Schéma de liaison à la terre - Site de cours en électrotechnique

COURS N° 2 : Schéma de liaison à la
terre : T.N.
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
DURÉE
FIN DU COURS {? heures}
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Tableau de comité de lecture
Date de lecture
22 septembre 2000
21 mai 2001
24 novembre 2004
Lecteurs
CROCHET David
Beaussy Jean-Marie
Observation
Première Version
Mise à jour des données de cette page (mail et adresse)
Modifications
Remarques rédacteur
Date modifications
22 septembre 2000
21 mai 2001
26 octobre 2005
Quote of my life :
Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie.
Et la vôtre ?
Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante :
Ce dossier contient :
E-Mail :
Adresse Professionnel :
[email protected]
CROCHET David
LP Jean Guéhenno
 Un dossier élève (pages 4 à -)
16 Rue pierre Huet
 Un dossier prof (pages - à -)
61105 Flers
 Un transparent (page - à -)
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COURS N° 2
Schéma de liaison à la terre : T.N.
Niveau : 1 STI GET
Lieu : Salle de cours
Durée : ? heures
Organisation : Classe entière
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL
PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
-
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
-
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
MÉTHODE
-
Passive
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B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
COURS
N° 2
Schéma de liaison à la
terre : T.N.
Objectif :
 Définir les différents schémas de liaison à la terre
 Expliciter le schéma T.N.

Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
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Schéma de liaison à la terre T.N.
1. Généralités
Les réseaux de distribution sont caractérisés par :
- La nature du courant
CC : Courant Continu (DC)
CA : Courant alternatif (AC)
- Le nombre de conducteurs actifs
De 2 à 4 conducteurs
- Les liaisons à la terre
La sécurité des personnes et du matériel est assurée différemment en fonction
du schéma de liaison à la terre utilisé dans une installation électrique.
1.1. Les trois schémas de liaison à la terre
Caractérisés par deux lettres :




1ère lettre : Situation de l'alimentation par rapport à la terre
T : Liaison d'un point avec la terre – le neutre est directement relié à la terre
I : Le neutre, non relié directement à la terre, peut-être
Isolé de la terre
Ou relié à la terre par une impédance relativement élevée
2ème 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
Il y a 3 schémas de liaison à la terre :
- T.T.
- T.N.C. T.N.S.
- I.T.
2. Le schéma de liaison à la terre T.N., neutre relié à la terre et masse au neutre
Dans ce type de schéma, toutes les masses de l'installation sont reliées au point de
l'alimentation mis à la terre, en général le neutre, par des conducteurs de protection.
Ce raccordement direct transforme tout défaut d'isolement en court-circuit Phase –
Neutre. Ce défaut ne pourra être éliminé que par les dispositifs de protections contre
les courts-circuits :
- Les fusibles HPC (Haut Pouvoir de Coupure)
- Les disjoncteurs équipés de relais magnétique ou magnétothermique
2.1. Principe
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ZD : Impédance de la boucle de défaut
Id : Courant de défaut
Ia : Courant assurant le fonctionnement du dispositif de protection
UO : Tension nominale entre Phase et terre (Tension simple Ph – N)
Ud : Tension de défaut
Uc : Tension de contact
La coupure automatique en schéma T.N. s'obtient en s'assurant que l'intensité
de défaut est suffisant pour déclenche les protections contres les courts-circuits, d'où
la règle :
HT / 380 V
Id
L1
U
Id  O  Ia
Zs
L2
L3
N
 Élévation du potentiel des masses en
régime T.N.
Boucle de
défaut
L'élévation du potentiel des masses sera
U
d'autant plus faible que le conducteur de
protection sera de bonne qualité
(minimiser le plus possible la tension de contact et/ou maximiser le courant de
défaut)
C
3. Le schéma de liaison à la terre de type T.N.-C.
3.1. Introduction
La troisième lettre C signifie que le conducteur de neutre (bleu clair) et le
conducteur de protection électrique (vert/jaune) sont confondus. La priorité des
couleurs des conducteurs impose donc le vert/jaune pour ce conducteur de protection.
Afin de le différencier des noms usuels du neutre et du conducteur de protection, il
portera le nom PEN.
Ce schéma est interdit pour des sections inférieures à 10 mm² Cu (Cuivre) ainsi
que pour les canalisations mobiles.
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3.2. Schéma de principe
HT / 380 V
Pour un défaut d'isolement
d'impédance très faible entre la
phase 1 et la masse, Le courant de
défaut va atteindre la valeur d'un
courant de court-circuit. Il faut
donc que ce soit les disjoncteurs (ou
les fusibles) qui doivent réagir.
Id
L1
L2
L3
PEN
Boucle de
défaut
UC
3.3. Calculs simplifiés
Soit Z1 et ZPEN, les impédances respectives des conducteurs de la phase 1 et du
conducteur PEN. En considérant Z1 = ZPEN, déterminer la valeur du potentiel de
masses Uc en cas de défaut franc.
Uc  V
Z PEN
V

