Cours de sensibilisation aux risques électriques

Tronc commun : TP d’introduction
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Sensibilisation aux risques électriques : partie théorique
Contexte
Lors de votre scolarité au sein de Phelma, en travaux pratique ou en projet, lors de votre vie
professionnelle, vous risquez d’être confrontés aux dangers de l’électricité, ou de diriger des équipes
techniques qui y seront confrontés. Afin d’être capable d’aborder de manière raisonnée ces dangers, il
convient d’une part d’en être informé (c’est le rôle de ce cours/TP) et d’autre part d’être formés à
divers niveaux (c’est le rôle de l’habilitation électrique). L’habilitation électrique est une formation à
plusieurs niveaux délivrée par des organismes certifiés (type APAVE) et validée par votre responsable
hiérarchique. Cette formation, une fois validée et maintenue valide grâce à des recyclages réguliers
vous permettra d’intervenir ou de piloter des interventions sur des systèmes électriques.
Les risques encourus lors du travail sur les systèmes électriques dépendent du niveau de tension
présent dans le système ainsi que de la forme temporelle des signaux électriques employés (continu ou
alternatif). Le tableau ci-dessous résume les différents domaines de tension normalisés.
Niveaux de tension normalisés : Décret n° 88-1056
En l’état actuel de votre formation vous ne pouvez utiliser sans risque que des systèmes électriques
très basse tension (TBT). Vous n’êtes donc habilité à aucune manipulation de tensions supérieure à 50
volts AC ou 120 volts DC. Vous pouvez donc travailler sur :
Electronique : +/- 15 volts, 5 volts TTL, 3.3 volts
Automatismes industriels : 24 ou 48 volts
Téléphonie fixe : 48 volts
Attention, certains systèmes électroniques possèdent des parties haute tension (télévision à tube
cathodique, Flash photo, alimentations à découpage..).
Les dangers de l’électricité : normes et données physiologiques
La présence d’électricité peut présenter des dangers. Les lieux présentant de tels dangers doivent être
signalés par un pictogramme.
Risque d’électrisation : brûlures, chutes, accidents graves.
Risque d’électrocution : la mort.

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1. Les effets de l’électricité sur les muscles
Pour l'organisme on distingue deux types de muscles :
les muscles moteurs commandés par le cerveau : les jambes, les bras.
les muscles auto réflexes qui fonctionnent automatiquement, le cœur les poumons.
Les muscles moteurs assurent par leur contractilité et leur élasticité les mouvements du corps. Les
muscles, par leurs actions opposées permettent la flexion et l'extension des membres. C'est le cas du
biceps et du triceps du bras. Si les muscles sont parcourus par un courant électrique, le cerveau ne les
contrôles plus ce qui a pour effet de provoquer de violentes contractions. Ces contractions, générant
des mouvements intempestifs, se traduisent : soit par le non lâcher de la pièce ou la partie en contact,
soir par une répulsion en fonction du muscle sollicité (fléchisseur ou extenseur).
Les muscles de la cage thoracique fonctionnent automatiquement sous le contrôle du cervelet qui
commande les muscles concernés par les fonctions ventilatoire et circulatoire. Lors d'un contact
électrique, les muscles de la cage thoracique se tétanisent et il en résulte l'arrêt de ces fonctions
ventilatoire et circulatoire (poumons et cœur) ce qui provoque l'asphyxie du cervelet.
Le cœur possède ses propres systèmes de commande automatique. Au cours d'un cycle cardiaque,
d'une durée proche de 0,75 seconde, il existe une phase critique couvrant environ 30% du cycle. C'est
durant cette phase que le cœur est le plus vulnérable. Le muscle cardiaque est fondamentalement
excitable par le courant électrique. Si une électrisation, d'une durée suffisante survenait en fin de
systole, durant la phase critique appelée T, il peut en résulter un fonctionnement désordonné appelé
fibrillation ventriculaire pouvant provoquer l'arrêt du cœur. Un premier contact sans conséquence peut
être mortel la fois suivante.
L’effet de l’électricité sur les muscles est lié à la valeur du courant électrique. Le tableau suivant
résume les effets en fonction de l’intensité du courant électrique traversant le corps humain.
Intensités
( f : 50 -60 Hz )
Effets sur le corps humain
1 mA
Perception cutanée
5 mA
Secousse électrique
10 mA
Seuil de non lâché
25 mA - 3 mn
Tétanisation des muscles respiratoires
40 mA - 3 s
Fibrillation ventriculaire
50 mA - 1s
2000 mA
Inhibition des centres nerveux
2. L’impédance du corps humain
Puisque la plupart des sources d’électricité utilisées délivrent une tension fixe, il est intéressant de
connaître l’impédance du corps humain. On pourra ainsi, pour une source de tension donnée connaître
les risques encourus (qui dépendent du courant traversant le corps).
L’impédance du corps humain peut se décomposer en deux parties :
- celle de l'épiderme, la plus importante.
- celle des tissus internes, comprise entre 500 et 1000 Ohms.

