C 2 : Protection des biens et des personnes Etude des schémas de

C 2 : Protection des biens et des personnes
Etude des schémas de liaison à la terre
T.D.
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Objectifs du travail dirigé:
- Fonction Protection des personnes.
En présence d’un système d’alimentation en énergie (domaine domestique ou
industriel), le cahier des charges étant fourni:
Identifier un régime du neutre,
Identifier les matériels qui concourent à assurer la protection,
Valider la conformité de la protection.
Documents ressources:
- Courbes de sécurité,
- Courbes de déclenchement des différents disjoncteurs.
Acquis Préalables:
- La protection par disjoncteur,
- Présentation des schémas de liaison à la terre.
Le but du TD est de mettre en évidence le rôle des schémas de liaison à la terre dans le cadre
de la protection des personnes. Chaque exercice doit suivre la démarche vue en cours pour
répondre à la question commune aux trois schémas de liaison à la terre :
La protection des personnes est-elle assurée en cas de défaut d’isolement ?
A – Schéma de liaison à la terre TT
Soit une installation triphasée dont les données sont les suivantes :
Données :
Réseau 230 V / 400 V
Conditions BB1
Rn = 5 Ω, Ru = 10 Ω
Q1 : Disjoncteur magnéto-thermique de calibre 8A C60N courbe C
Q1
L1
L2
L3
N
PE
Rn
Ru
Un défaut franc apparaît entre la phase 3 et la masse du récepteur.
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La sécurité des personnes est-elle assurée ? Répondre en appliquant la démarche proposée.
A-1 Proposer un schéma modélisé de la boucle du courant de défaut.
A-2 En déduire la valeur du courant Id.
A-3 Une personne touche la carcasse du récepteur et le sol, en déduire la tension de
contact Uc à laquelle est soumise la personne.
A-4 Y-a-t-il danger pour la personne sachant les conditions d’humidité du local sont
BB1.
A-5 Quel est l’effet physiologique de cette tension de contact sur l’organisme (Rh =
1000Ω) ?
A-6 La protection des personnes est-elle assurée par le disjoncteur Q1 ? Pour répondre à
cette question donner le temps de déclenchement de Q1 et le comparer avec la
durée maximale de contact que peut supporter la personne.
On choisit d’associer à Q1 un bloc différentiel (DDR) de sensibilité I∆n = 500 mA de type
AC.
A-7 La protection des personnes est-elle assurée par le DDR ? Pour répondre à cette
question déterminer si le DDR est sensible au courant de défaut et, si oui, son temps
de déclenchement est compatible avec les courbes de sécurité.
A-8 Conclure sur le mode de protection des personnes à adopter en SLT TT.
Temps de déclenchement des DDR
Ι∆n
Td en ms
Classe AC
2 x Ι∆n
Min
Max
5
30
5 x Ι∆n
Min
Max
5
20
10 x Ι∆n
Min
Max
5
20
Min
10
Max
30
10
30
5
20
5
10
5
10
140
450
75
160
55
120
50
120
instantané
Classe A
instantané
Classe S
sélectif
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B – Schéma de liaison à la terre TN
Soit une installation triphasée dont les données sont les suivantes :
Données :
Réseau 230 V / 400 V
Conditions BB1
Rn = 5 Ω
Q1 : Disjoncteur magnéto-thermique de 50 A NC100H courbe D.
Q1
L1
L2
L3
N
PE
Rn
Un défaut franc apparaît entre la phase 3 et la masse du récepteur. Le récepteur est alimenté
par un câble long de 200 m, de section 50mm² en cuivre (ρ = 22.5 10-3 Ω.mm²/m). Les
sections des phases et du PE sont identiques.
La sécurité des personnes est-elle assurée ? Répondre en appliquant la démarche proposée.
B-1 Proposer un schéma modélisé de la boucle du courant de défaut.
B-2 D’après ce schéma par quoi est limitée la valeur du courant de défaut ? De quel type
de courant s’agit-il ?
B-3 On considère qu’une chute de tension intervient de 20 % au niveau de Q1, en
déduire à l’aide du schéma équivalent l’expression littérale de Id.
