Cours

CHAPITRE 3 :
TRANSPORT DU COURANT.
SECURITE ELECTRIQUE
1- Transport de l’électricité.
La tension électrique fournie par une centrale E.D.F est de 20 kV environ. Celle qui arrive à
notre domicile a une valeur efficace de 230 V.
Tout au long de son chemin, la tension électrique subie des conversions.
L’appareil qui permet de réaliser ces conversions s’appelle le transformateur.
Il a été crée en 1883 par John Dixon Gibbs.
Il est constitué de deux circuits électriques indépendants (l’un primaire et l’autre secondaire).
Chaque circuit se résume à une bobine (fil de cuivre) enroulée un certain nombre de fois
autour du circuit magnétique.
Selon la valeur du rapport
N1/N2 le transformateur est :
- élévateur de tension (N2>N1)
- abaisseur de tension (N1>N2)
En
effet,
une
relation
mathématique relie la valeur des
tensions des circuits primaires et
secondaires et les nombres
d’enroulements :
U1
-----U2
N1
= -------N2
Il y a quelques dizaines d’années, la valeur efficace de la tension fournie aux usagers était de
110 V. Pour diminuer l’énergie dissipée en chaleur dans les câbles, EDF décida d’élever la
tension à 230 V. Pendant plusieurs années, certains usagers ont été alimentés en 110 V,
d’autres en 230 V.
Lors du changement de tension, des transformateurs furent fournis aux usagers. Pendant la
période de transition, les fabricants produisirent des appareils soit en 110 V soit en 230 V.
Pour limiter les pertes d’énergie en chaleur, il est préférable d’utiliser pour les câbles un métal
dont la résistance électrique est faible.
Le métal usuel le mieux adapté est le cuivre.
Pourtant les câbles sont en aluminium. En effet, bien que la résistance électrique de
l’aluminium soit supérieure de 64% à celle du cuivre, sa masse pour un volume de métal
déterminé est trois fois plus faible.
On peut ainsi espacer les poteaux, peu esthétiques et coûteux à installer.
Actuellement, les isolants utilisés dans les installations sont en matière
plastique.
Ils offrent une protection efficace et durable pour une
utilisation normale.
Il y a quelques années, les matières plastiques n‘existaient
pas.
Les gaines isolantes des fils étaient réalisées en tissu, leur
usure était rapide, les courts-circuits étaient fréquents et les
risques d’électrocutions par contact direct nettement accrus.
A la sortie d’une centrale électrique, la tension a été progressivement élevée
au cours des dernières années pour améliorer le transport en diminuant ces
pertes sous forme de chaleur.
Elle est fixée actuellement à 400 kV pour la France et l’Europe : c’est la
très haute tension, THT.
L’énergie électrique est ensuite répartie sur l’ensemble du territoire par les
lignes haute tension, HT (90 kV et 63 kV). La distribution est faite ensuite
en moyenne tension, MT, et en basse tension, BT (230 V et
380 V), par des poteaux en béton armé et en bois.
Ce sont les pylônes métalliques qui portent les câbles THT et HT. Le
danger qui peut se présenter est clairement signalé aux abords des
lignes aériennes comme des lignes enterrées.
2- Sécurité électrique.
La tension électrique alternative qui nous est délivrée à notre domicile par E.D.F a une valeur
efficace de 230V.
En fait, si on regarde de plus près, à la sortie du
transformateur de quartier, l’alimentation électrique de
nos maisons se fait par l’intermédiaire de 2 fils
électriques :
- l’un appelé phase (de couleur rouge ; noir ou
marron pour une installation électrique ancienne)
- l’autre appelé neutre (de couleur bleu)
On ne peut pas connaître la valeur de l’intensité du courant car plus il y a besoin de courant et
plus l’intensité augmente car chaque appareil nécessite 230V à ses bornes pour fonctionner.
Le danger de l’électricité dans nos maisons réside dans le fait que le courant est alternatif et
que la tension efficace est importante.
Le passage du courant électrique à travers
un organisme vivant peut avoir de graves
conséquences.
Une variation de l’intensité du courant
circulant dans le corps crée une excitation
des muscles : ceux-ci se contractent et se
relâchent en 1/10 s.
Si la période est inférieure à 0,1s la réponse
des muscles est une contraction permanente
appelée tétanos.
