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1/5 : Dangerosité du courant électrique par contact

Qui est dangereuse ? Tension ou intensité ?

Beaucoup répondront : l'intensité !
Et bien, oui mais...
Prenons un exemple concret, on a tous changé une batterie 12 V d'automobile ; qui a mis des gants isolants ?
Pourtant l'intensité disponible dépasse les 300 Ampères !!!
Il faudrait avoir une large coupure et que ces 12 V soient en contact avec l'intérieur du corps, sans la peau pour ressentir... de simples (désagréables) picotements...
La tension, 12 V, est insuffisante !


Alors c'est la tension !
Euh, oui mais...
Vous avez certainement 'pris le courant' soit sur une bougie de moteur thermique essence (20 kV et +), une décharge d'électricité statique en quittant un pull, fermant le porte de votre voiture (100 kV et + !)...
Et cela n'a eu aucune conséquence notable !
L'intensité et/ou la durée sont insuffisantes !


Mais alors où est le danger ?
C'est l'intensité mais l'intensité qui traverse le corps humain !
Dans le premier cas :
I = U / R ⇒ 12 V / R corps = insuffisant ♥
Dans le second cas :
Intensité et/ou duréeDurée et donc énergie insuffisantes ♥

Continu ou alternatif

Contrairement à une idée reçue, le courant continu est moins dangereux que le courant alternatif.
Dans les conseils+ en fin du présent cours, ce sujet est très largement détaillé. Risques : continu vs alternatif.




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Thermomètre du risque électrique

Effets du courant dans corps humain
  • Le seul de perceptionDe simple picotement à moins d'1 mA, il devient désagréable dès 2 à 3 mA, douloureux au dessus ! du courant électrique s'établit à partir de 0.5 à 3 mA suivant les individus
  • A ≃ 10 mA le courant alternatif devient dangereuxAppelé seuil de 'non laché' !
    Certains disent qu'il sont restés 'collés' : en fait les muscles contrôlés normalement par le cerveau via des impulsions électriques sont perturbés et obéissent alors au courant alternatif en 'vibrant' à sa fréquence ce qui engendre une 'tétanisation' maintenant 'collée' la victime, incapable de se dégager !
    , ce seuil n'existe pas en continu
  • 30 mA ~ est une intensité potentiellement mortelle, la respiration20 à 30 mA : seuil de la paralysie respiratoire. Le diaphragme se contracte et bloque le mouvement respiratoire : le courant électrique devient mortel !
    Quelques secondes pour agir.
    devient impossible !
  • 50 à 75 mA ~ peut engendrer une fibrillation ventriculaire irréversibleEn quelques secondes on atteint le seuil de la fibrillation ventriculaire dite 'irréversible', naturellement du moins ! Le cœur se 'désynchronise'.
    Suite à un choc électrique important, il faut rapidement utiliser un défibrillateur pour 're-synchroniser' le coeur...
  • Enfin, 1 A traversant le corps humain engendre un décès quasiment instantané !
Notons que les protections cct surchargesFusibles et disjoncteurs sont incapables de nous protéger !
Circuit prises : In = 16/20 A, Icc = 80/100 à 160/200 A ; In = 10 A sur l'éclairage...
Courbes résistances du corps humain courant électrique

Résistance du corps

Le corps n'a pas une résistance, impédanceLa résistance ne concerne que le courant continu ou les 'récepteurs' purement résistifs.
Le corps humain est très loin d'une résistance pure, consultez : risque continu vs alternatif en fin de ce cours pour plus d'informations !
impédance du corps
serait plus exact, fixe.
Malheureusement pour nous, plus la tension de contact augmente, plus notre 'résistance' diminue, augmentant l'intensité...
Ainsi l'intensité qui nous traverse augmente 'exponentiellementI = U / R : I augmente proportionnellement à U
Mais R diminue quand U augmente !
Donc I augmente bien plus vite que U soit presque exponentiellement !
' avec la tension !
Enfin, selon que le contact s'effectue sur une peau sèche, humide ou immergée, la valeur change notablementComme le montrent les 3 courbes ci-contre :
1 : peau immergée ; 2 : peau humide ; 3 : peau sèche.
!
Ce sont donc ces 3 courbes qui déterminent le seuil de tension dangereuse.
Nous connaissons désormais I à risque et R corps...




