Transcript Généralités sur la protection électrique

Appareillages électriques
Protections & commande
Récepteurs
IUT de SALON- Préparation IMFP à l'habilitation électrique - Appareillages électriques - Michel STOLIDI
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SOMMAIRE
• Généralités sur la protection électrique
– Protection des personnes et des biens
– Protection contre les surtensions et les surintensités
• Appareils de protection et de commande
–
–
–
–
–
Parafoudres
Disjoncteur & fusibles
Sectionneurs
Contacteurs et Relais thermiques
Protection des personnes par différentiel
• Récepteurs
– Moteurs
– Projecteurs
– Gradateurs
IUT de SALON- Préparation IMFP à l'habilitation électrique - Appareillages électriques - Michel STOLIDI
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Généralités sur la protection électrique
Protection des personnes
• Toute tension sinusoïdale > 50 V peut entrainer la mort électrocution
• Les défauts d’isolement peuvent entrainer incendie/électrisation
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Généralités sur la protection électrique
Protection des personnes
Détecter les défauts
Solutions :
d’isolement et couper toute
Mettre hors de portée tout
installation si danger
conducteur électrique
isolation
Interrupteur (ou
disjoncteur)
différentiel
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Généralités sur la protection électrique
Protection des biens
• Tout appareil électrique est conçu pour fonctionner en
dessous d’un certain couple de valeurs tension/courant
Valeurs nominales ou calibres
• Si on dépasse ces valeurs, l’appareil est endommagé à
plus ou moins long terme.
Solutions :
Bien choisir l’appareil (en fonction du service
demandé)
Protéger l’appareil contre les surtensions et les
surintensités
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Généralités sur la protection électrique
Protection contre les surtensions
• Le réseau EDF 230/400V est sujet aux coups de
foudre : 1 éclair = 10 000 V / 10 000 A en 1 ms
Surtension
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Généralités sur la protection électrique
Protection contre les surtensions
Conséquences
Incendie + dégradations
Destruction circuit imprimés + composants
Perturbation du fonctionnement des appareils
Vieillissement accéléré du matériel
SOLUTIONS contre les surtensions
Paratonnerres & Parafoudres
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Généralités sur la protection électrique
Protection contre les surintensités
• Présence d’un courant supérieur au courant nominal
Surintensité
On distingue :
- Les surcharges : (2 à 5) x Inom sur une longue durée
Echauffement conducteurs / récepteurs
Risque d’incendie
- Les courts-circuits : 1 à 10 kA (très court)
Destruction conducteurs
Risque d’incendie
• SOLUTIONS contre les courts circuits
Tous les disjoncteurs & fusibles
• SOLUTIONS contre les surcharges La plupart des
disjoncteurs et fusibles, relais thermiques
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Généralités sur la protection électrique
Protection contre les surintensités
Exemple : prise multiple 230V / 16A
1. Calculer le courant de chaque récepteur. Quantifier la surintensité de la prise.
2. L’aspirateur est alimenté par un câble de 7 m (résistivité 20 mΩ.mm2 /m section 2,5 mm2) : calculer le courant si la phase est en contact avec le neutre
au niveau du moteur d’aspiration. Quantifier la surintensité.