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L’impédance de l'épiderme est fonction de nombreux facteurs, notamment :
- la surface de contact (plus ou moins grande, humidité... )
- la pression de contact
- l'hydratation et la salinité (sueur)
- l'épaisseur de la peau
- la distance entre les points de contact
- la fréquence du signal électrique
- la valeur de la tension appliquée
Au final, la valeur moyenne de l’impédance totale du corps humain est résumée dans le tableau
suivant. De plus, la variation de cette impédance en fonction de la tension est présentée sur la courbe
suivante.
Emplacement
ou local
Résistance
du corps
humain
Courant
de non
lâché
Tension limite
conventionnelle
MOUILLE
2.500
Ohms 10 mA 25 volts
NON
MOUILLE
5.000
Ohms 10 mA 50 volts
Une valeur importante à retenir est la tension de 50V : en dessous de cette valeur, l’impédance du
corps humain est suffisante pour que le courant qui le traverse ne présente pas de danger (I < 10mA).
Cette tension est la tension de sécurité, qui correspond à la limite haute du niveau de tension TBT (très
basse tension).
3. Les brûlures
L’électricité peut être la cause de brûlures graves, externes et internes liées à trois effets principaux :
l’arc électrique externe (flash) et la projection de matière en fusion, l’arc électrique consécutif à la
rupture diélectrique d’une partie du corps et l’effet Joules. Les brûlures sont donc un risque réel dans
trois cas :
Lors de manipulation sous tension, une erreur engendre un court circuit franc entre phase et neutre,
l’arc électrique qui en découle provoque une projection de matière en fusion et un violent flash
lumineux. L’utilisateur risque des brûlures de la peau et de la rétine.
Lors du contact avec des hautes tensions (> 1000 volts) la rupture diélectrique de la peau (claquage et
donc arc électrique) puis, suite à cette rupture une nette diminution de l’impédance du corps humains
2,5kΩ
5kΩ
25
50
250
380
Uc (V)
Peau sèche
Peau humide
Peau mouillée
Peau immergée

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entraînent une augmentation du courant et plus d’effet Joules provoquant brûlures internes et externes
sur le trajet du courant.
Lors du contact avec des tensions à hautes fréquence, la capacité de la peau présente une impédance
d’autant plus faible que la fréquence est élevée, la puissance dissipée dans le corps par effet Joules est
donc importante et entraîne des brûlures comme en haute tension.
Il est évident, suite à ce paragraphe que l’on se doit, dans la mesure du possible, d’éviter tout contact
ou manipulation d’éléments sous tension. Les appareils utilisés doivent être conformes aux normes et
disposer d’un indice de protection (IP xx) adapté à leur condition d’utilisation. La mise hors tension
(déconnexion du réseau) de tout appareil dont la carcasse est endommagée ou qui est appelé à être
ouverte (dépannage) est indispensable. Le test d’appareil ne disposant pas (conception) ou plus
(dépannage) de l’isolement requis devra se faire par une personne habilitée et avec les précautions
d’usage.
Néanmoins, malgré l’isolement dont bénéficient les appareils et des systèmes électriques il demeure
indispensable de protéger les personnes contre les risques électriques en cas d’endommagement des
appareils et de protéger les systèmes contre les risques d’incendie.
Mise à la terre des appareils électriques
Pour protéger les personnes contre les risques de contact électrique, il faut isoler les pièces sous
tension (carcasses isolantes) afin d’empêcher l’utilisateur de les toucher directement ou d’empêcher la
pénétration d’objets conducteurs. L’isolement des appareils est réparti en diverses classes,
représentées par un indice de protection IP. Ces indices de protection permettent de lutter contre les
risques (accès aux pièces nues, étanchéité, ….) en fonction de l’utilisation.
Les appareils de classe I sont les appareils usuels dont la carcasse (masse) est reliée à la terre et
nécessite donc de ce fait un contrôle du potentiel de la terre afin d’éviter qu’il dépasse la tension de
sécurité TBT de 50 volts.
Les appareils de classe II (double isolation) possèdent une double carcasse isolée interdisant tout
contact entre la carcasse interne (qui peut être en contact avec des conducteurs en cas de défaut) et
l’enveloppe externe qui est touchée par l’utilisateur. La carcasse externe ne doit pas être mise à la
terre, car dans le cas d’utilisation en milieu humide, la tension maximale admissible sur le potentiel de
terre (TBT 50V AC) est trop importante (Max 25V AC cf tableau résistance du corps humain). On
trouve, dans les appareils de classe II les appareils destinés aux locaux humides (salle de bain) et
l’outillage électroportatif (travail en extérieur).
La classe III utilise des tensions d’alimentation bien plus faible (TBTS très basse tension de sécurité)
excluant tout danger pour l’utilisateur.