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Les tensions de sécurité !

Comme il n'est pas très raisonnable de calculer une équation, même simple, lorsque l'on doit travailler en présence d'une tension électrique, la norme à défini 3 tensions de sécuritéTension en dessous desquelles le risque d'électrocution n'est plus.
Attention, on peut aussi être victime d'un accident indirect : 12 V 300 A peuvent provoquer un incendie !
, 6 valeurs en réalité, du fait de la moindre dangerosité du courant continu lisseBien qu'un brin pléonasme, la norme le précise utilement pour lever toute mauvaise interprétation :
il s'agît d'un courant lisse tel que vu à l'oscilloscope, cela n'inclue donc pas les signaux simplement redressés ou hachés non filtrés qui eux sont soumis à Z et non à R seul !
Lisse = sans ondulation résiduelle !


Milieu sec U sécurité
Locaux secs

50 V~ ♦ 120 Vcc lisse
Milieu humide U sécurité
Locaux humides

25 V~ ♦ 60 Vcc lisse
Milieu mouillé U sécurité
Locaux immergés

12 V~ ♦ 25 Vcc lisse

Risque en fonction de la durée

Risque, durée, trajet

Encore une fois, ces tensions ne remettent pas en cause les autres 'impératifs' facteurs de risque :
L'intensité dont est capable la source (le générateur) et la durée du contactL'énergie en Joule (Watt seconde) !
Le schéma ci-contre le démontre, même un contact avec du 230 V~ peut n'engendrer qu'un simple électrisationL'électrisation est un accident, l'électrocution est définitive... et non une électrocutionOn peut s'électriser plusieurs fois...
On ne subit qu'une électrocution !
 définitive !
Un autre facteur important est le trajetA gauche : contact avec la tête, retour via le sol ! Au milieu et à droite : sol isolant.
Au milieu contact entre 2 bras différents, à droite la même main, seul celui de droite pourra probablement être sauvé (pas sa main) car aucun organe vital n'a été traversé...
Trajet du courant électrique
du courant électrique !
Pour le graphe, nous préférons garder sous silence la véritable origine quant à l'obtention de ces valeurs...
Attention, même une très basse tension de sécurité peut s'avérer dangereuse :
Si le risque d'électrocution n'est plus présent, le risque d'incendie en cas de court-circuit existe toujours !




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Pourquoi ne pas utiliser que du 12 V ?

L'usage de 12 Volts nous protège des électrocutions, alors pourquoi ne pas le généraliser ?
Prenons un exemple simplifié en monophasé :
Une usine, pour ses machines, consomme 240 kW de puissance.
  • Alimentée en 20 kV, 12 Ampères sont nécessaires :
    240 / 20 = 12 A
  • Alimentée en 240 V, il faudrait transporter 1 kA !
    240 / 0.24 = 1000 A
  • Enfin en 12 V, catastrophe :
    240 / 0.012 = 20 000 A, soit 20 kA !
Transport puissance tension
Entre 12 A en 20 kV et 20 kA en 12 V la ratio est de 20 000 / 12 ≃ 1667 ce qui implique :
  • Une section des câbles plus deOn ne peut ici raisonner qu'en relatif :
    Une chute de tension de 20 V en 20 kV est acceptable ; elle ne représente que 0.1%...
    Je vous laisse imaginer la chute de tension maximal en 12 V... 1 V représente déjà près de 10%, et une section énorme de cuivre !!!
    1667 fois supérieure !
  • Un nombre de pylônes électriquesPylône HT bien plus élevé !
  • Des pertes Joule PJ, plus de 1667 foisEffectivement PJ = R × I²
    R en 12 V de par la section sera bien au moins 1667 fois plus faible mais I est au carré !
    supérieures

Domaines de tension :



HT, BT, TBT sont classifiées et disponibles en fin de cours : domaines de tension




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Cochez en vert les générateurs sans risque d'é...


