Cours d’energie electrique : distribution basse tension
Cours d’énergie électrique : distribution basse tension
Une installation électrique Basse Tension (B.T) est régie par des textes classés en deux catégories :
- les textes réglementaires (décrets ou arrêtés) relatifs à la protection des travailleurs dans les établissements qui mettent en œuvre des courants électriques.
- les textes normatifs (règles de conception) : norme NFC-15-100.
1.Disjoncteur Basse Tension
1.1 Fonctions et caractéristiques
♦ Un disjoncteur est un appareil mécanique de connexion capable d’établir, de supporter et d’interrompre un courant dans un circuit électrique
♦ Constitution générale (cas d’un disjoncteur bipolaire : 2 pôles protégés).
Un disjoncteur protège l’installation : - contre les surcharges (action du déclencheur thermique)
- contre les courts-circuits (action du déclencheur magnétique)
0 Un disjoncteur est capable d’interrompre un circuit quelque soit le courant qui le traverse jusqu’à son pouvoir de coupure ultime : Icu exprimé en kA (norme CEI.947-2).
♦ Les déclencheurs sont de deux sortes :
- les déclencheurs « magnéto-thermiques » : en condition de surcharge, l’échauffement significatif fonction de l’intensité provoque le déclenchement grâce à un élément « thermo-mécanique » : le bilame. En condition de court-circuit, à partir d’une certaine intensité (supérieure au courant de surcharge), le déclenchement est assuré quasi instantanément par un circuit magnétique qui actionne un noyau.
- les déclencheurs « électroniques » dont l’intérêt est d’obtenir :
- une plus grande précision des seuils de déclenchement (courbes de déclenchement réglables selon l’utilisation).
- des possibilités d’information locale ou à distance.
♦ Le disjoncteur dispose de chambres de coupure dont le rôle est de maintenir la tension d’arc à une valeur convenable (voir cours sur l’arc électrique).
♦ Caractéristiques d’un disjoncteur : un disjoncteur est caractérisé essentiellement par son intensité nominale, sa tension nominale, son nombre de pôles, son pouvoir de coupure, le type de déclencheur utilisé et sa courbe de déclenchement.
♦ Exemple de schéma unifilaire d’une installation protégée par disjoncteurs
* Disj A : Disjoncteur tétrapolaire (3 phases + neutre) ; calibre fonction de l’intensité nominale du réseau amont.
* Disj. B : Disjoncteur bipolaire (phase + neutre) ; calibre fonction de l’intensité nominale du récepteur 1.
*Disj. C : Disjoncteur tripolaire (3 phases) ; calibre fonction de l’intensité nominale du récepteur 2.
* La tension nominale de chaque disjoncteur correspond à la tension entre 2 phases du réseau amont.
* La courbe de déclenchement d’un disjoncteur est fonction de la nature de la charge vue en aval de celui-ci.
* Le pouvoir de coupure d’un disjoncteur doit être supérieur à l’intensité le traversant lors d’un court circuit apparaîssant à ses bornes.
1.2 Types, domaines d’applications, courbes de déclenchement
♦ Rappel : la principale fonction d’un disjoncteur est d’assurer la protection des circuits qu’il alimente. La protection des circuits doit être assurée contre :
- les surcharges (déclencheur thermique à bilame)
- les courts-circuits (déclencheur magnétique instantané ou à retard).
♦ Courbe typique de déclenchement : elle représente la variation du temps de déclenchement du disjoncteur en fonction du rapport I/In (ou multiple de In) .
Un courant supérieur à In (I/In > 1) entraine le déclenchement du disjoncteur.
Exemples :
- I/In = 3 : la protection est assurée par le déclencheur thermique (temps de déclenchement = t1)
- I/In = 15 : la protection est assurée par le déclencheur magnétique (temps de déclenchement = t2)
♦ Selon le domaine d’application du disjoncteur (sur charge résistive, sur charge inductive, déclenchement instantané ou à retard désiré), il existe différentes courbes de déclenchement. Parmi les plus employées, nous retiendrons la courbe B, la courbe C et la courbe D.