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Généralités sur la protection électrique
Protection contre les surintensités
- Aspirateur : I1 = 1000 / 230 = 4,3 A
- Radiateur : I2 = 2500 / 230 = 10,9 A
- Halogène : I3 = 1000 / 230 = 4,3 A
- Conclusion : Iprise = 4,3 + 10,9 + 4,3 = 19,5 A
I / In = 19,5 /16 = 1,22 SURCHARGE
- Câble phase + neutre : R = 2 x (20 x 7 / 2,5) = 112 mΩ
- Surintensité câble : Ic = 230 / 0,112 = 2054 A
- Conclusion :
Iprise = 2054 A
I / In = 2054 /16 = 128 COURT CIRCUIT
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CENTRE D’ESSAIS EDF de Ste TULLE (13) : court circuit
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CENTRE D’ESSAIS EDF de Ste TULLE (13) : mannequin IDRA
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Parafoudres
Symbole électrique :
Ne pas confondre parafoudre et Paratonnerre
Paratonnerre
Fonction : Protéger le
bâtiment (incendies et
dégradations)
Parafoudres
Parafoudre
Fonction : Protéger
l’installation électrique
à changer après usage
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Symbole électrique :
Critères de choix
La NF C 15-100 l’impose dans les cas
suivants :
– Type 1 : bâtiment situé à moins de
50m d’un paratonnerre
– Type 2 (protection de tête sans
paratonnerre) ou type 3 (protection
fine)
Obligatoire pour :
• bâtiment alimenté en aérien situé dans
une zone souvent foudroyée (zone
AQ2)
Préconisé pour :
• installation concernant la sécurité des
personnes
• équipements sensibles et / ou coûteux
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Disjoncteurs
Symbole électrique :
Fonctions :
• Principale : couper en présence d’un court circuit
(protection magnétique) très grand pouvoir de coupure : 10 à 100 kA
• Secondaire (éventuellement) :
Couper en présence d’une surcharge (protection thermique)
Couper en présence d’un défaut d’isolement (protection différentielle)
magnétothermique
Disjoncteurs de distribution
magnétique
magnétothermique
Disjoncteurs pour moteur
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Disjoncteurs
Symbole électrique :
Critères de choix
• Calibre en tension / courant (2 – 10 – 16 – 20 – 40 – 63 – 125 A …)
• Magnétique ou magnétothermique
• Nombre de pôles 1 ou 2 (monophasé), 3 ou 4 (triphasé)
• Pouvoir de coupure
• Seuil de déclenchement : courbe B, C , D
La protection magnétique fait déclencher un
disjoncteur en 10 ms :
• Courbe C : usage général
I > (5 à 10) x calibre
• Courbe B : grande longueur de câble I > (3 à 5) x calibre
• Courbe D : fort courant d’appel
I > (10 à 12) x calibre
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Fusibles
Symbole électrique :
Fonctions :
• Principale : couper le courant lors d’un court circuit
(par fusion d’un fil) très grand pouvoir de coupure : 10 à 100 kA
• Secondaire (éventuellement) : Couper en présence d’une surcharge
Uniquement fusible d’usage général type gG
• Type gG (noir)
• Type AM (vert)
usage général
moteur asynchrone, transformateur
Les fusibles sont toujours montés dans un support :
Sectionneur porte fusibles ou coupe circuits
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Symbole électrique :
Fusibles
Cartouches cylindriques (0,5 à 100 A)
Poids de 3 à 51 g
Cartouche à couteau (6 à 630 A)
Poids de 130 g à 1 kg
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Sectionneurs
Symbole électrique :
Fonctions :
• Principale : Consigner électriquement (isoler par
coupure visible, condamner ouvert par cadenas)
• Secondaire :
• Interrompre le courant si interrupteur
• Protéger contre les surintensités si porte fusibles
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3
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2
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Sectionneur Interrupteur
Sectionneurs porte fusibles
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Sectionneurs
Symbole électrique :
Coupe circuits divisionnaires utilisés dans le
résidentiel / tertiaire
•
•
•
Ce sont des sectionneurs qui peuvent être utilisés à la
place des disjoncteurs divisionnaires.
Ils sont à coupure bipolaire, mais ne contiennent qu’un
seul fusible qui protège la phase.
Chaque calibre a sa dimension de fusible (pour éviter de les
confondre).
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Contacteurs
Symbole électrique :
Fonctions :
Commander automatiquement la mise sous / hors tension
d’un récepteur (manœuvre pouvant être effectuée en charge).
Le contacteur comporte des contacts principaux et auxiliaires
commandables en alimentant une bobine aimantée.