B-4 Un conducteur possède une résistance en Ohms dépendant de sa longueur L en
mètres, de sa section S en mm² et de sa résistivité en fonction de la nature du
matériau ρ en Ω.mm²/m, donner la formule de la résistance R d’un conducteur.
B-5 En déduire la valeur Rph du conducteur de phase et Rpe valeur du conducteur PE.
B-6 Calculer la valeur de Id.
B-7 A l’aide du schéma modélisé, donner l’expression littérale de Uc et la calculer.
B-8 Y-a-t-il danger pour la personne sachant les conditions d’humidité du local sont
BB1.
B-9 Donner la durée maximale de contact que peut supporter une personne.
B-10 Le disjoncteur va-t-il réagir au courant de défaut Id, si oui, quel dispositif et en
combien de temps ?
B-11 Le disjoncteur magnéto-thermique assure-t-il la protection des personnes.
B-12 Conclure sur la protection des personnes en régime TN.
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C – Schéma de liaison à la terre IT
Soit l’installation triphasée dont les données sont les suivantes :
Données :
Réseau 230 V / 400 V
Conditions BB1
Ru = 10 Ω
Neutre Impédant de valeur ZRES = 3422 Ω
Q1 : Disjoncteur magnéto-thermique de calibre 60A C60L courbe B.
Q1
L1
L2
L3
N
PE
Zres
1
2
Ru
Un PREMIER défaut franc apparaît entre la phase 3 et la masse du récepteur 1.
La sécurité des personnes est-elle assurée ? Répondre en appliquant la démarche proposée.
C-1 Proposer un schéma modélisé de la boucle du courant de défaut.
C-2 D’après ce schéma par quoi est limitée la valeur du courant de défaut ?
C-3 Quelles grandeurs pourra négliger dans ce cas ?
C-4 A l’aide du schéma modélisé, donner l’expression littérale de Id et le calculer.
C-5 A l’aide du schéma modélisé, donner l’expression littérale de Uc et la calculer.
C-6 Y-a-t-il danger pour la personne sachant les conditions d’humidité du local sont
BB1.
C-7 Conclure sur la protection des personnes en régime IT lors de la présence d’un
premier défaut.
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Un DEUXIEME défaut franc apparaît sur la phase 2 du récepteur 2, le défaut précédent est
toujours présent. Les masses sont interconnectées entre elles à une même prise de terre Ru.
Les sections des phases et du PE sont identiques de valeur 50mm² et en cuivre (ρ = 22.5 10-3
Ω.mm²/m).
150 m
100 m
Q1
L1
L2
L3
N
10 m
PE
1
2
Ru
C-8 Proposer un schéma modélisé de la boucle du nouveau courant de défaut Id2.
C-9 D’après ce schéma par quoi est limitée la valeur du courant de défaut ?
C-10 De quel type de courant s’agit-il ?
C-11 On considère qu’une chute de tension intervient de 20 % au niveau de Q1, à l’aide
du schéma modélisé, donner l’expression littérale de Id2.
C-12 Calculer à l’aide des données les valeurs de Rph3, Rph2 et Rpe.
C-13 Calculer la valeur de Id2.
C-14 Une personne touche la carcasse du récepteur 1, à l’aide du schéma modélisé,
donner l’expression littérale de Uc1T et la calculer.
C-15 Une personne touche la carcasse du récepteur 2, à l’aide du schéma modélisé,
donner l’expression littérale de Uc2T et la calculer.
C-16 Quelles sont les situations dangereuses pour les personnes sachant les conditions
d’humidité des locaux sont BB1.
C-17 Le disjoncteur va-t-il réagir au courant de défaut Id, si oui, quel dispositif et en
combien de temps ?
C-18 La protection des personnes est-elle assurée par le disjoncteur magnéto-thermique
Q1 en cas de double défaut ?
Avec un SLT IT, on utilise un Contrôleur Permanent d’Isolement C.P.I qui indique le niveau
d’isolement de l’installation par rapport à la terre, si cet isolement est défaillant, il le signale
par un signal visuel (voyants) et sonore (type klaxon).
C-19 Quel est l’intérêt de cet appareil pour une installation protégée par le SLT IT.
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Document ressources
Courbes de sécurité
Effets du courant sur le corps humain
Document ressources
Courbes de déclenchement des disjoncteurs
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