Courbe B
‰ Analyse de la courbe
- L’élément thermique tolère :
- 1,5 × In durant 3 mn
- 2 × In durant 30 s
- L’élément magnétique provoque la coupure pour 8 In au bout de 10 ms
- Fonctionnement du magnétique : 3 à 5 fois In ‰ Le déclencheur courbe B est utilisé lorsque les longueurs des câbles sont importantes (protection des personnes avec schémas de liaisons à la terre type IT ou TN).
Le déclencheur courbe B est aussi utilisé pour la protection des circuits résistifs.
Multiple de In
Courbe C | Courbe D |
t(s) | t(s) |
t(s) |
- protection des circuits à fort appel de courant
- fonctionnement du magnétique : 5 à 10 fois In
- protection des circuits à fort appel de courant
- fonctionnement du magnétique : 10 à 14 fois In
Courbe MA : déclenchement à 12 fois In sans dispositif thermique, le déclenchement estuniquement magnétique (protection des démarreurs des moteurs).
♦ L’introduction de l’électronique dans les disjoncteurs permet de réaliser la protection et la surveillance des réseaux B.T.
Les unités de contrôle associées aux disjoncteurs réalisent les niveaux de protection suivants :
- long retard LR (protection contre les surcharges).
Ir (réglage du seuil de déclenchement du thermique) réglable de 0,4 à 1 fois I nominale du disjoncteur.
- Court retard CR (protection contre les courts-circuits).
Im (réglage du seuil de déclenchement du magnétique) réglable de 2,5 à 15 fois Ir selon le type de déclencheur.
- Instantané : fixe ou réglable.
Courbes types de déclencheurs électronique
Courbe type 1 Courbe type 2
Courbe type 1 : - protection contre les surcharges par déclenchement long retard (LR) réglable. - déclenchement instantané (seuil réglable) en cas de court circuit.
Courbe type 2 : - protection contre les surcharges par déclenchement long retard (LR) réglable. - en cas de court circuit : déclenchement court retard (CR) réglable avec
sélectivité chronométrique, déclenchement instantané à haut seuil fixe.
NOTA : pour ces types de disjoncteurs, la variation du temps t de déclenchement est donnée en fonction du rapport I/Ir.
1.3 Présentation de disjoncteurs
♦ Disjoncteurs « magnéto-thermique »
En basse tension, les constructeurs les plus représentatifs sur le marché français sont : Legrand, Hager et Merlin-Gérin.
♦ Disjoncteurs avec déclencheur électronique : disjoncteurs Masterpact M08-M10
Unité de contrôle : STR 28 D
1.4 Sélectivité entre disjoncteurs
♦ Définition de la sélectivité
∼ Réseau amont
Disj 1
Défaut | Disj 2 | Disj 3 |
Récepteur 1 | Récepteur 2 |
Dans une installation électrique, la continuité de service est une nécessité (exemple : impératifs de production).
Un défaut survenant en un point quelconque de l’installation doit être éliminé par le disjoncteur placé immédiatement en amont du défaut.
Exemple : un défaut en aval de Disj 2 doit se traduire uniquement par l’ouverture de Disj 2.
La sélectivité est totale si Disj 2 s’ouvre et si Disj 1 reste fermé.
La sélectivité est partielle si la condition notée ci-dessus n’est pas toujours respectée.
La sélectivité peut être : - ampèremétrique
- chronométrique.
♦ Sélectivité ampéremétrique
s ’ouvrent
PdC1 : pouvoir de coupure du disjoncteur D1
PdC2 : pouvoir de coupure de disjoncteur D2
I défaut = I1 | : seul D2 s’ouvre | } | |
I défaut = I2 | : seul D2 s’ouvre | la sélectivité est partielle | |
I défaut = I3 | : D1 et D2 s’ouvrent |
La sélectivité ampéremétrique est d’autant plus grande que l’écart entre les calibres des disjoncteurs D1 et D2 est important.
D2 | D1 | D1 et D2 : disjoncteurs rapides | I défaut = I1 | ou I2 ou I3 : seul D2 s’ouvre. |
I défaut = I4 : D1 et D2 s’ouvrent, la sélectivité est toujours partielle.
