Prosit n°1 : Electronique/Electrique

Scribe : Martin IRIGARAY
Prosit n°1 : Electronique/Electrique
Titre :
Prosit Retour : Compte-rendu
Sommaire :
-Le point sur les mots à définir
-Le point sur les axes
-Résolution des hypothèses
-Solutions Proposées
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page 3
page 13
page 14
Le point sur les mots à définir :
PV de recette :
Le PV de recette (voir image ci-dessous) est un document qui permet de valider un
paiement entre un fournisseur et un client. Il est important toutes fois de savoir que la
signature du PV de recette permet de déclencher le processus de maintenance des
éléments livrés et recettes.
Document : Procès verbal de recette :
Source : http://phortail.org/webntic/PV-de-Recette-59.html
Crète de démarrage :
Le démarrage d’un appareil électrique (avec ou sans moteur) provoque un pic qui peut
atteindre jusqu'à 8fois la capacité normale, et donc faire disjoncter un disjoncteur
thermique.
Puissance réactive :
Dans un circuit, l'énergie électrique entre et sort d'éléments qui stockent de l'électricité
(p. ex. capacité ou inductance). Ainsi, quand la tension augmente dans une capacité, de
l'énergie s'accumule dedans. Quand la tension diminue de l'énergie s'en échappe. De
même, de l'énergie traverse une inductance quand un courant qui la traverse augmente.
Bien que la puissance instantanée puisse être très grande, le transfert d'énergie par cycle
est nul. Quand une capacité et une inductance sont en parallèle ou en série, le flux
d'énergie à travers une peut annuler celui de l'autre. Le pic instantané de puissance
associé aux éléments qui stockent de l'énergie est appelé puissance réactive
(NB : Puissance active : c’est celle qui alimente
Puissance réactive : c’est celle qui est produite par l’appareil (ex : chaleur,
lumière,…)
Le point sur les axes :
 Vérification normes électrique :
La norme en vigueur est la NFC 15100.
- 2 types de normes : réalisation ou conception
 Dépend du fait qu’il s’agisse de basse ou haute
tension.
- Les normes diffèrent en fonction d’une installation domestique
ou d’un bâtiment professionnel.
- Le disjoncteur différentiel est de 30mA minimum et nécessite
une mise à la terre (obligatoire).
-EDF installe le disjoncteur de 500mA.
On doit installer celui de 300mA.
-Pour une surface supérieure ou égale à 100m², il faut au moins 3
disjoncteurs de type AC (Courant Alternatif)
 Fonctionnement disjoncteur :
Définition : Disjoncteur Différentiel
Un disjoncteur est un appareil électromagnétique capable d’établir, de supporter et
d’interrompre des courants dans des conditions normales et surtout dans celles qui sont
anormales comme une surcharge ou un court circuit. Il s’ouvre alors automatiquement. Après
correction du problème, il suffit de le réarmer par une action manuelle sur la mannette.
Source:
http://www.epsic.ch/pagesperso/schneiderd/Divers/PDF/fiches%20disjoncteur.pdf
Principe de fonctionnement :
Installation normale :
Ici le courant qui passe par la phase ressort du récepteur en passant par le neutre.
Le courant i aller est égal au courant i retour. Le différentiel (A) ne mesure aucun courant :
tout fonctionne normalement.
Installation comportant un défaut :
Ici apparaît un courant de défaut d’isolement. Ce courant passe par la phase, atteint la carcasse
du récepteur et rejoint le transformateur EDF. Comme le courant de défaut ne passe pas par
le neutre, notre différentiel mesure un courant dans la phase, mais pas dans le neutre : il y a
différence. Donc notre différentiel agit et déclenche l'ouverture du disjoncteur SI le courant I
défaut est supérieur à la valeur du différentiel (valeur moyenne: 500 mA pour les
disjoncteurs d'abonnés ou de branchement).
Source :
http://perso.netpratique.fr/michel.martin47/electr/electricite/documents/neutre_terre_cc
.htm
Deux Types de Disjoncteur : Disjoncteur moteur, Disjoncteur canalisation
Le disjoncteur de moteur assure la protection des appareils raccordés en aval et non la
protection de la canalisation (voir alors le disjoncteur de canalisation). Toutefois la ligne est
protégée contre les courants de surcharges s'il n'y a pas de prises ou d’autres récepteurs
branchés en amont. Le coupe-surintensité qui précède peut être dimensionné pour ne couper
que les courants de court-circuit.
