaliser une carte électrique capable d’exécuter une action entre un smart phone et une carte d’interfaçage (Arduino) pour afficher la température de l'armoire électrique mesurée sur le smart phone en expliquant les différents bloques de sa construction.
  • 68. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 68 Conclusion générale L'électricité industriel et l’automatisme reste toujours un enjeu important et un besoin imminent au niveau industriel au sein des entreprises, ce qui nécessite des connaissances importantes en matière d'électricité et l’informatique industrielle et réseaux. Dans le cadre de notre projet de fin d’étude à SOTECA Electric, nous étions amenés à faire une Etude et dimensionnement d'une armoire électrique pour la station de pompage d’AGEREB avec la mise en place d'un système de contrôle de température. Au début on a donné une présentation des équipements de l’armoire électrique et du cahier des charges. Ensuite une étude théorique est effectuée dans le respect des règles et des normes en vigueur. Dans cette partie, le bilan de puissance a été établi et les différents éléments électriques constituants l’armoire électrique ont été convenablement dimensionnés. Finalement, la dernière partie consiste à la réalisation d’un système de contrôle de température à base d’arduino. Les schémas électriques des circuits de puissances et de commandes et de signalisation ont été également tracés par le logiciel Autocad. En effet, ce stage nous a permis de bien se familiariser avec la plupart des points concernant la conception et la réalisation des armoires électriques. Nous tenons à signaler que ce stage été très bénéfique pour notre expérience professionnelle qui s’est enrichie considérablement dans le domaine de l'électricité et l'informatique industriel et surtout en ce qui concerne la manipulation des outils de travail, c’était une occasion fructueuse qui a fortement enrichi notre acquis académique et théorique.
  • 69. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 69 Bibliothèque [1] www.web-libre.org/dossiers/armoire-electrique,9300.html [2] Schneider Electrique, catalogue distribution électrique 2012 [3] Guide installation électrique 2010 [4] Schneider Electric, guide d’installation électrique 2010 [5] www.erico.com/eriflex/ [6] Schneider Electric, Compléments techniques distribution électrique BT et HTA – 2012 [7] www.generationrobots.com/fr/152-arduino [8] C. Tavernier, « Arduino applications avancées ». Version Dunod [9] X. HINAULT. www.mon-club-elec.fr. [10] www.labcenter.com/
  • 70. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 70 ANNEXE
  • 71. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 71 Annexe 1 : choix du transformateur
  • 72. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 72 Annexe 2 : Section de câble
  • 73. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 73
  • 74. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 74 Annexe 3 : Chute de tension
  • 75. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 75 Annexe 4 : Courant de court-circuit
  • 76. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 76 Annexe 5 : Choix des équipements
  • 77. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 77
  • 78. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 78
  • 79. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 79 Annexe 6 : Choix Du démarreur
  • 80. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 80 Annexe 7 : Choix Du contacteur
  • 81. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 81 Annexe 8 : Indice de protection
  • 82. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 82 Annexe 9 : Documentation Technique
  • 83. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 83
  • 84. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 84
  • 85. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 85
  • 86. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 86
  • 87. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 87
  • 88. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 88
  • 89. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 89
  • 90. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 90
  • 91. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 91
  • 92. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 92
  • 93. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 93
  • 94. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 94
  • 95. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 95
  • 96. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 96
  • 97. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 97
  • 98. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 98
  • 99. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 99
  • 100. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 100
  • 101. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 101
  • 102. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 102
  • 103. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 103
  • 104. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 104
  • 105. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 105
  • 106. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 106
  • 107. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 107
  • 108. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 108
  • 109. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 109
  • 110. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 110
  • 111. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 111
  • 112. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 112
  • 113. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 113
  • 114. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 114
  • 115. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 115
  • 116. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 116
  • 117. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 117
  • 118. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 118
  • 119. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 119
  • 120. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 120
  • 121. Etude, dimensionnement et câblage d’une armoire électrique dédiée à la commande d’une station de pompage 121