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2/5 : La foudre, le seul cas où la terre est une des bornes du 'générateur'

Photos d'une habitation ayant subi la foudre

impact de foudre mur d'antenne
Voici le point d'entrée qui à provoqué ce trou dans le mur !
Foudre applique ampoule
Un point de passage : plafond fissuré...
Remarquez aussi la noirceur de l'ampoule
Destruction du faux plafond
La 'boule de feu' a détruit le faux plafond
Destruction du faux plafond suite
Autre vue du plafond
Laine de roche éparpillée
La laine de roche éparpillée au sol...
Impacts de foudre sur le mur...
Notez les impacts de foudre sur la cloison
Tuiles soulevées par la foudre...
La 'boule de feu' a soulevé les tuiles !
Le compteur électrique pulvérisé par la foudre !
Quant au disjoncteur + compteur électrique ils ont carrément été pulvérisés !




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Recroquevillez-vous lorsque la foudre guette !

Cercles de potentiel et foudre

Tension de pas :



Une légende explique le nom de 'tension de pas' comme liée aux militaires, qui marchant au pas cadencé sous l'orage, auraient été foudroyés alors qu'ils avaient les jambes en action cadencée...
Comme l'explique le dessin ci-contre, seule la personne ayant les pieds joints ne risque rien !

Origine des cercles :



Lorsque l'éclairéclair d'orage Marco se forme, la tension moyenne entre sol et nuage est de 40 MVEt oui ! 40 000 000 Volts en moyenne, avec des records dépassant les 130 MV, une intensité moyenne de 30 kA et jusqu'à 150 kA pour une durée de quelques dizaines de ms, ≃ 100 GW et jusqu'à 1 TJ (1 T = 10^12) et lorsque l'éclair se forme, brisant la rigidité diélectriqueL'opposition à la circulation du courant électrique, la faculté d'isolement....
Un air sec à une rigidité ≃ 3 MV par mètre pour ≃ 20 kV seulement juste avant la formation de l'éclair
de l'air, la tension se répartit dans l'air mais aussi au sol qui subit une 'montéeEn réalité les nuages peuvent être chargés positivement ou négativement par rapport au sol, le sens nous importera peu devant la valeur !' en potentiel qui meurt plus ou moins rapidement en fonction de la résistivité su sol... Ainsi, des 'cercles' de potentiel se forment et toute personne offrant une distance entre ses membresVoir la vache dans le pré qui à cause de la distance entre ses pattes peut décéder sans avoir été directement touchée par la foudre... C'est ainsi que des vaches, des footballeurs qui courent dans un stade... Peuvent être foudroyés par un seul impact ! D'où la légende du bataillon de militaires électrocutés pour avoir marché au pas cadencé sous l'orage... peut être électrocutée...
Par là même, il vaut mieux se tenir recroquevillé que debout pour offrir le moins de distance possible !
La 'règle' est simple : plus l'écart entre nos extrémités est important, plus le risque est grand car plus la tension sera élevée !
Les vaches et la foudre, tension de pas !
Si l'on doit absolument se déplacer, il convient d'effectuer des bonds à pieds joints, comme en cas de câble HT dont on doit s'éloigner !

Protections sur pylônes6 éclateurs de pylone électriques HT

Les pylônes HT Haute Tension sont équipés plusieurs protections :
  • Fil(s) d'équipotentialitéÉquipotentiel = au même potentiel.
    Relier électriquement les pylônes entre eux permet de répartir sur plusieurs poteaux la charge électrique à écouler.
    Par ailleurs ce(s) fil(s) peuvent 'attirer' l'éclair et protéger les phases...
    Fil équipotentiel pylône
    Ici tout en haut
    au sommet
  • ÉclateursLa continuité électrique est assurée par des brettelles alors que les disques de verre (≃ 10 kV pr disque) isolent chaque phase du pylône qui, lui, est relié à la terre. Si la foudre touche une phase, celle-ci va subir une violente différence de potentiel par rapport au pylône.
    Les anneaux à chaque extrémité des isolateurs vont amorcer et décharger ce surplus de tension électrique.
    entre les lignes et le poteau

Pylône électrique éclateur coupelles
Ces éclateursÉclateur gros plan limitent l'évolution des tensions entre phases et terre en les contenant à des valeurs acceptables pour le réseau.
Nous allons voir comment la terre est utilisée en distribution basse tension pour se prémunir des 'potentiels flottantsNon référencé, un élément conducteur (carcasse, fil...) sera soumis à un potentiel non maîtrisé et potentiellement dangereux !'.