Z PEN  Z1 2
Ce qui donne Uc = 115 V.
D'après les courbes de sécurité, dans les conditions normales (U L = 50V), les
dispositifs de protection doivent déclencher en moins de 200 ms.
3.4. Problèmes posés par la longueur des canalisations électriques
Dans le dossier annexe est donné la courbe de déclenchement d'un disjoncteur moteur
(déclencheur thermique et déclencheur magnétique). Soit son courant de réglage à 50
A.
Si le défaut d'isolement provoque un courant de court-circuit de 1000 A. Le
temps de déclenchement de ce disjoncteur sera de 75 ms.
La valeur de la résistance d'un conducteur de section s et de longueur l est définie par
l
s
-1
m.m ) et Z  R²  X² . La valeur de Z est donc dépendante de la longueur l du
la loi : R  ρ ( = 0,0225  mm².m-1). Pour la valeur de la réactance X= l ( = 0,08
circuit.
Si l'on double la longueur du circuit précédent, on double Z et on réduit la valeur du
court-circuit par 4 (1 aller-retour). La valeur du courant de court-circuit est donc de
250 A mais dans ces mêmes conditions la tension de contact n'a pas changé. Avec ce
même disjoncteur - moteur, la protection va se déclencher au bout de 3 secondes.
Dans ces conditions, le seul moyen d'amélioré la protection est soit :
- D'augmenter la section des conducteurs (si s augmente, R diminue donc Z
diminue et Id augmente)
- Soit de prendre un disjoncteur dont le seuil du déclencheur magnétique est
plus faible
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- Soit de rajouter un D.D.R.F.S. (>1 A) sur le départ afin qu'il puisse se
déclencher sur un défaut
3.5. Avantages et inconvénients du TN-C
- Économie d'un conducteur (le neutre et le PE sont confondue)
- Économie sur le matériel (matériel 3 Pôles au lieu de 3 Pôles + neutre ou de 4
pôles)
Cas du branchement d'un appareil avec distribution du neutre et rupture du PEN.
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HT / 380 V
Si un défaut apparaît et que le
conducteur PEN est coupé, on
constate bien que la tension de
défaut devient dangereuse et
qu'aucun dispositif ne peut le
couper.
L1
L2
L3
PEN
C'est pour cela que la section des
conducteurs doit être au minimum de
10 mm² pour le cuivre et de 16 mm²
pour l'aluminium afin de ne pas avoir
les
conducteurs
fragiles. Il en est de même pour les conducteurs mobiles.
Dans ces derniers cas, ce sera le schéma T.N.-S. qui sera retenu.
UC
mécaniquement
4. Le schéma de liaison à la terre de type T.N.-S.
La troisième lettre S signifie que le conducteur de neutre (bleu clair) et le
conducteur de protection électrique (vert/jaune) sont séparé.
HT / 380 V
Id
L1
Nous remarquons que le défaut
provoque un court-circuit et que ces
sont les dispositifs de protections
contres les court-circuits qui doivent
se déclencher.
Ce schéma est obligatoire en cas de
section inférieur à 10 mm² pour le
cuivre et en cas de canalisations mobiles.
L2
L3
N
Boucle de
défaut
UC
Ce schéma de liaison n'est jamais suivi d'un schéma T.N.-C. Du poste
d'alimentation vers notre récepteur, on peut passer du schéma T.N.-C. vers le schéma
T.N.-S. mais jamais l'inverse (du T.N.-S. vers de T.N.-C.)
5. Conclusion :
Ce schéma de liaison impose quelques contraintes :
- Être propriétaire du poste de transformation afin de pouvoir effectuer le
changement de schéma.
- La nécessité d'avoir un personnel d'entretien très compétent
- La nécessité d'un contrôle périodique de la continuité et de la qualité du
conducteur de protection
- La nécessité d'avoir des prises de terres uniformément réparties dans toute
l'installation
- La nécessité d'une vérification obligatoire au déclenchement au premier défaut
soit par des mesures réelles ou par calcul
- L'augmentation des risques d'incendie du fait des forts courants de défaut
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L'usage du schéma T.N.-C. :
- Permet de faire une économie à l'installation (suppression d'un pôle d'appareillage
et d'un conducteur)
- Implique l'utilisation de canalisation fixes (NF-C 15 100)
- Interdit l'usage de faibles sections (10 mm² Cu et 16 mm² Al)
L'usage du schéma T.N.-S. :
- Est utilisable avec les petites sections
- Permet la séparation du neutre et du P.E. (éviter la pollution du P.E. en
informatique)
- Est obligatoire dans les locaux à risques d'incendie.
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B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE
DOSSIER PROFESSEUR
COURS
N° 2
Schéma de liaison à la
terre : T.N.
Objectif :
 Définir les différents schémas de liaison à la terre
 Expliciter le schéma T.N.

Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
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Schéma de liaison à la terre T.N.
1. Généralités
Les réseaux de distribution sont caractérisés par :
- La nature du courant
CC : Courant Continu (DC)
CA : Courant alternatif (AC)
- Le nombre de conducteur actif
De 2 à 4 conducteurs
- Les liaisons à la terre
La sécurité des personnes et du matériel est assurée différemment en fonction
du schéma de liaison à la terre utilisé dans une installation électrique.
1.1. Les trois schémas de liaison à la terre
Caractérisés par deux lettres :




1ère lettre : Situation de l'alimentation par rapport à la terre
T : Liaison d'un point avec la terre – le neutre est directement relié à la terre
I : Le neutre, non relié directement à la terre, peut-être
Isolé de la terre
Ou relié à la terre par une impédance relativement élevée
2ème 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
Il y a 3 schémas de liaison à la terre :
- T.T.
- T.N.C. T.N.S.
- I.T.
2. Le schéma de liaison à la terre T.N., neutre relié à la terre et masse au neutre
Dans ce type de schéma, toutes les masses de l'installation sont reliées au point de
l'alimentation mis à la terre, en général le neutre, par des conducteurs de protection.
Ce raccordement direct transforme tout défaut d'isolement en court-circuit Phase –
Neutre. Ce défaut ne pourra être éliminé que par les dispositifs de protections contre
les courts-circuits :
- Les fusibles HPC (Haut Pouvoir de Coupure)
- Les disjoncteurs équipé de relais magnétique ou magnétothermiques
2.1. Principe
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ZS : Impédance de la boucle de défaut
Id : Courant de défaut
Ia : Courant assurant le fonctionnement du dispositif de protection
UO : Tension nominale entre Phase et terre (Tension simple Ph – N)
Ud : Tension de défaut
Uc : Tension de contact
La coupure automatique en schéma T.N. s'obtient en s'assurant que l'intensité
de défaut est suffisant pour déclencher les protections contres les courts-circuits, d'où
la règle :
HT / 380 V
Id
L1
U
Id  O  Ia
Zs
L2
L3
N
 Élévation du potentiel des masses en
régime T.N.
Boucle de
défaut
L'élévation du potentiel des masses sera
U
d'autant plus faible que le conducteur de
protection sera de bonne qualité
(minimiser le plus possible la tension de contact et/ou maximiser le courant de
défaut)
C
3. Le schéma de liaison à la terre de type T.N.-C.
3.1. Introduction
La troisième lettre C signifie que le conducteur de neutre (bleu clair) et le
conducteur de protection électrique (vert/jaune) sont confondus. La priorité des
couleurs des conducteurs impose donc le vert/jaune pour ce conducteur. De
protection Afin de le différencier des noms usuels du neutre et du conducteur de
protection, il portera le nom PEN.
Ce schéma est interdit pour des sections inférieures à 10 mm² Cu (Cuivre) ainsi
que pour les canalisations mobiles.
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3.2. Schéma de principe
HT / 380 V
Pour un défaut d'isolement
d'impédance très faible entre la
phase 1 et la masse, Le courant de
défaut va atteindre la valeur d'un
courant de court-circuit. Il faut
donc que ce soit les disjoncteurs (ou
les fusibles) qui doivent réagir.
Id
L1
L2
L3
PEN
Boucle de
défaut
UC
3.3. Calculs simplifiés
Soit Z1 et ZPEN, les impédances respectives des conducteurs de la phase 1 et du
conducteur PEN. En considérant Z1 = ZPEN, déterminer la valeur du potentiel de
masses Uc en cas de défaut franc.
Uc  V
Z PEN
V