Avec la tension du secteur (de fréquence 50 Hz), l’effet produit sur l’organisme varie selon
l’intensité du courant et le temps de passage de ce courant dans l’organisme :
Remarque : Lors de la fibrillation ventriculaire, le cœur bat a la fréquence du secteur , c’est-àdire 50 fois à la seconde !!!!!
L’intensité du courant qui traverse le corps est d’autant plus faible que la résistance du corps
humain est élevée. (Résistance qui varie en fonction de la personne, l’état de la peau, la
tension appliquée…).
Tableau donnant quelques valeurs de résistance du corps humain, en kO, en fonction de la
tension et selon l’état de la peau :
Remarque : Lorsque nous avons les mains mouillées, notre résistance est environ divisée par
2 (d’où un effet plus important du courant sur nous.
Dans la pratique, on considère que tout se passe comme si le courant arrivait par le fil de
phase et repartait par le fil de neutre.
Par conséquent on peut s’électrocuter en touchant :
la phase + le neutre
la phase + contact avec la terre
C’est donc en touchant le fil de phase
s’électrocute
que l’on
Remarque : On évite l'électrocution quand une main touche la phase si
-on a des bottes en caoutchouc ou des semelles épaisses
-on a les pieds sur un support isolant (bois, matière plastique, carrelage)
Un disjoncteur différentiel se trouve à l’entrée des habitations avant que le courant ne soit
distribué dans toute la maison. Il se comporte comme un interrupteur et coupe l’arrivée du
courant dans deux situations :
-
-
quand l’intensité totale qui le traverse est trop grande (trop d’appareils en
fonctionnement en même temps, ou lors de l’apparition d’un court-circuit dans le
circuit électrique de la maison).
Quand il y a une différence dans l’intensité du courant dans le fil de phase et le neutre.
(Situation ou une personne est traversée par un courant appelé courant de fuite).
Une personne qui touche le fil de phase est traversée par un courant appelé courant de fuite.
Mais attention, dans les habitations le disjoncteur réagit que’ à partir d’un courant de fuite de
500 mA or on meurt à partir de 100 mA. Le disjoncteur n’est donc pas un dispositif qui
protège totalement.
De même, un fil conducteur ne peut supporter qu’une certaine intensité maximale dépendant
de sa section. Le tableau suivant donne quelques exemples en fonction de l’usage de la ligne.
Le fil de phase et de neutre ne doivent jamais se toucher. Un contact accidentel entre ces deux
fils produit un court-circuit, c’est-à-dire une augmentation brutale de l’intensité du courant (il
y a alors risque d’incendie).
Les divers appareils électriques d’une installation sont branchés en dérivation entre le fil de
phase et le neutre. Une augmentation abusive du nombre de récepteurs en fonctionnement
peut provoquer le dépassement de l’intensité maximale dans le circuit principal : il y a alors
surintensité (qui peut avoir les mêmes effets qu’un court-circuit).
Dans les situations citées ci-dessus, l’intensité peut être
trop forte pour les prise ou fils de connexion, d’où la
nécessité des fusibles ou disjoncteurs divisionnaires qui
se coupent quand on atteint une certaine valeur de
l’intensité.
Le fusible est constitué d'un fil très fin en métal dans une
cartouche isolante avec un contact métallique à chaque
extrémité.
Lorsqu'on atteint l'intensité inscrite dessus, le fil fond. Le
fusible est alors « grillé » .
Si on remplace un fusible par un de valeur plus importante ...
on risque de provoquer un incendie.
La valeur du fusible choisit dépend du circuit à protéger.
Un disjoncteur divisionnaire fonctionne comme un fusible mais il suffit d'appuyer dessus pour
le remettre en fonction.
Enfin la prise électrique est constituée de deux bornes femelles et d’une borne mâle : la terre,
qui est utile pour les risques d’électrocution si elle est associée au disjoncteur. Elle sert à
évacuer un courant de fuite qui s’échapperait d’un appareil électrique qui a un défaut.
La terre peut avoir la forme :
- d'un piquet en métal planté dans le sol
- d’un embout métallique qui sort de la prise
- d’un fil métallique relié à la carcasse d'un appareil
Elle permet de relier la carcasse de l’appareil directement au sol. Si un défaut d’isolement
survenait dans l’appareil et qu’un contact entre la phase et la carcasse se faisait ; la personne
qui toucherait l’appareil serait en contact indirect avec la phase : c’est un risque mortel.
Avec la terre, des que le défaut apparaît, le courant peut sortir par la terre, c’est un important
courant de fuite, le disjoncteur différentiel le détecte et coupe le courant : les personnes sont
protégées.