NB : Les lignes électriques HTLa Haute Tension utilise des fils nus !
Il existe quelques cas de 20 KV isolé, auquel cas les 3 fils sont tressés
ne sont pas isolées.




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Éclairs et foudre

Ne pas les confondre ! Les éclairs se forment à la vitesse de la lumière et ne durent qu'un instant :
éclair d'orage (photo Marco)
éclair d'orage (photo Marco)
La foudre est 'une boule de feu' qui se déplace, elle, à une vitesse de quelques mètres par seconde...




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Que doit-on faire en cas d'orage ? ...


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3/5 : Pourquoi la mise à la terre ?

Effet des éclairs sur les appareils 'flottants'


Toute carcasse ou fil conducteur non référencé est susceptible de subir une tension non maîtrisée par rapport à la référence qui nous est commune : le sol ou terreLa terre est globalement conductrice et la majorité des êtres vivants, appareils et machines y sont soit reliés soit référencés car en contact ou suffisamment proches.
Exception faite des avions et oiseaux qui eux peuvent changer de potentiel sans risque :
Les oiseaux se posent sur 1 seul fil (les fils HT ne sont pas isolés) à la fois, les avions ne sont soumis à ce risque qu'en phase de décollage et atterrissage...
Symbole de la terre en rappel :
Symbole de la terre
.




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Absence de référencement = danger !

1
2
3
4
Lignes capacité
Les lignes électriques, conductrices, sont séarées du sol, assez bon conducteur aussi, par de l'air, plutôt bon isolant.
Cela forme l'équivalent d'un condensateur et présente la particularité de pouvoir stocker de l'électricité...
Autre exemple l'automobileVoiture électricité statique.
Orage : tension induite dans lignes électriques
Cliquez sur le numéro 2 en haut pour relancer
L'orageMais aussi dans une moindre mesure le vent car il arrache des électrons et charge en électricité statique...
Si vous avez déjà 'pris le jus' sur votre voiture c'est la vitesse qui lui a permis de se charger alors que les pneus isolants ont formé un condensateur avec le sol et la carcasse !
Voiture électricité statique
, comme vu précédemment, crée une tension proportionnelle à la distance dans l'air. Cette tension est susceptible d'être stockée par les lignes électriques comme le montre cette animation pédagogique.
Notez que les lignes sont représentées en mono et non en triphasé par simplification
Lignes non référencée HT
Qui va décharger ce condensateur ? La première personne qui va s'approcher... Oui, il suffit de simplement s'approcher eu égard le niveau de tension stockée entre le sol et les lignes
L'électrocutionContrairement à la voiture de surface faible qui engendre une simple et faible électrisation, les lignes électriques forment un condensateur bien plus élevé en capacité...
Le risque serait une vraie électrisation !
guette !
Ligne avec neutre
On shunte le condensateur !

C'est ainsi que l'on empêche cette tension d'exister : on la met en court-circuit en reliant 1 des 2 filsEn monophasé, le Neutre serait pris 'au hasard' en sortie de transformateur...
Dans la grande majorité des cas, c'est du triphasé qu'utilise le distributeur et c'est le point étoile qui sert de neutre (Voir cours sur étoile / triangle)
Notez que sur de vieilles installation 127 / 220 V on peut rencontrer des cas où on utilise une phase comme référence de terre !
à la terre !
Le condensateur formé entre les fils est lui vidé par les récepteurs.
Enfin si l'on supprime un risque, on en crée un nouveauEt oui, c'est parce que le neutre est (dans la majorité des cas, voir schémas de liaisons à la terre) relié à la terre qu'il suffit de toucher une phase pour s'électriser, voire s'électrocuter ; 230 V~ étant une tension dangereuse !
NB : le courant ne fuit pas à la terre mais par terre qui n'est que le conducteur acheminant le courant électrique vers le générateur : la source !
...




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L'équipotentialité

Comme vu précédemment le meilleur moyen de s'affranchir des risques liés aux potentiels flottants, (dus à toutes les masses métalliques non référencées), consiste à relier les masses à notre référence : la terre...
Les camions citernes, avant de remplir les cuves, réalisent une liaison équipotentielle avec des raccords anti-déflagrationNotamment en bronze (ATEX) afin d'éviter toute étincelle et donc risque d'explosion ! comme schématisé ci-dessous :
Camion citerne liaison équipotentielle
Les bornes de prise de terre ou masseLa masse c'est la carcasse conductrice (métal...). Notre cuve est dans le sol : elle fait office donc à la fois de masse et de terre ! sont placées en hauteur, éloignées des vapeurs d’hydrocarbures, lourdes : au sol...

