La manipulation "infaisable"

Sécurité électrique
mars 98
La manipulation "infaisable"1
Lorsque l'on cherche à visualiser la tension redressée à la sortie d'un pont de Graëtz, dés que
l'on connecte un oscilloscope, ça "saute" (sinon l'installation est dangereuse).
C'est le disjoncteur différentiel installé à l'avant de la quasi-totalité des installations en régime
de neutre TT qui remplit sa fonction.
Les régimes de neutre (monophasé)
Au secondaire du transformateur EDF MT-BT qui reçoit du 20 000 V, on dispose de deux fils
entre lesquels existe une différence de potentiel de 230 V mais aucun n'a de potentiel défini à
priori.
EDF peut choisir de ne rien imposer, de ne rien relier à la terre, ou de le faire par une forte
impédance; c'est le régime de neutre isolé ou indépendant de symbole IT.
- 1ère lettre I : neutre isolé au niveau EDF.
- 2ème lettre T : toutes les carcasses métalliques sont reliées à la terre chez l'usager.
EDF choisit le plus souvent de relier un des fils à la terre, le neutre, l'autre est la phase;
c'est le régime de neutre de symbole TT.
- 1ère lettre T : neutre à la terre au niveau EDF.
- 2ème lettre T : toutes les carcasses métalliques sont reliées à la terre chez l'usager.
Phase
20 kV
230 V
20 kV
?
?
Régime de neutre IT
230 V
Neutre
OV
Régime de neutre TT
L'oscilloscope a son châssis et la "masse" reliés à la terre par son cordon à trois conducteurs.
L'appareillage de sécurité
Le choix du régime de neutre est liée à la sécurité.
En régime IT
Aucun des fils n'est dangereux à priori pris isolément : en ne touchant qu'un seul des
conducteur, on amène son potentiel à 0 V (il n'y a d'ailleurs pas de chemin pour le retour d'un
courant de défaut).
Mais si vous touchez les deux fils, aucun dispositif ne fera la différence entre vous et une
ampoule ! Le "défaut" n'est pas détectable et donc détecté : il n'y a aucune sécurité.
En régime TT
Le contact avec le fil de phase est dangereux. Un courant s'établit entre la phase et la terre en
traversant le corps humain.
1
par Vincent FICHET Lycée Jules Fil – 11000 Carcassonne BUP n° 794
230 V
Sécurité électrique
mars 98
L'intensité du courant varie selon la loi d'Ohm (la bien nommée en l'occurrence).
La résistance du corps entre le point de contact et le sol varie selon l'état psychologique
(stress), physique (sudation) et la nature du contact au sol (semelle).
Au pire, la résistance du corps descend à 1 k, l'intensité du courant de défaut est alors de
230 mA sous 230 V. Le seuil de dangerosité de l'intensité est estimé à 50 mA et la norme a
retenu la valeur de 30 mA.
Un disjoncteur différentiel (DDR), placé en tête de l'installation, "ouvre" le circuit dés que le
courant "aller" (dans la phase) diffère du courant "retour" (dans le neutre) de 30 mA
EDF
USAGER
DDR
Phase
Neutre
Courant de défaut
Branchement de l'oscilloscope
La carcasse de l'oscilloscope et la masse sont reliés à la terre comme le prévoit la deuxième
lettre du régime TT.
Lors de l'alternance positive, les diodes D1 et D3 conduisent. D3 relie le neutre à la terre, ce
qui sans conséquence car le neutre et la terre sont au même potentiel.
Pour l'alternance négative, D2 et D4 conduisent et D4 relie la phase à la terre. Cela provoque
un courant de défaut et le déclenchement du dispositif de sécurité, le DDR.
EDF
USAGER
DDR
D1
D2
D4
D3
terre usager
Phase
Neutre
Courant de défaut
Les solutions pour permettre le branchement de l'oscilloscope consistent toutes à ouvrir le
circuit emprunté par le courant de défaut.
 Solution 1 : suppression du conducteur de terre de l'oscilloscope
Méthode radicale mais inconsciente : ça ne disjoncte pas mais les parties métalliques de
l'oscilloscope présentent des pointes à 300 V.
La norme n'est plus respectée (mise à la terre), le risque d'accident est réel et cette
pratique est justiciable du nouveau code pénal "mise en danger de la vie d'autrui".
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 Solution 2 : oscilloscope alimenté par un transformateur d'isolement 230/230 V
Sotte, car l'oscilloscope comporte un transformateur d'alimentation, cette pratique est
criminel car la terre n'est pas transmise au secondaire du transformateur. Le résultat est le
même que pour la solution 1.
 Solution 3 : montage alimenté par un transformateur d'isolement
EDF
USAGER
S2
A
DDR
D1
D2
D4
D3
terre usager
Phase
Neutre
B
S1
Les potentiels des points A et B au secondaire sont "flottants". On est en régime IT et nous
allons définir les potentiels.
Lors de l'alternance positive, D1 et D3 conduisent et B est relié à la terre par D3.
B est le neutre et A la phase.
Pendant l'alternance négative, D2 et D4 conduisent et A est relié a la terre par D4.
A est le neutre et B la phase.
La manipulation fonctionne et le contact avec l'oscilloscope ne présente pas de danger.
 Remarques
- Le contact avec A ou B demeure dangereux si la différence de potentiel est élevée car il
n'y a pas de DDR après le transformateur.
- On ne peut alimenter un second montage et à fortiori toute une classe. Dès qu'un
montage aura "forcé" un potentiel, les potentiels seront définis et dangereux pour les
autres.
Inconvénient : la solution est onéreuse si l'on considère un système industriel. Pour une
consommation de 1 kW par exemple, il faut dimensionner le transformateur à 1 kVA.
  Solution 4 : la sonde différentielle
La sonde fournit en sortie une tension image de la différence de potentiel entre ses entrées
qui peuvent être quelconques.
La sortie de la sonde est référencé à la masse de l'oscilloscope (en pratique, c'est un ampli
soustracteur). En conséquence, les points S1 et S2 ne sont pas reliés à la terre.
Il est possible de visualiser le signal redressé mais aussi :
- les tensions composées en triphasé;
- la tension avant et après le pont, ce qui n'est pas possible avec un oscilloscope double
trace car les deux entrées ont la même masse.
Inconvénient : son prix est chère (2000 F) et ses piles sont vides quand on en a besoin.