Z PEN  Z1 2
Ce qui donne Uc = 115 V.
D'après les courbes de sécurité, dans les conditions normales (U L = 50V), les
dispositifs de protection doivent déclencher en moins de 200 ms.
3.4. Problèmes posés par la longueur des canalisations électriques
Dans le dossier annexe est donné la courbe de déclenchement d'un disjoncteur moteur
(déclencheur thermique et déclencheur magnétique). Soit son courant de réglage à 50
A.
Si le défaut d'isolement provoque un courant de court-circuit de 1000 A. Le
temps de déclenchement de ce disjoncteur sera de 75 ms.
La valeur de la résistance d'un conducteur de section s et de longueur l est définie par
l
s
-1
m.m ) et Z  R²  X² . La valeur de Z est donc dépendante de la longueur l du
la loi : R  ρ ( = 0,0225  mm².m-1). Pour la valeur de la réactance X= l ( = 0,08
circuit.
Si l'on double la longueur du circuit précédent, on double Z et on réduit la valeur du
court-circuit par 4 (1 aller-retour). La valeur du courant de court-circuit est donc de
250 A mais dans ces mêmes conditions la tension de contact n'a pas changé. Avec ce
même disjoncteur - moteur, la protection va se déclencher au bout de 3 secondes.
Dans ces conditions, le seul moyen d'amélioré la protection est soit :
- D'augmenter la section des conducteurs (si s augmente, R diminue donc Z
diminue et Id augmente)
- Soit de prendre un disjoncteur dont le seuil du déclencheur magnétique est
plus faible
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- Soit de rajouter un D.D.R.F.S. (>1 A) sur le départ afin qu'il puisse se
déclencher sur un défaut.
3.5. Avantages et inconvénients du TN-C
- Économie d'un conducteur (le neutre et le PE sont confondue)
- Économie sur le matériel (matériel 3 Pôles au lieu de 3 Pôles + neutre ou de 4
pôles)
Cas du branchement d'un appareil avec distribution du neutre et rupture du PEN.
Page 15 sur 19
HT / 380 V
Si un défaut apparaît et que le
conducteur PEN est coupé, on
constate bien que la tension de
défaut devient dangereuse et
qu'aucun dispositif ne peut le
couper.
L1
L2
L3
PEN
C'est pour cela que la section des
conducteurs doit être au minimum de
10 mm² pour le cuivre et de 16 mm²
pour l'aluminium afin de ne pas avoir
les
conducteurs
fragiles. Il en est de même pour les conducteurs mobiles.
Dans ces derniers cas, ce sera le schéma T.N.-S. qui sera retenu.
UC
mécaniquement
4. Le schéma de liaison à la terre de type T.N.-S.
La troisième lettre S signifie que le conducteur de neutre (bleu clair) et le
conducteur de protection électrique (vert/jaune) sont séparé.
HT / 380 V
Id
L1
Nous remarquons que le défaut
provoque un court-circuit et que ces
sont les dispositifs de protections
contres les court-circuits qui doivent
se déclencher.
Ce schéma est obligatoire en cas de
section inférieur à 10 mm² pour le
cuivre et en cas de canalisations mobiles.
L2
L3
N
Boucle de
défaut
UC
Ce schéma de liaison n'est jamais suivi d'un schéma T.N.-C. Du poste
d'alimentation vers notre récepteur, on peut passer du schéma T.N.-C. vers le schéma
T.N.-S. mais jamais l'inverse (du T.N.-S. vers de T.N.-C.)
5. Conclusion :
Ce schéma de liaison impose quelques contraintes :
- Être propriétaire du poste de transformation afin de pouvoir effectuer le
changement de schéma.
- La nécessité d'avoir un personnel d'entretien très compétent
- La nécessité d'un contrôle périodique de la continuité et de la qualité du
conducteur de protection
- La nécessité d'avoir des prises de terres uniformément réparties dans toute
l'installation
- La nécessité d'une vérification obligatoire au déclenchement au premier défaut
soit par des mesures réelles ou par calcul
- L'augmentation des risques d'incendie du fait des forts courants de défaut
Page 16 sur 19
L'usage du schéma T.N.-C. :
- Permet de faire une économie à l'installation (suppression d'un pôle d'appareillage
et d'un conducteur)
- Implique l'utilisation de canalisation fixes (NF-C 15 100)
- Interdit l'usage de faibles sections (10 mm² Cu et 16 mm² Al)
L'usage du schéma T.N.-S. :
- Est utilisable avec les petites sections
- Permet la séparation du neutre et du P.E. (éviter la pollution du P.E. en
informatique)
- Est obligatoire dans les locaux à risques d'incendie.
Page 17 sur 19
B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE
DOSSIER RESSOURCES
COURS
N° 2
Schéma de liaison à la
terre : T.N.
Objectif :
 Définir les différents schémas de liaison à la terre
 Expliciter le schéma T.N.

Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
Page 18 sur 19
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