I | ||||||
I1 | I2 | I3 | I4 |
D2 D1 | D1 | : disjoncteur rapide |
D2 | : disjoncteur limiteur |
La sélectivité ampéremétrique est améliorée par l’utilisation d’un disjoncteur D2 limiteur. Pour des courants supérieurs au réglage du magnétique du disjoncteur D1 (ImD1) mais inférieurs à PdC2 , D1 ne déclenche pas.
L’énergie limitée par la coupure de D2 reste inférieure à l’énergie nécessaire au déclenchement de D1.
ImD1 PdC2 PdC1
Seul D2 s ’ouvre
♦ Sélectivité chronométrique
D2 D1
D1 : disjoncteur temporisable (crans de retard sélectifs)
D2 : disjoncteur rapide
CRAN 3
CRAN 2
CRAN 1
PdC2 PdC1
Elle s’obtient par un échelonnement des temps de déclenchement des disjoncteurs équipés de déclencheurs court retard.
Le temps de déclenchement du disjoncteur amont est retardé par rapport à celui du disjoncteur aval.
♦ Sélectivité ampéremétrique : exercice d’application
Icc présumé | |
Point A | 3,14 kA |
Point B | 2,1 kA |
Point C | 1,4 kA |
Points D, E, F | 1 kA |
Point G | 0,6 kA |
Nota : les différentes valeurs Icc présumé représentent respecti-vement la valeur du courant maxi si un court-circuit se produit aux différents points A, B, …
Travail demandé :
Le tableau ci-dessus indique la relation entre 4 données dans une canalisation électrique : la section des conducteurs (par phase), la longueur, Icc amont et Icc aval.
Icc amont
Icc aval
Connaissant 3 données, on détermine la 4ème.
Exemple : section des conducteurs (par phase) = 25 mm 2 ; longueur du câble = 50 m Icc amont = 20 kA → Icc aval = 4 kA.Correction de l’exercice d’application :
1)
Calibre | Nombre de pôles | Références | Pouvoir du coupures | |
D2 | 50 A | Tétrapolaire | NG450 | PdC = 10 kA > Icc (C) (1,4kA) |
D3 | 16 A | Tripolaire | NF316 | PdC = 6kA > Icc (D) (1kA) |
D4 | 16 A | Tripolaire | NE316 | PdC = 6kA > Icc (E) (1kA) |
D5 | 16 A | Tétrapolaire | NE416 | PdC = 6kA > Icc (F) (1kA) |
Le pouvoir de coupure de chaque disjoncteur est bien adapté.
2) Au point C, Icc (C) = 1,4 kA
InI (D2) = 140050 = 28
InI (D1) = 1400200 = 7
Courbe D, déclenchement en 10 ms | |
Bonne sélectivité | |
Courbe D, déclenchement en 0,8 s | Seul D2 déclenche |
3) Au point G, Icc (G) = 0,6 kA
InI (D3) = 60016 = 37,5
InI (D2) = 60050 =12
Courbe C, déclenchement en 10 ms | } Aucune sélectivité |
Courbe D, déclenchement en 10 ms |
4) Il faut que | I | (D2) < 10 pour une courbe D, déclenchement de D2 > 10 ms |
In |
⇒ Icc (G) < In (D2) × 10 ⇒ Icc (G) < 500 A
Si : conducteur en cuivre, section 2,5 mm2, Icc amont au point D = 1kA
et Icc aval désiré au point G < 0,5 kA, le tableau indique longueur du câble > 26m.
Si la longueur > 26 m, | I | (D2) <10 , seul le disjoncteur D3 déclenche en 10 ms. |
1.5 Courbes de limitation (protection contre les courts-circuits maxi)
La protection contre les courts-circuits maxi est assurée lorsque les deux règles suivantes sont respectées :
- règle du pouvoir de coupure : PdC disjoncteur ≥ Icc.
PdC : pouvoir de coupure du dispositif de protection contre les courts-circuits.
Icc : intensité du courant de court-circuit à l’endroit où est installé le dispositif de protection.
Si Icc > PdC, l’ouverture du disjoncteur n’est pas assurée. Cette forte intensité, non coupée, entraîne des échauffements dans les conducteurs (effets thermiques) et des forces de répulsion électrodynamique (efforts mécaniques) entre les conducteurs.
- règle du temps de coupure : le temps de coupure du dispositif ne doit pas être supérieur au temps portant la température des conducteurs à la limite admissible.
