3. L`électricité et l`incendie

3. L’électricité et
l’incendie
3.1. Définitions
3.1.1. Qu’est ce que le courant
électrique?


Toute matière, qu’elle soit solide,
liquide ou gazeuse est composées
d ’atomes.
Ces atomes sont constitués de
particules neutres et de particules
électrisées positives ou négatives (les
électrons)de charges équivalentes qui
s ’attirent mutuellement.



Le courant électrique à l ’intérieur
d ’un conducteur est le déplacement
de particules électrisées
négatives(électrons libres).
Un matériau est considéré comme
conducteur quand il permet la
circulation des électrons libres donc du
courant électrique.
Exemple: le cuivre, l ’aluminium, l ’or,
le fer...



A contrario, un matériau est considéré
comme isolant, les électrons n ’ont pas
la possibilité de circuler entre les
atomes voisins.
Exemple: La porcelaine, le caoutchouc,
certaines huiles...
Stimulés naturellement ou
artificiellement, les électrons libres
peuvent se déplacer dans un sens
privilégié, constituant ainsi un courant
électrique


Un courant électrique est dit
« alternatif » lorsque le déplacement
des électrons libres change
périodiquement de sens, généralement
plusieurs fois par seconde.(Hz)
Un courant électrique est dit
« continu » lorsque le déplacement
des électrons libres s ’effectue toujours
dans le même sens.
3.1.2. Potentiel – courant - résistance
Courant (intensité)
L ’unité est l ’Ampère (A)


C ’est la mesure du flux d ’électron le
long d ’un conducteur
Elle peut être comparée au débit
en hydraulique
Résistance
L’unité est l’ohm W
• Cette unité traduit la difficulté plus ou moins
grande qu’ont les électrons, donc le courant,
à se déplacer à l ’intérieur du conducteur.
• La résistance électrique dépend de la
longueur de la section et de la nature du
conducteur.
• Elle peut être comparée, en hydraulique,
aux pertes de charge.
Illustration
Tension (différence de potentiel)
L’unité est le volt (V)


C ’est la mesure de l ’énergie acquise
par les électrons libres à l ’intérieur
d ’un générateur (dynamo, piles).
Cette énergie étant perdue dans les
récepteurs (lampes, moteurs,
radiateurs, etc....).
Plus cette tension est élevée, plus
cette énergie est grande
Générateur
La très basse tension
Piles
Batterie
Accumulateurs...
La basse tension
La haute tension
Puissance électrique
L’unité est le Watt (W)

Elle indique le travail (éclairement,
chaleur...) que peut fournir le courant
électrique dans un temps déterminé
L’eau et l’électricité suivent les mêmes règles
L’eau :
L’électricité :
La puissance d’une lance
dépend de la pression et
du débit de l’eau
La puissance électrique
dépend de la tension et
de l’intensité du courant
Un tuyau de gros diamètre et
de petite longueur présente
une petite résistance au
passage de l’eau.
Un conducteur de gros diamètre
et de petite longueur présente
une petite résistance au passage
du courant..
Un tuyau lisse laisse passer plus
facilement l’eau qu’un tuyau
rugueux
Un conducteur en cuivre laisse
passer le courant plus facilement
qu’un conducteur en fer
Pour une même pression, plus la
résistance au passage de l’eau
dans le tuyau est petite, plus la
quantité d’eau versée sera grande.
Pour une même tension, plus la
résistance au passage du courant
est petite, plus l’intensité du
courant sera grande, elle répond à
la formule I = U/R
Dans laquelle :
I = intensité du courant
U = tension
R = résistance du conducteur
Classement des tensions
On distingue:
 La très basse tension = TBT = inférieure à
50V
 La basse tension
= BT = entre 50 et
1000V
 La haute tension
= HT = supérieure à
1000V
(Valeurs données pour courant alternatif)
Classement
3.1.3. Type de courant électrique
Courant continu