Le cas des avions !


Les avions ne peuvent réaliser de liaison avec le solA chaque atterrissage, une liaison équipotentielle est réalisée afin d'éviter tout risque pour les passagers quittant l'avion
Le volume conducteur de l'avion représente une masse bien plus importante et donc une capacité et un risque plus élevés qu'une voiture !
Sachez que les hélicoptères réalisent aussi une équipotentialité en cas atterrissage sur un porte-avion...
...
En vol, un éclair peut traverser un avion, cela n'est pas aussi dangereux que s'il était au sol !

Pourquoi ?
  • L'avion n'est pas en contact avec le sol, à l'instar des oiseaux se posant sur un fil, il peut changer de potentielLe potentiel est relatif, comme on a les pieds au sol, notre référence est le sol et on considère que c'est le 0 !
    Mais quel 0 ? Zéro par rapport à quoi ? A nous, mais le 0 de l'oiseau change tout le temps ! Il peut devenir le potentiel d'une phase lorsqu'il se pose sur un fil !
    !
  • L'avion est lui-même équipotentiel, ainsi s'il change de référence, c'est tout l'avion qui change de valeur et il n'y a pas de différence au seinLes lignards (électriciens qui travaillent au potentiel des lignes HT) sont entourés d'isolants, comme l'avion, mais se vêtissent d'une combinaison conductrice qui empêche toute différence de potentiel dans leur corps ! même de l'avion !
  • C'est donc au moment du décollage et de atterrissage qu'il existe un risque importantEn vol, même si un passager marche dans l'avion, il ne sera pas soumis aux cercles de potentiel car contrairement au sol qui est un conducteur assez moyen, l'avion est bon conducteur et donc U = R × I sera plus faible. Mais surtout, en vol, l'avion est entouré d'isolant donc I est bien plus faible qu'au sol :
    Rappelez-vous que la foudre est le seul cas où le sol, notre terre, devient une des 2 bornes du générateur et pas seulement un conducteur !
    .
L'équipotentialité est essentielle car elle rend toute ddpdifférence de potentiel (tension) est impossible !
Nous verrons à quel point cela est vrai en CEMCompatibilité Électromagnétique
Symboles de terre, masse, équipotentialité, la couleur jaune est généralement respectée...
Symboles d'équipotentialité




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Pourquoi la terre ? ...


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4/5 : La protection DDR différentielle 30 mA

Expérience et essais sur différentielDDR : Dispositif Différentiel à courant Résiduel
Aussi nommé Vigi ; VigilOHM par un fabricant de référence
pédagogique et réel


En mesurant la différence entre ce qui 'sortLe courant est alternatif, donc circule dans les 2 sens : il sort et rentre alternativement !' par la phase (ou les phases en triphasé) et en le comparant avec ce qui 'rentre' par le neutre (par le neutre ou par une autre phase en triphasé), le différentiel DDRDDR : Dispositif Différentiel à courant Résiduel en déduit ce qui prendrait un mauvais chemin : la terre !




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Principe du différentiel AC

Intensités et Champs B équilibrés : IΔ = 0
Lorsque l'intensité qui circule dans la phase, circule aussi intégralement dans le neutre, les champs magnétiques Bp (B phase) et Bn (B neutre) sont identiques dans les 2 primaires et s'annulent.

Le secondaire n'est induit d'aucun champ donc aucune tension n'apparaît à ses bornes.
Intensités et Champs B non égaux : IΔ > 0
Une partie du courant utilise 'le mauvais cheminIl revient par la terre.
Attention à ne par dire il fuit à la terre : pour aller où ? A Tombouctou ? Chez le voisin ? En Finlande ?  Le courant ne sait que retourner au générateur qui lui a donné naissance !
Par contre il peut utiliser tout conducteur lui offrant cette possibilité, ceci inclut donc la terre puisqu'une des bornes du générateur lui est référencée !
(voir SLT, schémas de liaison à la terre en cours connexes à la fin pour aller plus loin !)
' pour retourner au générateur. Ainsi I phase est > à I neutre et donc B phase > B neutre.
Ce déséquilibre engendre un champ résultant dans le tore qui à son tour induit une tension dans le secondaire qui, si la valeur critiqueDéclenche entre I/2 et I ; I/2 < Id < I
Donc entre 15 mA et 30 mA pour un 30 mA
15 mA < I déclenche < 30 mA
est atteinte, déclenchera l'ouverture du circuit électrique !