Contraintes admissibles par les câbles :
Courbes de limitation en contrainte thermique en 380/415 V
Le pouvoir de limitation d’un disjoncteur traduit sa capacité plus ou moins grande à ne laisser passer, sur court-circuit, qu’un courant inférieur au courant de défaut présumé.
Utilisation des courbes de limitation : exemples
Exemple n° 1 : un câble Cu/PRC de section 2,5 mm² (contrainte admissible = 1,39 105 A²s) est protégé par un C32N de calibre 5A (figure 1)
Exemple n° 2 : un courant Icc de 20 kA eff est limité à 7,2 kA crête lorsque la protection amont est assurée par un C32L (figure 2)
Exemple n° 3 : un courant Icc de 100 kA.eff est limité à 21 kA crête lorsque la protection amont est assurée par un C161L (figure 2)
Contraintes électrodynamiques :
♦ Considérons 2 conducteurs A et B situés
à une distance notée d l’un de l’autre et parcourus par le même courant I
♦ Le conducteur A engendre une induction β
à laquelle est soumise le conducteur B et réciproquement.
Conducteur A | I | ||||
d | |||||
Conducteur B | I | ||||
β = | 2 × I | (unités S.I) | |
107 × d |
♦ Sur le conducteur B, soumis à l’induction β (engendrée par le conducteur A) et traversé par le courant I s’exerce une force F.
(même phénomène sur le conducteur A)
F = β × I × "[1][1][1][1](" = longueur du conducteur)
F = | 2 | × I2 | × " | |
107 | × d | |||
♦ Les forces s’exerçant sur chaque conducteur sont appelées « efforts électrodynamiques ».
♦ Sens des efforts : on démontre que
- si les courants dans chaque conducteur sont de même sens, les 2 conducteurs s’attirent.
- si les courants dans chaque conducteur sont de sens contraire, les 2 conducteurs se repoussent.
♦ Conséquences : lors d’un court-circuit les efforts électrodynamiques exercés sur les conducteurs peuvent être très importants.
Icc
source charge
Icc
F Court circuit
Le choix des dispositifs de protection doit être judicieux afin de réduire la valeur du courant de défaut et sa durée.
♦ Si le courant de défaut est alternatif sinusoïdal icc (t) = Im × Sin ω t, la force F appliquée sur chaque conducteur peut se résumer à l’expression suivante : F = K × Sin2 ω t.
La valeur du facteur K est fonction de " (longueur du câble), d , Im , de la forme du conducteur (câble, barre, méplat), de la nature du courant (symétrique ou asymétrique).
Courbe des efforts exercés sur chaque conducteur (cas d’un court-circuit symétrique).
F F
♦ Effets de boucle : I
Si le conducteur se présente sous la forme d’une boucle, chaque partie élémentaire diamétralement opposée du conducteur est soumise à une force de répulsion F,
la boucle tend à s’ouvrir.
Calcul de l’intensité de court-circuit en un point d’une installation
2.1 Calcul du courant de court-circuit par la méthode des impédances
♦ Dans un réseau triphasé, un court-circuit peut se traduire par :
- une liaison électrique entre 3 phases (le courant de court-circuit sera appelé Icc3).
- une liaison électrique entre 2 phases (Icc2)
- une liaison électrique entre 1 phase et le neutre (Icc1) ou entre 1 phase et la terre (Icc 0)
Icc3 Icc2 Icc1 ou Icc0
V1, V2, V3 représentent les tensions simples du réseau côté BT.
Zl représente l’impédance par phase en amont du défaut.
Zn représente l’impédance du neutre.
Zpe représente l’impédance du conducteur de protection équipotentielle.
♦ A partir des formules ci-dessus, on remarque que le courant de court-circuit, le plus néfaste pour l’installation, a lieu lors d’un court-circuit entre les 3 phases, c’est-à-dire Icc3 (cas uniquement envisagé dans la suite du cours).