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En cas de carcasse métallique (donc conductrice) unique, le risque qu’un défaut sur le circuit
électrique de l’appareil vienne porter son potentiel à un niveau dangereux (> 50 volts AC) est
important ; il faut donc se protéger de ce genre de défaut en le détectant puis en l’éliminant. Un moyen
de protéger l’utilisateur est de détecter les fuites de courant consécutives au défaut, pour cela il faut
canaliser ces courants dans un conducteur, or le conducteur omniprésent dans les installations quelles
qu’elles soient est le sol. Pour mesurer ces courants on ajoute au dispositif un conducteur de terre
reliant (en France) le neutre de la distribution basse tension (240 volts 50 Hz) à la terre. De même, au
niveau de l’installation on réalise une prise de terre reliant, par un conducteur de protection PE, les
masses des systèmes au sol. On distingue donc sous le mot terre trois potentiels différents :
- Le sol dont la conductivité dépend de sa constitution et de l’humidité.
- La terre du transformateur de distribution (prise de terre du transfo) qui permet de relier le potentiel
de référence (neutre) au sol grâce à un conducteur de très bonne qualité (cuivre de forte section) et des
équipotentiels (piquets) mis dans le sol.
- La terre de l’installation qui est la liaison entre le conducteur de protection PE et le sol au moyen de
la prise de terre (câble de cuivre et piquets) dont l’impédance se doit d’être la plus faible possible.
Réalisation de la prise de terre :
Dans le bâtiment, la réalisation de prise de terre se fait en mettant au contact du sol un bon conducteur
(cuivre de forte section). Pour cela, soit on enterre le conducteur en fond de fouille (fondations du
bâtiment), soit on relie le conducteur à un ou plusieurs piquets conducteurs plantés dans le sol.
La réalisation d’une prise de terre est soumise à vérification par le Consuel (organisme de vérification
de la conformité aux normes régissant les installations électriques) qui effectue une mesure
d’impédance entre le neutre de l’installation et le conducteur de protection PE. Il mesure donc La
somme de deux impédances :
- l’impédance entre le neutre et la terre du transformateur (Rn)
- l’impédance entre la terre du transformateur et la terre du bâtiment (Ra)
C’est la somme de ces deux impédances (Rn+Ra) qui sera traversée par le courant de défaut Id. La
norme impose que la valeur de cette impédance soit inférieure à 100Ω, le courant de défaut pourra
atteindre plus de 2A pour les installations en 220V AC. De cette façon, on est sûr de détecter le
courant de défaut grâce au disjoncteur différentiel 500 mA, qui coupe alors l’arrivée de courant. Si la
résistance de terre est trop grande on court le risque de ne pas détecter les défauts sur les appareils
électriques.
Remarque : la mise à la terre du neutre de la distribution BT (régime de neutre TT, neutre à la Terre,
masse à la Terre) est un choix technologique français qui permet de détecter et protéger contre le
premier défaut. Ce choix technologique met l’installation hors service au premier défaut, ce qui, dans
le cas d’un hôpital par exemple n’est pas possible, on utilisera donc ce régime de neutre dans les
installations domestiques et industrielles ne demandant pas de continuité de service. Il existe donc
d’autres régimes de neutre. Le régime de neutre IT (neutre Impédant, masse à la Terre) ne laisse
circuler qu’un faible courant de défaut, le potentiel de masse est élevé mais le courant traversant le
corps humain est limité par l’impédance de la terre. Le dernier cas est l’isolement du neutre (c’est le