Les régimes de neutres 1)Problème L’absence d’une liaison avec la prise de terre représente un danger . (voir ci-dessous) La protection des personnes contre les contacts indirects ou défaut d’isolement est assurée par ce que la norme NF-C 15-100 appelle les schémas de liaison à la terre ou liaison à la terre. 2) Codification des schémas de liaison à la Terre Il y a 3 régimes de neutre caractérisés par 2 lettres : TT, TN et IT La 1ere lettre caractérise la source : T un point du transformateur (le neutre) est relié à la terre locale. I le point neutre du transformateur est isolé (ou impédant) de la terre locale. La 2nde lettre caractérise les masses : T les masses des équipements sont reliées à une terre locale. N les masses des équipements sont reliées a la terre du neutre de la source. 3)Le régime de neutre TT 3.1)Principe Le neutre du transformateur de distribution est mis à la terre à travers une prise de terre de résistance Rn. Les masses sont mises à la terre à travers une prise de terre de résistance RA . Le courant de défaut Id est limité par les impédances du circuit Ici Id= La tension de contact Uc est la tension auquelle la personne est soumise lorsqu’elle touche l’appareil en défaut. Uc= tension mortelle Règles de protection: • Coupure automatique de l’alimentation par DDR au premier défaut. • Masses interconnectées entre elles et reliées à une même prise de terre. • Satisfaire cette relation Ra x I∆n ≤ UL avec I∆n courant de déclenchement du DDR UL tension limite de contact (50V ac en milieu sec). 3.2)Exercices Exercice I Une entreprise en régime de neutre TT installe des machines dans un atelier alimenté en 230 / 400 V. La protection des machines est assurée par des DDR 30 A / 500 mA. 1- La phase 3 de la machine 1 touche la masse avec une résistance de contact de 4 Ω: Représenter le chemin du courant de défaut. Déterminer la valeur du courant de défaut Id. A quelle tension de contact est soumise la personne qui touche cette machine ? Le DDR F1 se déclenche t-il ? Pourquoi ? 2- La phase 1 de la machine 2 touche la masse: Représenter le chemin du courant de défaut. Déterminer la valeur du courant de défaut Id. A quelle tension de contact est soumise la personne qui touche cette machine ? Le DDR F2 se déclenche t-il ? Pourquoi ? Exercice 2 : 1- On branche une lampe (230V, 150W) entre une phase et le neutre. Que se passe-t-il pour la lampe et le disjoncteur ? 2- On branche une lampe entre le neutre et la terre, que se passe-t-il ? 3- On branche une lampe entre une phase et la terre, que se passe-t-il ? 4- Un défaut d’isolement se produit sur le lave linge, à partir de quelle tension de contact Uc le déclenchement du disjoncteur peut-il se produire? Exercice 3 : 1- On considère un défaut d’isolement entre la phase L2 et la masse de la machine. Calculer le courant de défaut Id. 2- Le DDR va-t-il déclencher ? Pourquoi ? 3- Calculer la tension de contact Uc auquelle est soumise la personne. Cette tension est-elle dangereuse? 4- La condition de sécurité Ra x I∆n ≤ UL estelle respectée ? ( UL = 50 V) 4. Le régime de neutre TN Schéma TN-C (Neutre et PE confondus en un seul Schéma TN-S ( Neutre et PE séparés ) conducteur appelé PEN ). Un défaut d’isolement est constaté entre la phase 1 et la masse: 1- représenter le courant de défaut Id. 2- déterminer ce courant de défaut. ( ρ cuivre = 0.0225 Ω.mm² / m ) ( Hypothèse: les impédances amont réduisent la tension de 20 % d’où 0.8 Vn ) Id est un court-circuit Phase - Neutre en régime TN 3- déterminer la tension de contact Uc Un défaut d’isolement est constaté entre la phase 1 et la masse: 1- représenter le courant de défaut Id. 2- déterminer ce courant de défaut. On sait que ρ cuivre = 0.0225 Ω.mm² / m de plus Hypothèse: les impédances amont réduisent la tension de 20 % d’où 0.8 Vn ) Id est un court-circuit Phase - Neutre en régime TN 3- déterminer la tension de contact Uc Règles de protection en schéma TN • Coupure au premier défaut • Protection par disjoncteur ou fusible Vérification de la longueur des câbles. • Il faut s’assurer que Id ≥ Irm ( courant de réglage magnétique