Réseau | Si un court-circuit se produit côté BT : | |||
- au point B le courant (IccB) est limité par | ||||
l’impédance interne du transformateur et | ||||
transformateur | ||||
celle du réseau amont ramenées au | ||||
secondaire du transformateur. | ||||
- au point C, le courant (IccC) est limité par | ||||
Coté BT | ||||
l’impédance interne du transformateur, | ||||
celle du réseau amont ramenées au | ||||
secondaire du transformateur et celle du | ||||
câble C1. | ||||
Icc(B) > Icc(C) |
♦ Lors d’un court-circuit entre les 3 phases (cas le plus défavorable), l’installation peut être représentée côté BT, pour une phase, par le schéma suivant :
V | Ra Xa | Rt | Xt | RcXc | Disj 1 |
B | C |
Ra : résistance du réseau amont ramenée au secondaire (du transformateur).
Xa : réactance du réseau amont ramenée au secondaire.
Rt : résistance totale du transformateur ramenée au secondaire.
Xt : réactance totale du transformateur ramenée au secondaire.
Rc : résistance d’une phase du câble C1.
Xc : réactance d’une phase du câble C1.
V : tension simple au secondaire.
Icceff (B) = | Veff | Z(B) = (Ra + Rt)2 + ( Xa + Xt)2 |
Z (B) |
Icceff (C) = | Veff | Z(C) = (Ra + Rt + Rc)2 + ( Xa + Xt + Xc)2 |
Z (C) |
Autre écriture possible (forme complexe) :
Icc(B)= VZA + Zt
0 Icc(B) ≠ | V | et Icc(C) ≠ | V | avec ZA = | Ra2+ Xa2 |
ZA + Zt | ZA + Zt + Zc | ||||
Zt = | Rt2+ Xt2 | ||||
Zc = | Rc2+ Xc2 |
♦ Le pouvoir de coupure de Disj 1 doit être supérieur au courant de court-circuit susceptible de le traverser : PdC de Disj 1 > Icc(C)
♦ Un court-circuit au point B sera éliminé par les protections en amont du transformateur (généralement par fusibles côté réseau amont).
♦ Détermination des résistances et des réactances de l’installation :
- Le réseau amont est caractérisé par sa puissance de court-circuit Scc.
- Le transformateur est caractérisé essentiellement par son couplage, ses tensions (primaire et secondaire), sa puissance apparente, sa tension de court-circuit et ses pertes cuivre.
- Le câble est caractérisé par la nature du conducteur, sa résistivité et ses dimensions géométriques
(Rc = ρ × | " | ) | ρcuivre= 22,5mΩ × mm2/m | ρalu= 36mΩ × mm2/m |
La réactance du câble dépend de son mode de pose :
♦ Formules associées | |||||||||||
Réseau amont ramené au secondaire du transformateur. | Transformateur | ||||||||||
Za = | U 2 | Ra = 0,15 × Za | Rt = | Pcu ×U 2 | Zt = | Ucc | × | U 2 | |||
Scc | S 2n | 100 | Sn | ||||||||
Xa = | Za2− Ra2 | Xt = | Zt2− Rt2 |
U= tension entre 2 phases côté secondaire du transformateur. Scc = puissance de court-circuit du réseau amont.
Pcu = pertes cuivre du transformateur.
Sn = puissance apparente nominale du transformateur.
Ucc = tension de court-circuit du transformateur (exprimée en %).
2.2 Applications numériques
Application numérique n° 1 : On se propose de calculer la valeur du courant lors d’un court-circuit au point B puis lors d’un court-circuit au point C de l’installation.
Caractéristiques de l’installation :
- réseau amont Scc = 500 MVA
- transformateur 20 kV/410V, Sn = 400 kVa, Ucc=6%, Pcu = 5 kW
(U = 410V entre 2 phases au secondaire)
- câble C1 = 3 × 150mm² par phase en cuivre, longueur = 3 mètres.
Calculer par la méthode des impédances la valeur du courant de court-circuit Icc(B) puis Icc (C).
Réseau amont
transformateur
Côté BT
Application numérique n° 2 :
Le sujet étudié concerne la restructuration de la production et de la distribution en énergie électrique d’une usine.
Le producteur distributeur national d’énergie électrique amène celle-ci au poste de distribution par l’intermédiaire d’une arrivée 20 kV, 50 Hz.
Le transformateur TR1 a comme caractéristiques : Sn = 1250 kVA, 20 kV au primaire, 410 V au secondaire, Ucc % = 5,5, pertes joule nominales = 15000 W.