Le disjoncteur de canalisation n'assure que la protection des lignes - contre les courants de
surcharges ou de court-circuit - alimentant les récepteurs mais pas ces derniers. (voir alors le
disjoncteur de moteur).
Principe:
Le disjoncteur de canalisation assure la protection des canalisations selon 2 principes:
- thermique
- magnétique.
Principe thermique : Une lame bimétallique est parcourue par le courant. si des surcharges
sont provoquées par les récepteurs, en fonction du temps, la lame va se déformer et entraîner
l'ouverture du contact.
Principe magnétique : En service normal, le courant nominal circulant dans la bobine, n'a pas
assez d'influence magnétique (induction magnétique) pour pouvoir attirer l'armature mobile
fixée sur le contact mobile. Le circuit est fermé. Si un défaut apparaît dans le circuit aval du
disjoncteur de canalisation, l'impédance du circuit diminue et le courant augmente jusqu'à
atteindre
la
valeur
du
courant
de
court-circuit.
Dès cet instant, le courant de court-circuit provoque une violente aimantation de l'armature
mobile. Cela a comme conséquence d'ouvrir le circuit aval du disjoncteur.
Principe de déclenchement d’un disjoncteur thermomagnétique
1 - les courbes de déclenchement thermique à froid.
2 - les courbes de déclenchement thermique à chaud.
3 - les seuils de fonctionnement du déclencheur magnétique.
Choix du disjoncteur :
Le choix d’un disjoncteur s’effectue en fonction :
-de la norme d’installation : ex NF C 15-100, (installation domestique - type de récepteur intensité d’emploi - courbes de fonctionnement)
-des normes produits,
-des caractéristiques du réseau (tension, fréquence),
-de l’environnement (type de local, température, section et nature des câbles en aval),
-des impératifs d’exploitation (sélectivité, auxiliaires de commande,...).
Tension nominale
C’est la tension maximale d’utilisation en courant continu ou alternatif. C’est également la
tension à laquelle se rapporte le pouvoir de coupure et de fermeture du disjoncteur.
Un disjoncteur peut avoir plusieurs tensions nominales; chacune d’elle correspondant à un
pouvoir de coupure différent.
Courant nominal
C’est le courant que le disjoncteur est capable de supporter dans des conditions d’essais
spécifiés en service ininterrompu tout en respectant les limites d’échauffement
(température ambiante = 30°C).
Le courant nominal est déterminé en fonction de l’intensité du courant admissible passant
dans la section du conducteur à protéger.
Pouvoir de coupure
C’est l’intensité maximale du courant de court-circuit que peut couper le dispositif de
protection sans se détériorer et sans mettre en danger l’entourage, dans les conditions de
tension,
de
cos.
et
de
courts-circuits
déterminés
par
les
normes.
Le pouvoir de coupure doit être au moins égal au courant de court-circuit présumé au point
d’installation du disjoncteur (Pdc > Icc max).
Courbes de fonctionnement
Les normes "produits" disjoncteur imposent au moins l’existence des courbes B, C et D.
On choisira la courbe de fonctionnement du disjoncteur en fonction du type de récepteurs
(résistifs, inductifs) et de la ligne à protéger :
la courbe B : le disjoncteur a un déclenchement magnétique relativement bas (entre 3 et 5xIn)
et permet d’éliminer les courts-circuits de très faible valeur. Cette courbe est également
utilisée pour les circuits ayant des longueurs de câbles importantes, notamment en régime TN.
la courbe C : ce disjoncteur couvre une très grande majorité des besoins (récepteurs inductifs)
et s’utilise notamment dans les installations domestiques. Son déclenchement magnétique se
situe entre 5 et 10xIn.
la courbe D : cette courbe est utilisée pour la protection des circuits où il existe de très fortes
pointes de courant à la mise sous tension (ex: moteurs). Le déclenchement magnétique de ce
disjoncteur se situe entre 10 et 20xIn.