IL à la particularité de pouvoir être
stocké dans des accumulateurs, piles
ou batteries...
Inconvénients: La puissance est
relativement réduite, les
tensions(Volts) étant faibles (1,5 Volts
à 12Volts le plus souvent)
Courant continu


Avantages: L ’encombrement réduit des
piles, batteries... permet l ’alimentation du
matériel portatif (tel que lampes, radio,
etc....).
NB : Le courant continu peut également être
fourni par des machines à courant continu
(dynamo, génératrices CC ou des
redresseurs.
Courant alternatif
• Il peut être monophasé ou triphasé.(3x220)
• Il est fourni par le réseau de distribution
mais peut l ’être par des groupes
électrogènes.
 Inconvénient: à l ’heure actuelle; il ne peut
pas être stocké de façon commerciale.
 Il faut impérativement raccorder la machine
réceptrice par un câble (lampes, moteurs,
etc....) au réseau de distribution ou au
groupe.
Courant alternatif


Avantage: -La puissance disponible est très
importante.
Les tensions sont standardisées.
3.1.4. L’alternateur


Générateur électrique qui débite à ses
bornes une tension alternative
Principe de fonctionnement :
– Bobinage dans un champ magnétique
variable => apparition d’un courant
électrique variable

Lorsqu'un
conducteur est
traversé (dans sa
longueur) par un
courant électrique,
un flux magnétique
existe.

Une bobine
parcourue par un
courant électrique
est le siège d’un
flux magnétique. Ce
flux change de sens
si la bobine est
alimentée par une
source de tension
alternative.



Lorsqu’un conducteur est
déplacé dans un champ
magnétique, le courant
change de sens aussi
souvent que le conducteur
lui-même change
physiquement de sens.
Plusieurs types de
générateurs électriques
fonctionnent en utilisant ce
principe pour fournir un
courant oscillant, appelé
courant alternatif
Le courant alternatif est
préféré au courant continu
car sa tension peut
facilement être ajustée par
un transformateur
(bobinage)
3.1.5. Couplages en triphasé




Alternateur triphasé
=> 3 bobinages
Montage étoile ou
triangle (pas de
neutre)
220V entre sommet
et neutre
380V entre
sommets
3.1.6. Transformateur



Principe : courant alternatif passant dans
une bobine => intensité du champ
magnétique généré varie continuellement
Seconde bobine placée dans le champ
magnétique de la première => variations du
champ magnétique y induisent un courant
Si seconde bobine compte plus de boucles
que la première => tension induite plus
importante car champ agit sur un plus grand
nombre de boucles conductrices
3.1.7. La loi d’Ohm
U=RxI
Série : Rt = S Ri
Parallèle : 1/Rt = S 1/Ri
3.1.8. Le court-circuit





Pour fonctionner, circuit doit être bouclé
Nature feignante => électricité s’écoulera
par chemin de moindre résistance
Court circuit = circuit de moindre résistance
Exemple : récepteur avec dérivation
Dérivation => r = presque 0 => I
augmente fortement => échauffement =>
risque d’incendie
3.1.9. La distribution électrique


Pour assurer continuité d’exploitation
et protection du réseau de distribution
=> distributeur réuni à la terre le
point neutre des générateurs de
courant électrique
Terre = milieu conducteur du courant
3.1.10. Matériaux conducteurs / isolants

Cas particulier de l’air :
– Isolant en général
– Attention : très haute tension => s’ionise
et perd sa qualité d’isolant =< devient
conducteur
– Arc
– Précautions d’éloignement
3.1.11. Le risque d’incendie : l’effet Joule




P = U x I = R x I²
Energie sous forme de chaleur => à
éliminer
Résistance interne des conducteurs
parcourus par un courant provoque un
échauffement
Augmenter section des conducteurs =>
réduction de la résistance (pertes de
charge) => réduction de l’échauffement
3.2. L’électrocution


Corps humain = récepteur électrique
Gravité des dommages corporels fonction de :
– Valeur de l’intensité du courant (dépend de tension
et milieu)
– Trajet du courant dans l’organisme
– Durée de passage du courant à travers le corps
– Susceptibilité de la personne soumise à l’action du
courant
3.2.1. Le corps humain est une
résistance électrique

Résistance du corps humain varie en
fonction de la ddp à laquelle celui-ci
est soumis
R = 650 + k/U
Avec k = 87500
3.2.2. Comment se placer dans un circuit ?