La ligne BT reliant le transformateur TR1 au disjoncteur DGTR1 a pour caractéristiques : une phase constituée de 4 conducteurs unipolaires en cuivre de section 300 mm², et de longueur 14 m.
Le disjoncteur DGTR1 est un disjoncteur Masterpact associé à un déclencheur électronique STR 58 U.
Le disjoncteur D3 est un disjoncteur standard C800N associé à un déclencheur électronique.
La ligne BT reliant le disjoncteur D3 au jeu de barres JB a pour caractéristiques : une phase constituée de deux conducteurs unipolaires en cuivre de section 240 mm² et de longueur 9 m.
STR 58 U
STR 58 U
Questions :
- Déterminer la résistance et la réactance par phase.
1.1 – au point B (négliger l’impédance du réseau amont)
1.2 – du câble C1
1.3 – du câble C2
Résistivité du cuivre = 22,5 × 10-9 Ωm
Pour déterminer la réactance X en mΩ des câbles, on utilisera la formule X = 0,08 × L (avec L en m) s’il y a plusieurs conducteurs en parallèle par phase, diviser la réactance par le nombre de conducteur.
- Déterminer la valeur des courants de courts-circuits triphasés présumés aux points B, C, D, E de l’installation (négliger la résistance et la réactance des jeux de barres).
- 3.1 – Calculer l’intensité de service du disjoncteur DGTR1.
3.2 – Déterminer son pouvoir de coupure.
A partir des documentations fournies :
3.3 – Choisir le calibre de ce disjoncteur.
3.4 – A quelle valeur doit être réglé le seuil Ir de la protection « long retard » ?
3.5 – Quelles sont alors les valeurs minimale et maximale du seuil Im de la protection « court retard » ?
3.6 – Pour les différents crans de temporisation, donner les temps maxi de surintensité sans déclenchement ainsi que les temps maxi de coupure.
Choix de l’unité de contrôle : les disjoncteurs Masterpact M08 à M63 sont équipés d’une unité de contrôle électronique. Toutes les unités de contrôle STR sont insensibles aux harmoniques du réseau. Chaque unité de contrôle de la gamme correspond à un type d’application : distribution, instantanée, sélective, universelle.
Caractéristiques de l’unité de contrôle STR 58 U.
Légende :
8 : seuil de déclenchement long retard, courant de réglage : Io x Ir x In.
9 : temporisation long retard
10 : seuil de déclenchement court retard
11 : temporisation court retard
13 : seuil de déclenchement instantané
14 : seuil de déclenchement sur défaut terre
15 : temporisation sur défaut terre.
Corrigé application numérique n° 1 :
Xa = 0,3362 mΩ Ra = 0,05043 mΩ Rt = 5,25 mΩ Zt = 25,2 mΩ Xt = 24,64 mΩ
Rc = | 22,5 ×10−9 | × 3 | = 0,15 mΩ | Xc = 0,08 × 3 = 0,24 mΩ | |||||
150 ×10−6 | × 3 | ||||||||
Icc (B) = | = 9,39 kA | Icc (C) = | = 9,29 kA | ||||||
Z (B) | Z (C) | ||||||||
La faible différence entre Icc(B) et Icc(C) provient de la faible impédance du câble C1.
Corrigé application numérique n° 2 :
1.1 : R(B) = R transformateur = 1,613 mΩ Z(B) = Z transformateur = 7,39 mΩ X(B) = X transformateur = 7,21 mΩ
1.2 | : RC1 = | 22,5 ×10−9 | ×14 | = 0,2625mΩ | XC1 = 0,08 x 14/4 = 0,28 mΩ | |
4 × 300 ×10−6 | ||||||
1.3 | : RC2 = 0,4218 mΩ | XC2 = 0,36 mΩ | ||||
2 : Icc présumé = V/Z | Z(B) = 7,39 mΩ | |||||
Z(C) = (1,613 + 0,2625)2 + (7,21 + 0,28)² = 7,72 mΩ | ||||||
Z(D) = Z(C) : impédance du jeu de barres négligée. | ||||||
Z(E) = 8,17 mΩ | ||||||
Icc(B) = 32kA | Icc (C) = Icc(D) = 30 kA | Icc(E) = 28kA |
3.1 : I DGTR1 = I nominal au secondaire du transformateur = 1250×103 = 1760A
410 × 3
3.2 : PdC de DGTR1 = Icc présumé au point C = 30kA
3.3 : calibre = 2000A : Masterpact M20
3.4 : I nominal disjoncteur = 2000A, Ir = 1760A Ir = 0,88 x I nominal disjoncteur
3.5 : Im = 1,5 à 10 x Ir = 2640A à 17,6kA.