Sélectivité totale
La sélectivité est dite totale entre deux disjoncteurs lorsque, en présence de deux dispositifs de
protection à maximum de courant placés en série, le dispositif de protection aval assure la
protection sans provoquer le fonctionnement de l’autre dispositif.
Sélectivité partielle
La sélectivité est dite partielle entre deux disjoncteurs lorsque, en présence de deux dispositifs
de protection à maximum de courant placés en série, le dispositif aval assure la protection
jusqu’à un niveau donné de surintensité sans provoquer le fonctionnement de l’autre dispositif
de protection placé en amont.
Au delà, les deux protections déclenchent simultanément.
Contrainte thermique
Un court-circuit dégage une énergie thermique considérable qui peut être calculée par
l’intégrale de Joule :
R i2dt = R I2eff t (exprimée en A2s).
La contrainte thermique détermine l’aptitude du disjoncteur à limiter l’influence du court
circuit sur le fonctionnement ultérieur de la ligne (conducteur + récepteur). C’est cette valeur
qui permet de déterminer la sélectivité d’un disjoncteur par rapport à un dispositif de
protection amont.
Intensité crête (Ipk)
C’est la valeur maximale atteinte par l’intensité pendant l’essai. Elle détermine la contrainte
électrodynamique subie par la ligne, c’est à dire notamment les contraintes mécaniques
exercées sur les conducteurs, les connexions et les jeux de barres (Î limitée par le disjoncteur
< Î du jeu de barres).
Disjoncteur limiteur de courant
Disjoncteur qui a la capacité de limiter le courant de court-circuit en amplitude et en temps.
Coordination
Elle permet d’utiliser un dispositif de protection ayant un pouvoir de coupure inférieur au
courant de court-circuit présumé au point où il est installé, à la condition qu’il soit doublé en
amont d’un autre dispositif qui possède le pouvoir de coupure requis et que l’énergie que
laisse passer le disjoncteur amont soit supportable par le disjoncteur aval.
Catégories de limitation
Les disjoncteurs ayant un courant assigné jusqu’à 32A et un pouvoir de coupure de 3 - 4,5 - 6
ou 10 kA sont classés en classes de limitation d’énergie (1, 2 ou 3). Ces classes donnent, pour
le courant assigné, les valeurs limites (I2t) de la contrainte thermique d’un disjoncteur. Cette
valeur permet de définir les performances de sélectivité.
classe 1 : disjoncteur peu sélectif
classe 2 : disjoncteur moyennement sélectif
classe 3 : disjoncteur très sélectif
Les normes de sécurité relatives à un réseau électrique basse tension :
Il existe deux grandes familles de normes qui visent d’une part la construction du matériel
électrique et d’autre part la réalisation des installations électriques.
 Les principales normes de réalisation sont :
la NF C 15-100 : installations électriques à basse tension ;
la NF C 13-100 : postes de livraison ;
la NF C 13-200 : installations électriques à haute tension ;
la NF C 14-100 : installations de branchement (basse tension).
Les principales normes de conception, sont :
la NF C 20-010 : classification des degrés de protection procurés par les enveloppes
la NF C 20-030 : règles de sécurité relatives à la protection contre les chocs électriques
la NF C 71-008 : baladeuses
Exemple d'installation type (surface habitable > 100m²)
- Un compteur d'énergie et un disjoncteur différentiel de branchement 500mA (installés par
EDF),
- Un parafoudre obligatoire dans certaines zones géographiques,
- Un disjoncteur ou interrupteur différentiel 30mA type AC protégeant :
--- Des disjoncteurs divisionnaires protégeant :
------ Prises
- Un disjoncteur ou interrupteur différentiel 30mA type AC protégeant :
--- Des disjoncteurs divisionnaires protégeant :
------ Eclairages
------ Salle de bain
- Un disjoncteur ou interrupteur différentiel 30mA type A protégeant :
--- Des disjoncteurs divisionnaires protégeant :
------ Les autres gros appareils
- Un disjoncteur ou interrupteur différentiel 30mA type AC protégeant :
--- Des disjoncteurs divisionnaires protégeant :
------ Les convecteurs de chauffage.
- consommation PC :
- Cela dépend des composants ainsi que de l’écran utilisés
Les écrans CRT (anciens gros écrans)
consomment plus (A cause du tube cathodique)
que les écrans LFT (écrans plats).