Toutes les parties
du corps peuvent
servir au contact
avec le réseau
électrique.
Passage de courant
dans le corps =>
point d’entrée et
point de sortie
Pieds souvent pas
isolés => contact
avec la main suffit
Conséquences du passage du courant dans le
corps?


Fonction du type de
contact
2 doigts de la
même main sur 2
conducteurs =>
boucle dans la main
=> légères brûlures

Un doigt de chaque
main sur les mêmes
conducteurs =>
courant traverse
l’individu =>
risques pour
organes vitaux
3.2.3. Le circuit équivalent



Bonne mise à la terre
des installations
électriques est
importante (résistance
la plus faible possible)
Sinon, homme qui
touche appareil
défectueux servira de
mise à la terre
Risque d’électrocution
=> courant prendra
chemin le plus aisé
3.2.4. La loi d’Ohm appliquée à l’homme
Merci
Monsieur
FRANKLIN
La loi d ’Ohm
1
En Ohm
En Volts
En Ampères
Résistance humaine = +/- 1000
W
Ohm
La loi d ’Ohm
2
La loi d ’Ohm
3
3.2.5. Les risques pour le corps humain
3.2.6. Effet sur les muscles


Progression à l’incendie avec revers de
la main !!!
Temps = facteur important (brûlures,
contraction généralisée => asphyxie
=> mort)
3.2.7. Le risque pour le coeur


Fibrilation
ventriculaire
Cœur = muscle =>
commandé
électriquement =>
passage d’un
courant =>
perturbation du
rythme cardiaque
Phase critique
Cycle cardiaque
3.2.8. Effet de la fréquence de
distribution



Fréquence de distribution : 50 Hz
(courant alternatif : 50 périodes par
secondes)
Si fréquence modifiée => modification
des échelles de perception et de risque
Fréquence de 50 Hz est dans les
niveaux les plus dangereux !!!
3.2.9. Conclusion : courbe de sécurité

4 facteurs fondamentaux de
l’électrocution :
– Chemin du courant dans le corps
– Fréquence de distribution
– Durée du passage dans le corps
– Valeur de l’intensité du courant
3.3. Les protections
électriques


La conception d ’un tableau de
distribution est basé sur le principe de
la protection sélective
On divise la ligne d ’alimentation de
l ’immeuble en différents circuits de
manière à ce qu’un défaut sur l ’un
des circuits, ne prive pas d ’énergie
l ’ensemble de l ’habitation.
3.3.1. L’isolant

Éviter le contact
direct avec des
conducteurs actifs
3.3.2. Le fusible


Fil de cuivre de section
très faible => fond par
échauffement si
parcouru par courant
d’intensité trop forte
Protège l’installation
électrique, pas l’être
humain (valeur de
consigne trop élevée
(2A) et temps de
réaction trop long)
3.3.3. Le disjoncteur



Même rôle que fusible
Peut admettre surcharge temporaire si
limitée dans le temps et inférieures à
intensité de fonctionnement direct => pas
de déclenchement lors de pics de courant
dus aux démarrages d’appareils par
exemple
Protection de l’installation pas de l’homme
3.3.4. Le disjoncteur « différentiel »

Balance à courant => anneau magnétique avec trois
enroulements :
– Un enroulement sur la phase
– Un enroulement sur le neutre
– Un enroulement sur un organe de mesure