Contacts principaux
Contacts
auxiliaires
Bobine de commande
Contacteurs
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Symbole électrique :
Critères de choix
• Calibre en tension / courant (9 – 12 – 18 – 25 - 32 – 40 A …)
• Tension d’alimentation bobine (alternative/continue 24, 48, 115, 230 V …)
• Nombre de contacts auxiliaires
• Nombre de pôles
Contacteur
Contacteur moteur et bloc de contacts auxiliaires
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Relais thermiques
Symbole
électrique :
Fonctions :
•Détecter un courant de surcharge
•Provoquer, associé à 1 contacteur, l’ouverture du circuit
Fonctions également assurées par :
Un disjoncteur avec protection thermique
Un fusible d’usage général
C
o
m
m
a
n
d
e
Contacteur
Relais
thermique
Surcharge
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Relais thermiques
Symbole
électrique :
Critères de choix
• Calibre en tension
• Plage de fonctionnement en courant
• Courbes de déclenchement temps/surcharge
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Protection des personnes par
dispositif différentiel résiduel
(interrupteur ou disjoncteur)
Symboles électriques :
Inter diff
Disjoncteur diff
Fonctions :
•Détecter un courant de défaut d’isolement.
•Provoquer l’ouverture du circuit, en association avec
un interrupteur ou un disjoncteur.
Fonctionnement :
Le défaut d’isolement se traduit par un courant de fuite vers la
terre (pas de retour par le neutre).
La protection mesure la différence de courant entre la phase et
le neutre grâce à un tore de mesure (transformateur d’intensité).
Au dessus d’un certain seuil (sensibilité du différentiel), la
protection provoque l’ouverture de l’appareil associé
(interrupteur ou disjoncteur).
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Interrupteurs & disjoncteurs différentiels
Critères de choix
• Calibre en tension
/ courant
(10 – 16 –par
25 dispositif
- 32 – 40 – 63 A …)
Protection
des personnes
• Seuil de sensibilité
:
30
mA
–
150
mA
–
300
différentiel résiduel (interrupteurmA
ou – 500 mA
• Monophasé ou triphasé disjoncteur)
• Interrupteur ou disjoncteur (protège également contre les court circuits)
• Type AC (défaut alternatif) ou A (défaut alternatif & continu)
Disjoncteur
Interrupteur
Bouton de test
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Récepteurs : moteurs
Symbole
électrique :
M
3∼
Fonction :
•Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique.
•Exemples : levage / manutention, ventilation / pompage.
Raccordements (pour un moteur 230/400V) :
• Coupler le moteur en étoile (réseau 400 V) ou triangle (réseau 230 V)
L1
U1
W2
L2
L3
V1
U2
W1
V2
∆ 230 V
Υ 400V
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Récepteurs : moteurs
Symbole
électrique :
M
3∼
Critères de choix
• Utilisation : levage, pompage …
• Tensions et fréquence d’alimentation
• Puissance en kW
• Vitesse de rotation
Exemple de matériel scénique
(palan) :
Charge : M 250 kg à 5 000 kg
Vitesse de levage : 4 à 16 m/min
1 ou 2 vitesses, avec variateur
À chaine, à sangle ou à câble
P(kW) = K x M(kg) x V(m/min)
facteur de marche = 25% K = 0,22
facteur de marche = 40% K = 0,44
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Récepteurs : projecteurs
Symbole
électrique :
Fonction : Éclairer artificiellement une scène.
LED
Plan
convexe
HMI
PAR
Découpe
Poursuite
Critères de choix :
•
•
•
•
Plan convexe, PAR, Découpe, Poursuite …
Lampes : halogène (graduable) - à décharge HMI, fluorescente, à LED (non
graduables)
Puissance de 500 W à 2 kW sauf pour LED
Tension d’alimentation : 230 V , 110 V – 24 V – 12 V (plus rarement)
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Symbole
électrique :
∼
Récepteurs : gradateurs
∼
Fonction : Graduer la lumière en faisant varier la
tension d’alimentation (effets spéciaux).
Critères de choix
• Type de commande : par potentiomètre, à distance par jeu d’orgues (liaison DMX)
• Nombre de circuits indépendants : 1 – 4 – 6 – 12 – 24
• Puissance par circuits : 1 à 3 kW
• Fixe ou mobile (portable ou sur roulettes)
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Moteurs asynchrones triphasés fermés Leroy Somer
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