Le différentiel ACLe type A gère aussi les composantes continues émanant notamment des appareils électroniques de puissance alternatif fonctionne comme un transformateur équipé d'autant de primaires que de conducteurs actifs :
  • 2 primaires phase et neutre en monophasé
  • 3 primaires en triphasé sans neutre
  • 4 primaires en triphasé avec neutre
Et d'un seul secondaire : celui qui déclenche l'ouverture du circuit.




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Photos de différentiels DDR

Différentiel pédagogique Tecnipass
Le différentiel pédagogique utilisé dans la vidéo
Différentiel DDR 30 mA
Un différentiel 30 mA avec un PdCPouvoir de Coupure, on voit marqué 25 A sur la photo, il faudra installer en amont un disjoncteur ou un fusible d'au maximum 25 Ampères de 25A

Le différentiel protège des contacts indirectsLorsque l'on s'électrise en touchant la carcasse métallique d'un appareil électrique, on subit un contact indirect, en opposition avec les contacts directs : directement avec les conducteurs actifs ! et ne protège queSi vous avez la mauvaise idée de toucher simultanément phase et neutre
(alors que vous êtes correctement isolé par ailleurs)
vous êtes 'raccordé' comme un récepteur standard : aucune raison que le DDR ne déclenche puisque vous ne provoquez aucune différence d'intensité, aucune fuite...
des contacts indirects !




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Terre ou différentiel ?

Les 2 mon général !
Mais, mais si on vous 'obligeait' à choisir ?
Choix absurde ?
Pas tant que cela car même si bien évidemment 'les 2 à la fois' est de très loin la meilleure réponse il faut savoir que :
  • La mise à la terre seule, sans différentiel, ne protège pas les personnesComme le démontre l'image ci-dessous, il faudrait faire déclencher le disjoncteur 16 A ! Ou le différentiel 300 mA voire 500 mA du distributeur !
    0.3 A est une valeur déjà mortelle !
  • Le 30 mA, même sans liaison à la terre vous protège des contacts indirectsContact avec une masse accidentellement à la phase
    Comment ? Sans liaison à la terre c'est vous qui ferez déclencher le DDR, vous serez électrisé certes mais non électrocuté car il 'saute' avant 30 mA : première valeur mortelle...
    !
  • La solution idéale consiste bien évidemment à disposer des 2Afin que la liaison de terre fasse déclencher le DDR (R terre < à 100 Ω en France) !

