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Cours effets indirects des champs à 50 Hz/60 Hz
le risque électrocution
COURBES de SECURITE
• effets du courant alternatif 15-100 Hz sur les adultes
• (CEI 479-1)
• Zone 1 : habituellement aucune réaction (moins de environ 0.5
mA)
• Zone 2 : aucun effet physiopathologique dangereux (moins de
environ 6 mA)
• Zone 3 : habituellement aucun dommage organique, possibilité
de contraction musculaire et difficulté de respiration, réversible
(moins de environ 30 mA)
• Zone 4 : fibrillation ventriculaire probable (5% courbe C2,
jusqu'à 50% (courbe C3) et au delà de 50% après C3.
possibilité d’arrêt cardiaque, arrêt de la respiration, etc…(plus
de 60 mA pendant plus de 200 ms ou plus de 400 mA en
dessous de 200 ms)
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Courbe de sécurité
30 mA
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Tensions limites
• Ces différentes considérations ont permis d’établir les tensions
limites conventionnelles absolues UL et la tension limite
conventionnelle relative UL(t) en fonction de l’état du corps
humain (RGIE art. 31).
• La tension limite conventionnelle absolue UL est la valeur limite
de la tension qui est considérée comme inoffensive, même lors
d’un contact prolongé.
Tension limite conventionnelle absolue UL (V)
Etat du corps humain
BB1
BB2
BB3
Courant alternatif Courant continu
non lisse
Peau sèche ou humide par sueur
50
75
Peau mouillée
25
36
Peau immergée dans l’eau
12
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Courant continu
lisse
120
60
30
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La perception du passage du courant
dans le corps (mesures selon Leitgeb)
0.5 mA
30 mA
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3 mA
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Comparaison avec une loi normale
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Tension de toucher
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La tension de toucher et le courant de
contact
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Courant de contact
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Résistance du corps humain
La résistance globale au passage du courant varie selon :
• - l'humidité au point de contact
• - isolation électrique : représentée par vêtements, chaussures,
sols à moquette qui isole.
• - la résistance du corps: le corps humain se comporte comme
un noyau conducteur (nerfs, vaisseaux, muscles), enveloppé
d'une écorce isolante, la peau. La peau n'est isolante que si elle
est sèche. Au-delà de 1000 volts il y a rupture électrique de la
peau et donc baisse de la protection.
• La résistance du corps humain (ohm) est donnée par :
k
R  650 
U
• où k = 87500, U en Volts et R en Ohm (W)
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Résistance du corps humain
• elle décroît rapidement avec la tension
appliquée, c’est la raison pour laquelle on
tend à limiter cette valeur.
• Par exemple :
• à 25 Volts, 4150 W soit environ 6 mA ;
• à 250 Volts, 1000 W soit 250 mA
• Donc danger de l'électrocution en salle de
bain où le sujet est en situation de résistance
minimale.( sujet nu et mouillé)
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Le risque résidentiel
U
I A  IR 
Rf  R
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Exemple dans une salle de bain
• bati = lessiveuse mise à a terre,
puissance 3.5 kW, branché mono 230 V
• R1 = 15 ohms, R(terre) = 10 ohms,
Rf(isolement) = 100000 ohms (fuite),
R(homme) =1000 ohms(grosso modo
en parallèle sur R(terre)
• I nominal = 15 A; I fuite (terre) = 2.3 mA
• Voc = 23 mV; I contact = 23 microamp.
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Prise de terre résidentielle
ordre de grandeur : 10-30 Ohms (terrain gras)
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Réseau de terre
• Piquet vertical de diamètre d et enfoncé à une
profondeur L dans un sol de résistivité r ( W.m) :
R=
r
 3L 
 
2L Ln  d 
W
• Plaque circulaire enterrée mais proche du sol
(diamètre D)
•
R = r/(4D)
W
• (par exemple, un pied sur le sol peut être assimilé à
une telle plaque de diamètre de 0.08 m et donc
présente une résistance de 3 r W )
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La protection résidentielle
– contre une surintensité trop longue :
fusible (coupe-circuit)/disjoncteur
– contre un court-circuit :
fusible/disjoncteur
– contre un défaut d’isolement :
(disjoncteur) différentiel (30 mA pour
salle eau)
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La question d’aujourd’hui
• Au-delà de la sécurité contre
l’électrocution, y-a-t-il un danger plus
insidieux ?
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L’être humain plongé dans un champ E (ELF)
• Déforme le champ électrique E
créé par une source externe
(qq kV/m).