3.6 :
Temps maxi de surintensité sans déclenchement | Temps maxi de coupure | |
Cran 0 | 80 ms | |
Cran 0,1 | 80 ms | 140 ms |
Cran 0,2 | 140 ms | 230 ms |
Cran 0,3 | 230 ms | 350 ms |
Cran 0,4 | 350 ms | 500 ms |
Circuits électriques : détermination de la section des conducteurs
3.1 Méthodologie
L’ensemble d’un circuit électrique (conducteurs et protections associées) est déterminé de manière à satisfaire à toutes les contraintes de fonctionnement.
L’étude de l’installation consiste à déterminer précisément les canalisations et leurs protections électriques en commençant à l’origine de l’installation (source) pour aboutir aux circuits terminaux (récepteurs).
Chaque ensemble constitué par la canalisation et sa protection doit répondre simultanément à plusieurs conditions qui assurent la sûreté de l’installation :
- Véhiculer le courant d’emploi permanent et ses pointes transitoires normales.
- Ne pas engendrer de chutes de tension susceptibles de nuire au fonctionnement de certains récepteurs (période de démarrage d’un moteur par exemple).
En outre, la protection (disjoncteur ou fusible) doit :
- Protéger la canalisation pour toutes les surintensités ;
- Assurer la protection des personnes contre les contacts indirects.
3.2 Définitions
♦ Courant d’emploi IB :
- au niveau des circuits terminaux, c’est le courant qui correspond à la puissance apparente des récepteurs.
– au niveau des circuits de distribution, c’est le courant correspondant à la puissance d’utilisation laquelle tient compte des coefficients de simultanéité et d’utilisation.
♦ Courant admissible IZ : c’est le courant maximal que la canalisation peut véhiculer en permanence sans préjudice pour sa durée de vie. Ce courant pour une section donnée dépend de plusieurs paramètres :
- constitution du câble (cuivre, aluminium, isolation PVC ou PR, nombre de conducteurs actifs) - température ambiante
- mode de pose
- influence des circuits voisins (effets de proximité).
♦ Surintensité : il y a surintensité chaque fois que le courant traversant un circuit est supérieur à son intensité admissible. On distingue 2 types de surintensité :
- les surcharges : surintensités se produisant dans un circuit électriquement sain (courant de démarrage d’un moteur asynchrone, surabondance momentanée des récepteurs en fonctionnement).
- les courants de court-circuit : ils sont consécutifs à un défaut dans un circuit entre plusieurs conducteurs.
3.3 Détermination pratique de la section minimale d’une canalisation
La section d’un conducteur de phase dépend du mode de pose et d’un coefficient d’influence noté K. Le coefficient K caractérise l’influence des différentes conditions de l’installation.
K = K1 × K2 × K3
Les valeurs des coefficients K1, K2, K3 sont données dans les tableaux suivants.
♦ Détermination de la lettre de sélection :
La lettre de sélection de B à F dépend du conducteur utilisé et de son mode de pose. Les modes de pose sont très nombreux. La norme NFC 15 – 100 les a groupés en méthodes de référence et ils sont désignés par une lettre de sélection.
♦ Facteur de correction K1 :
Le facteur K1 mesure l’influence du mode de pose.
♦ Facteur de correction K2 :
Le facteur K2 mesure l’influence mutuelle des circuits placés côte à côte. Une pose est jointive lorsque la distance entre 2 conducteurs est inférieure au double du diamètre d’un conducteur.
Lorsque les câbles sont disposés en plusieurs couches, appliquer en plus le facteur de correction suivant (facteur multiplicatif de K2) : 2 couches (0,8), 3 couches (0,73), 4 ou 5 couches (0,7).