chap n°4 : TENSION DU SECTEUR et SECURITE ELECTRIQUE
1°) Différentes bornes
Les prises de courant comportent 2 bornes femelles et une borne mâle, appelée "terre" ou "prise de terre". Introduisons un tournevis-testeur dans chaque borne femelle de la prise.
Au contact du fil de phase,
le tournevis-testeur s'allume.
Au contact du fil de neutre,
le tournevis-testeur s'éteint.
Le circuit ne comporte pas de générateur. De plus, la tension entre le neutre et la terre est nulle.
- La tension efficace entre les 2 bornes femelles, c'est-à-dire entre la phase et le neutre, est égale à 220 V.
- Puisque EDF relie le fil de neutre à la terre, il n'existe pas de tension entre le fil neutre et la terre.
- Le neutre étant relié à la terre, la tension efficace entre la phase et la terre est la même qu'entre la phase et le neutre, c'est-à-dire 220 V.
Lors de la construction d'une maison neuve, la prise de terre est réalisée en fond de fouille de la maison. Des piquets métalliques en acier galvanisés sont plantés et espacés d'une distance de 2 à 3 mètres et ceinturent la maison.
La couleur des gaines isolantes des fils est normalisée et permet de reconnaître les bornes :
- bleue pour le fil neutre ;
- rouge, noir ou marron pour le fil de phase ;
- bicolore, vert et jaune, pour le fil de terre.
2°) caractéristiques de la tension du secteur
- La tension du secteur est une tension alternative sinusoïdale
- Sa fréquence f est de 50 Hz
- Sa tension efficace U est voisine de 220 V
- Sa tension maximale Um est voisine de 311 V
Remarque : le point indique une multiplication
II - DU RESEAU EDF A L'ABONNE
1°) Comment sont branchés les appareils ?
Les installations des abonnés sont connectées en dérivation entre deux fils, la phase et le neutre, provenant du transformateur du quartier. Au transformateur du quartier, le fil de neutre est relié à la terre.
Le fil de phase et le fil neutre constituent le circuit principal de l'installation.
Tous les appareils d'une maison sont montés en dérivation entre la phase et le neutre pour pouvoir fonctionner indépendamment des autres, et pour fonctionner sous une tension efficace de 220 V.
2°) L'intensité dans le circuit principal
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Nombres de lampes dans le circuit |
Intensité
du courant dans le circuit principal
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1
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2
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3
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Nous constatons que :
l'intensité I du courant dans la branche principale est égale à la somme des intensités des courants traversant les appareils en fonctionnement.
I = I1 + I2 + I3
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. La gaine isolante des fils conducteurs de phase et de neutre s'échauffe et se dégrade : il y a risque d'incendie.
III - LA PROTECTION DES INSTALLATIONS ET DES PERSONNES
Pour éviter l'électrocution, les conducteurs métalliques sont entourés d'une gaine isolante, et les boîtiers des appareils électriques (interrupteurs, prises) sont en matière plastique.
1°) Protection des matériels
a ) L'installation générale est protégée par un disjoncteur à maximum de courant faisant office d'interrupteur général. Il suit immédiatement le compteur électrique, en tête de l'installation, et permet la mise hors-tension de toute l'installation :
- manuellement, pour intervenir sur le circuit dans le cas d'une réparation,
- automatiquement, si, par suite d'une surintensité, l'intensité dépasse la valeur maximale permise appelée intensité de rupture notée Ir. Le disjoncteur à maximum de courant est réglé sur une certaine valeur de l'intensité Ir : 15 A, 30 A ou plus.
b ) On utilise aussi des fusibles qui doivent être installés sur le fil de phase. Ils sont calibrés pour fondre à une certaine intensité.
Le symbole du fusible est :
2°) Protection des personnes
a ) les risques
La résistance du corps humain varie beaucoup selon la personne et l'état de sa peau (sèche ou humide). Elle est très supérieure à celle d'un composant électrique, mais un courant de très faible intensité suffit à provoquer de troubles graves.
Un courant d'intensité I supérieure à 30 mA est dangereux.Une tension est dangereuse si sa valeur efficace U dépasse 24 V dans les locaux humides et 50 V dans les locaux secs.
L'électrocution peut se produire par :
- contact du corps humain avec la phase et le neutre (schéma a) ;
- contact du corps avec la phase : le circuit se referme alors par le corps et la terre (schéma b).
Un lave-linge présente un défaut d'isolation. Par détérioration de la gaine isolante, le fil de phase dénudé, touche la carcasse métallique de l'appareil.
L'utilisateur qui touche la carcasse métallique est traversé par un courant de fuite. Ce courant rejoint le fil de neutre en passant par le corps, puis par la terre. L'utilisateur peut s'électrocuter.
Si un courant de fuite existe, le courant dans le fil neutre a une intensité plus faible que dans le fil de phase. Le disjoncteur différentiel est capable de détecter cette différence.
b ) la prise de terre
La prise de terre consiste à connecter les carcasses métalliques des appareils à la terre. Si le fil de phase, usagé et dénudé, touche la carcasse, la prise de terre évacue vers le sol une partie du courant. La prise de terre qui est un conducteur (pieu ou grille enfouie dans le sol) doit avoir une résistance plus faible que celle du corps humain pour protéger les personnes.
c ) le disjoncteur différentiel
La prise de terre n'est une protection efficace que parce qu'elle est complétée par l'installation d'un disjoncteur différentiel : lorsqu'un courant de fuite accidentel se produit, il apparaît une différence entre l'intensité dans le fil de phase et l'intensité dans le fil de neutre. Dès que le disjoncteur différentiel détecte cette différence, il ouvre le circuit général pour limiter la durée de l'incident.
3°) Conclusion :
La prise de terre, associée au disjoncteur différentiel, assure la protection des personnes.
Les fusibles et le disjoncteur à maximum de courant protègent les installations des surintensités, en particulier celles provoquées par un court-circuit.