• Ce faisant, il est parcouru par
un courant de même
fréquence (50 Hz), orienté
dans le sens du champ E
• Le champ E est quasi-nul à
l’intérieur du corps, de l’ordre
du mV/m
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E=10kV/m
E=1mV/m
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Protection contre
le champ électrique 50 Hz
• La protection contre un champ E externe :
placer l’ »objet » à protéger dans une « cage
de Faraday » (cage conductrice entourant
l’ »objet »,
• Ex : un câble souterrain n’émet pas de E au
dessus du sol. A l’intérieur d’un véhicule, d’un
hangard métallique, on est protégé des
champs E (ELF) externes
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Allure du champ électrique sous une ligne
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Mesure du champ électrique (uniforme et
dans une direction donnée)
10 Hz-3 kHz
10 à 13000 V/m
Précision 5%
Champ E
uniforme
Échantillonage 15
kHz
Valeur efficace
Une seule
composante à la fois
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L’être humain plongé dans un champ B(ELF)
• L’homme ne
déforme pas(peu) le
champ magnétique
B créé par une
source externe
• Est parcouru par un
courant formant des
boucles (à la même
fréquence que B).
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Allure du champ magnétique sous une
ligne
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Mesure du champ d’induction magnétique
(3-D)
10 Hz-3 kHz
0,05 à 1500 mT
Précision 2%
Échantillonage 15 kHz
3 composantes (X,Y,Z)
polarisation
valeurs efficaces
harmoniques
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Les limites de la littérature
• L’IRPA/INIRC choisit comme seuil la
densité de courant induit de 10 mA/m2.
• NIEHS (1998) :
« convincing evidence for causing
effects available for internal electric field
strengths greater than approximately
1 mV/m (50/60 Hz) »
(= densité de courant de 0.1 mA/m2)
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Internal E field limits (following ICNIRP)
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NIEHS writes :
• « Biological effects relevant to cancer
have been reported in numerous well
programmed studies. Effects cites are
increased cell proliferation, disruption of
signal transduction patways and
inhibition of differenciation. »
• Conclusion retenue dans le rapport final
EMF RAPID (1999).
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Champ électrique dans la moëlle induite par
un courant de contact ou un champ externe
• Champ électrique (mV/m) dans la moëlle
épinière d’un enfant (5 ans) parcouru par un
courant de 10 micro-ampères (60 Hz) :
• Entrée du courant /valeur du champ E(mV/m)
• Lower arm
51
• Lower leg
12
• Whole body
5
Alors que un champ B externe de 1 microtesla
donnerait une valeur < 0.01 mV/m
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Mesuré à Liège (appartement récent)
• Tension mesurée entre prise de terre et
robinet (multimètre Fluke, 10 MW) : 14,7 V
(RMS 50 Hz)
• La mesure avec résistance de charge (1 kW à
100 kW) permet de trouver : RT= 52 MW
• Tension à vide réelle : 91 V
• Courant de contact (1 kW) : 1,8 mA (50 fois
plus que celui induit par un champ B externe
de 1 microtesla, selon Kavet)
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Protection contre
le champ magnétique à 50 Hz
• Très difficile, uniquement possible si on
considère une liaison complète (somme des
courants nulle). D’abord « compacter »,
« torsader » si possible.
• Atténuation par blindage cuivre ou aluminium
(les courants induits s’opposent au champ
initial)
• Atténuation par blindage ferromagnétique
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Blindage
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Blindage aluminium sur liaison triphasée
(1300 A, 150 kV)
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Conclusions
• Nous vivons dans une « soupe » électromagnétique
(couvrant un spectre depuis le continu jusqu’à des
MHz)
• L’électricité de puissance (50 Hz) est dans le bas de
la gamme des fréquences(ELF)
• Les champs alternatifs induisent des courants dans
toute structure conductrice (dont le corps humain)
• Vous êtes parcourus par du courant à toute
fréquence dans votre vie quotidienne, notamment
quand vous touchez une structure métallique mais
pas seulement.
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Cours effets indirects des champs à 50 Hz/60 Hz
Conclusions (suite)
• Le courant induit augmente avec la fréquence et la
valeur des champs
• Notre corps génère ses propres champs endogènes
et réagit aux « agressions »
• En plus de l’électrocution, ne faut-il pas considérer
d’autres risques à des niveaux de courant beaucoup
plus faible (imperceptible) ?
• Soignons d’abord nos installations électriques!
• Plus d’info sur www.bbemg.ulg.ac.be
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