 Principe d’une alimentation de PC
La consommation électrique d’un PC
Le réseau électrique européen est alimenté en 230 V alternatif. Par contre, les appareils (PC et
périphériques) sont alimentés en courant continu suivant différentes valeurs, mais de basses
tensions (généralement compris entre + 12 et -12V). Pour transformer la tension
d'alimentation du réseau électrique en tension acceptable par les appareils électroniques, on
utilise une alimentation.
Fonctionnement d’une alimentation à découpage :
Nous partons d'un réseau alternatif et le redressons par un pont de diodes sans transformateur
intermédiaire. En sortie, la tension continue est de l'ordre de 230 V (330 V en pointe). Le pont
est suivi d'un condensateur pour lisser la tension (230V continu). Le composant suivant est un
transformateur: un transformateur parcouru par un courant continu au primaire ne produit
aucun signal au secondaire. Par contre, si vous faites passer une tension alternative au
primaire d'un transformateur, il en ressort au secondaire une tension de même forme mais de
valeur différente (une division suivant le rapport nombre de bobines entrées / sorties). A quoi
peut donc bien servir ce transformateur ?
Juste à la sortie du transformateur, est placé un transistor. Celui-ci va hacher la tension,
induisant une tension discontinue dans le transformateur et ainsi faire passer du courant. Le
hachage est contrôlé par le circuit de commande qui est présent au secondaire. Contrairement
au circuit ci-dessus, la base du transistor est généralement reliée au circuit de commande par
un deuxième transformateur qui isole complètement la sortie (branchée sur les appareils
électriques) de l'entrée (réseau électrique). Ceci évite des problèmes en cas de surtensions sur
le réseau électrique.
Une alimentation PC de 220 Watt nécessite un fusible réseau électrique de 1 Ampère ou plus.
Cette alimentation fabrique du courant continu utilisé par les composants électroniques de 23
A en 5V, 9 A en 12V , 0,5 A en –5V et – 0,5A en –12V pour une alimentation standard. Le
reste est dissipé dans le transformateur et les circuits de redressement sous forme de chaleur.
Consommation d’une UC
Rapport de mesure.
Nous avons enregistré la consommation d’une UC (sans le moniteur ni l’imprimante) dont
voici les principales caractéristiques :
Alim 250 W
Processeur Intel Pentium IV 1,8 GHz
Disque dur WDC WD800BB-00CAA1 (80 Go)
Carte vidéo ATI 3D Rage 128 Pro TF
Conditions du test :
Durée : 1 mn
Mise en veille (disque) paramétrée à 30 secondes
Reprise d’activité après 15 secondes de mise en veille.
Consommation d'une UC (220V alt.)
900
Intensité (mA)
800
Démarrage
700
600
Redémarrage
des
disques
500
400
Fonctionnement
300
Mise
en
veille
200
100
Temps (sec)
57
54
51
48
45
42
39
36
33
30
27
24
21
18
15
12
9
6
3
0
0
Conclusion : la crête de démarrage atteint a une consommation 2,3X plus importante quand
régime normal.
Consommation d’un écran
Exemple avec un écran cathodique ( CRT ) :
En travail : 118W, en veille : 18W
Exemple avec un écran LCD :
En travail : 21W, en veille : 11W
Conclusion : un écran LCD consomme environ 2,3fois moins qu’un écran CRT.
Les crêtes de démarrage
La majorité des montages électroniques consomment nettement plus au démarrage. En effet,
étant majoritairement constitués de condensateurs, ils doivent être chargés avant le
fonctionnement normal du montage.
Conclusion : Il est donc nécessaire d’adapter son choix de fusibles et de disjoncteur pour
résister à ses crêtes lors de l’installation de son réseau électrique.
Etude du condensateur
Les condensateurs sont présents en nombre important dans une UC, et il semble que le fait
que les pc démarrent après avoir réarmé plusieurs fois a un rapport avec la charge des
condensateurs. En effet une fois chargé, la crête de démarrage s’atténue. Cela explique donc
le phénomène.