Deux premiers enroulements produisent un flux magnétique
car parcourus par un courant
Intensité sur phase et neutre identiques => flux magnétiques
se compensent => troisième bobine ne voit rien
Si perte apparaît par suite d’une mise à la terre (via homme
par exemple) => flux non nul => détection du troisième
bobinage => ouverture du circuit

2 valeurs
caractéristiques :
– Consigne (30 mA
par exemple) =>
perte à la terre
– Temps de réponse
3.3.5. La double isolation



Appareils électriques conçu avec double
barrière isolante > en cas de défaut d’une
de ces barrières, on compte sur la seconde
pour maintenir une isolation correcte de
l’appareil
En général sur outils portatifs
Attention, double isolation ne protège pas
contre les risques liés au travail en
atmosphère humide
3.3.6. La séparation des circuits

Passage via un générateur pour éviter
la mise à la terre => pour autant
qu’on ne soit pas soi-même à la terre
=> pour autant qu’il n’y ait pas de ddp
entre les conducteurs
3.3.7. La très basse tension de sécurité

Travail avec très basse tension => ne
peut induire chez l’homme que très
faible courant => meilleure sécurité
3.4. Les lignes électriques
Réseaux haute tension 2e catégorie 380 kV
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone interdite, il n ’y a pas forcément de risque
d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans contact physique avec la ligne sous tension
Aspect du réseau
Chaîne d’isolateurs
Zone dangereuse et interdite
Zone dangereuse
Zone interdite
Conducteur
4m
30
30
6m
21 plateaux isolateurs
Réseaux haute tension 2e catégorie 220 kV
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone
interdite, il n ’y a pas forcément de risque d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans
contact physique avec la ligne sous tension
Zone dangereuse et interdite
Zone dangereuse
Zone interdite
Aspect du réseau
Conducteur
2m
70
70
4m
Chaîne d’isolateurs
14 plateaux isolateurs
Réseaux haute tension 2e catégorie 150 kV
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone interdite, il n ’y a pas forcément de risque
d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans contact physique avec la ligne sous tension
Aspect du réseau
Chaîne d’isolateurs
Zone dangereuse et interdite
Zone dangereuse
Zone interdite
Conducteur
2m
00
00
4m
10 plateaux isolateurs
Réseaux haute tension 2e catégorie 70 kV
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone interdite, il n ’y a pas forcément de risque
d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans contact physique avec la ligne sous tension
Chaîne d’isolateurs
Aspect du réseau
5 , 6 ou 7 plateaux isolateurs
Zone dangereuse et interdite
1m 20 Z one interdite
C onducteur
3m 20 Z one dangereuse
Aspect du réseau
Réseaux haute tension 1e catégorie 15 kV
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone interdite, il n ’y a pas forcément de risque
d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans contact physique avec la ligne sous tension
2 ou 3 plateaux isolateurs
Aspect du réseau
Chaîne d’isolateurs
0m50 Zone interdite
Conducteur
2m65 Zone dangereuse
Zone dangereuse et interdite
Réseaux haute tension 1e catégorie 15 kV
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone interdite,
il n ’y a pas forcément de risque d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans contact
physique avec la ligne sous tension
Isolateur rigide
0m50 Zone interdite
Conducteur
2m65 Zone dangereuse
Zone dangereuse et interdite
Réseaux basse tension
Si la personne se trouve dans la zone dangereuse sans être dans la zone interdite, il n ’y a pas forcément de risque
d ’électrocution
Si la personne est dans la zone interdite, il y a risque d ’électrocution sans contact physique avec la ligne sous tension
Aspect du réseau
Zone dangereuse et interdite
0m30 Zone interdite
Conducteur
2m00 Zone dangereuse
Conducteur
4m
30
30
6m
la limite de la zone dangereuse et la zone interdite se retrouvent sur toute la longueur du
conducteur formant ainsi un long cylindre se déplaçant au gré du vent .
Conducteur
4m
30
30
6m
Questions ?