du disjoncteur ) Il faut s’assurer que tf ≤ tc. • tf : temps de coupure du disjoncteur • tc : temps de coupure maximal autorisé par la norme ( court-circuit phase-neutre ) L < Lmax ( donnée par tableaux ) Exercice: Détermination par tableaux de la longueur maximale d’un câble en régime TN. 1. A l’aide du tableau ci-dessous, déterminer L max sachant que: Sph = Spe = 10 mm² protégé par disjoncteur 20 A. Longueurs maximales (en mètres) de canalisations triphasées 230/400 V ou monophasées en schéma TN (m = 1) protégées contre les contacts indirects par des disjoncteurs domestiques de type B 2. Selon la nature et la section des conducteurs, on applique des coefficients (à multiplier à Lmax). Déterminer « le nouveau Lmax » si les conducteurs sont en aluminium (utiliser le tableau ci-dessus) L max = 0. 3. 4. En utilisant les 2 tableaux précédents, déterminer L max sachant que: - conducteurs en aluminium ; - Sph = 50 mm² ; Spe = 25 mm² ; - disjoncteur 63 A .eau 649 m correcteur = 0.42, d’où Lmax = 0.42 x 649 = 27 Que devient L max si la tension limite conventionnelle est de 25 V ? 5) Le régime de neutre IT 5.1) régime IT avec masses séparées Un premier défaut d’isolement survient sur la machine 1 entre la phase 3 et la masse : 1- Représenter le chemin du courant de défaut Id1 et calculer le 2- Calculer Uc1 ; cette tension est-elle dangereuse ? Y a-t-il déclenchement du DDR1 ? Un second défaut d’isolement survient sur la machine 2 entre la phase 2 et la masse : 3- Représenter le chemin du courantde défaut Id2 et calculer le 4- Calculer Uc1 et Uc2; ces tensions sont-elles dangereuses ? Y a-t-il déclenchement des DDR ? 5.2) Masses interconnectées Un premier défaut d’isolement survient sur la machine 1 entre la phase 3 et la masse : 1- Représenter le courant de défaut Id1 et calculer le : 2- Calculer Uc1 ; cette tension est-elle dangereuse ? Y a-t-il déclenchement du DDR ? Un second défaut d’isolement survient sur la machine 2 entre la phase 2 et la masse On donne : ρ cuivre = 0.0225 Ω.mm² / m 3- Représenter le courant de défaut Id2 et calculer le. On admet que la tension de court circuit entre H et A est alors limité à 0.8xUHA 4- Calculer Uc1 ; cette tension est-elle dangereuse ? Y a-t-il déclenchement du DDR ? 5.3) Conditions de mise en oeuvre en IT Utilisation: • • • D’un limiteur de surtension (entre le neutre du transformateur et la terre) d’une impédance de limitation ( Z ) d’un CPI ( contrôleur permanent d’isolement) 6. Courbe de sécurité 6.1) Principe Les dangers encourus par les personnes traversées par un courant électrique dépendent essentiellement de son intensité et du temps de passage. La norme NF C 15-100 définit le temps de coupure maximal du dispositif de protection selon les conditions d’utilisation (UL) courbe de sécurité Tension limite UL Milieu sec U < 50 V Milieu humide U < 25 V Milieu mouillé U < 12 V 6.2) Exercice d’application Une installation monophasée alimente une machine électrique dont la masse est métallique. Le régime de neutre de cette installation électrique est TT. La résistance de la prise de Terre du transformateur de distribution a pour valeur Ra=10 Ω., quant à la prise de terre des masses de l'installation, sa résistance vaut Rb= 20 Ω. Le transformateur délivre une tension de 230 V. a. Schéma électrique • Faites un schéma de l'installation en fonctionnement normal. • Dessinez le schéma équivalent électrique prenant en compte le régime de neutre. b. Contact indirect • avant contact : Dans le cas d'un défaut d'isolation au niveau de la machine, calculer le courant de défaut dans le pire cas. En déduire la valeur de la tension de contact. • après contact : Un homme d'impédance équivalente Rh = 1k Ω entre en contact avec la masse de l'appareil. Redessinez le schéma électrique équivalent. Calculez à nouveau la tension de contact et le courant qui traverse le malheureux. Que faire ? • Quel seuil de différentiel faut il choisir pour être sur d’interrompre une tension de contact Uc>50 V ? D’après le cours, il faut satisfaire à cette relation • Quel est le temps maximal admis pour couper l’alimentation ?