Source : http://www.ybet.be/hardware2_ch12/Protections_elec.htm
 Le fonctionnement d’un relais thermique :
Les relais thermiques protègent le matériel contre les surcharges. Mais pendant la phase de
démarrage, ils doivent laisser passer les surcharges temporaires dues à la pointe de courant et
déclencher uniquement si cette pointe, c’est à dire la durée de démarrage, est anormalement
longue.
Selon les applications, la durée normale de démarrage des moteurs peut varier de quelques
secondes (démarrage à vide) à quelques dizaines de secondes (machine entraînée à grande
inertie). Pour répondre à ce besoin la norme définit pour les relais de protection thermique
trois classes de déclenchement :
- Classe 10 : temps de démarrage inférieur à 10s (applications courantes).
- Classe 20 : temps de démarrage inférieur à 20s
- Classe 30 : temps de démarrage inférieur à 30s
Remarque : pour les applications avec un démarrage long, il est nécessaire de s’assurer que
l’ensemble des constituants qui compose le départ moteur est dimensionné pour supporter le
courant de démarrage sans échauffement excessif.
Un relais thermique est constitué d’un bilame métallique composé de deux lames à coefficient
de température différent. Le passage du courant, s’il est supérieur à la valeur de réglage du
relais, provoque l’échauffement et la déformation du bilame. Un contact électrique (contact
NF) associé à ce bilame, déclenche le circuit de commande.
Source: http://lgt.garnier.free.fr/techno/thermique.pdf#search=%22relais%20thermique%22







Arrivé du courant
Système de déclenchement
Réglage du calibre de
déclenchement
Départ courant
Elément bimétallique
Contact auxiliaire
Bouton de réarmement
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Résolution des hypothèses :
Disjoncteur trop faible :
OUI : Disjoncteur = 200A
152 PC consomment 114A
Un PC consomme 750mA en fonctionnement
Un écran CRT consomme 100W
Un écran TFT consomme 50W (pas de pic au démarrage)
Calcul : Pour un écran CRT : 152*165 = 25080W (régime normal)
25080/220  I=114A
114*2,3 = 262,2A à l’allumage
Pour un écran TFT : P(écran) = U.I(écran)
I(écran) = P(écran)/U
I(écran) = 50/220 = 0.227A
Pour un parc informatique: I(total) = I(écran) + I(uc)
I(uc) = I(total) – I(écran)
I(uc) = 0.750 – 0.227 A = 0.523 A
Fuite > 300mA : NON car dans ce cas, il y aurait des coupures en
permanence.
 Supprimer mise à la terre : NON car elle est obligatoire et son absence est
dangereuse pour les utilisateurs
Mise en place de relais thermiques : NON car le disjoncteur placé en
amont le rend inutile. De plus, le relais thermique n’existe pas en monophasé.
Respectent-ils les normes électriques françaises: NON car l’installation est
non conforme pour la sécurité des élèves.
Peut-on allumer les PC en décalé ? : OUI mais c’est une option qui n’est
pas envisageable pour ce Prosit
Peut-on allumer les 152 PC en même temps ? : OUI mais cela nécessite de
changer toute l’installation.
SOLUTIONS PROPOSEES :
Solution n°1 :
Solution n°2 :
La meilleure solution serait de d’installer un dispositif différentiel H.P.I. Elle est
recommandée pour les installations avec ordinateurs, imprimantes et autres appareils
informatiques. Le nouveau différentiel Hpi, grâce à son immunité vis-à-vis des phénomènes
transitoires, est particulièrement adapté aux installations alimentant des ordinateurs. Le
matériel informatique crée un courant de fuite permanent sur le conducteur de protection. Une
toute petite surintensité transitoire (quelques mA) aura pour conséquence de faire déclencher
intempestivement les différentiels. Les Hpi permettent de ne pas déclencher dans ce cas.
Cette version évite de multiplier les divisions de circuits au sein d'une installation, et donc
réduit le nombre de protections différentielles pour un certain nombre d'applications.
Résultats : un coût inférieur d'installation, de matériels, et une continuité de service optimale
des protections différentielles. En conclusion, le seul moyen d'éviter les déclenchements en
cas de courant transitoire d'intensité supérieure au seuil de déclenchement consiste à utiliser
les différentiels immunisés Hpi.