Défaut, terre, DDR en 6 étapes

1
2
3
4
5
6
Aucun courant de fuite
Le neutre est relié à la terre coté distribution comme dans la majorité des SLTSchémas de liaison à la terre, voir Conseils+ en fin de page, seul le régime IT ne relie pas directement le neutre à la terre.... La photocopieuse n'est pas reliée à la terre, il n'y a pas de protection DDR mais aucun défaut d'isolement. Donc pour l'instant aucun risque...
Défaut d'isolement, victime en approche
Un défaut d'isolementPar exemple un fil dont l'isolant pincé ou écrasé s'est dégradé... met accidentellement la carcasse de la copieuse au potentiel de la phase. Observez la grand-mère qui est référencée au neutreEt oui, cette grand-mère a les pieds par terre et donc au potentiel de la terre.
Terre que le distributeur a reliée au neutre...
. Elle n'est heureusement pas (pour l'instant) au contact du photocopieur !
Victime en contact indirect
Et voilà... La grand-mère est au contact et devient victime!
230 V~ / 5 kΩValeur moyenne de l'impédance / résistance du corps humain avec cette tension de contact ≃ 0.046 A (46 mA)
Le disjoncteur 16 A est traversé par 5.046 AConsommation moyenne d'une copieuse ≃ 1 kW
Le disjoncteur ne déclenchera pas pour ces quelques 46 mA de plus !
au lieu de 5 A...
46 mA est déjà une valeur mortelle (plus de respiration),
mais le disjoncteur magnéto-thermique ne déclenchera pas !
électrocution fuite par la masse et terre
Voilà donc la triste réalité...
Cliquez à nouveau sur le numéro en haut pour revoir cette scène... Si vous en avez le courage !
Le schéma a été débarrassé des éléments non utiles...
Sans DDR, la terre ne suffit pas !
Cette fois la terre est reliéeChez les particuliers le référencement à la terre s'effectue via à minima un piquet de terre et mieux en plus une boucle en fond de fondations pour une résistance en Ω plus faible et une meilleure équipotentialité !
La tension de contact en cas de défaut est égale à R terre × I fuite : il est donc important que R terre soit la + faible possible !
! Mais avec un maximum toléré en France de 100 Ω, pas question d'espérer déclencher le MgTh de 16 ACar 230 V / 100 Ω (maxi toléré) = 2.3 A, très loin de Icc du Magnéto-thermique !
Et sachez qu'après un été sec, un piquet de terre déjà vieux et oxydé verra son impédance × 5 à × 10 !
!
Même le 300 ou 500 mA du distributeur risque d'être insuffisamment efficace lors d'un été sec !
La terre sans différentiel n'est donc pas suffisement efficace !Pour être efficace, elle doit déclencher le disjoncteur. Si seul le MgTh 16 A est connecté :
Icc maxi = 160 A ; Rt < 230 V / 160 !
R terre devrait donc être < à 1.44 Ω !
!
Avec un DDR 30 mA c'est la victime qui déclenche !
Voilà qui est le moins mauvais des 2 maux :
Avec un DDR 30 mA, même sans mise à la terre, c'est la victime qui 'fait terre' et déclenche le DDR avant le premier seuil mortel de 30 mA !
Les 46 mA ne seront donc pas atteints !
Encore une fois, si la terre avait été connectée, le DDR aurait sauté sans électrifierÉlectrifier = subir un choc électrique sans en décéder, contrairement à l'électrocution à partie de 30 mA
Notez que les enfants sont plus sensible et un DDR 10 mA est plus adapté.
personne !

Donc la bonne solution consiste à disposer des 2 !




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Différentiel : interrupteur ou disjoncteur ?

Ci-dessous : un interrupteur différentiel sans ajout d'une protection cct et surcharge : danger !
Interrupteur différentiel : que les fuites par la terre...

Ci-dessous : un disjoncteur différentiel qui regroupe interrupteur différentiel et disjoncteur magnéto-thermique.
Solution peu utiliséeSauf ajout d'une zone, exemple : un local piscine... car coûteuse lorsque l'on doit alimenter plusieurs élémentsEt ainsi multiplier les disjoncteurs différentiels !.
Disjoncteur différentiel, cct, surcharges, ddr




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TGBT disjoncteur, ddr, divisionnaires

Usage des DDR :

Le plus utilisé est l’interrupteur différentiel, il se raccorde en sortie du disjoncteur principal et plusieurs disjoncteurs divisionnairesLes magnéto-thermiques 10 A éclairage, 16/20 A prises... sont raccordés en aval du différentiel DDR.
Attention à la valeur PdC Pouvoir de Coupuredu DDR !
Prenons un exemple concret le TGBTTableau Général Basse Tension
Les particuliers en ont généralement qu'un, quelquefois un second, plus petit pour un garage ou un local piscine.
En usine, chaque secteur possède généralement son propre TGBT qui représente souvent toute une zone. Ici une arrivée protégée par fusibles :
TGBT fusibles principaux
des particuliers :
En France, le disjoncteur principal est géré par le distributeur. Son calibre dépend de notre abonnement :
  • 15 Ampères pour un abonnement 3 kW
  • 30 A pour 6 kW (6000 / 230 ≃ 30 A)
  • 45 A pour 9 kW...
Ainsi, le DDR utilisé dans nos vidéosDDR avec 25 A en PdC est un modèle 25 A, il n'est donc compatible qu'avec un abonnement 3 KW, à moins d'ajouter un disjoncteur supplémentaire en amont ce qui serait un 'pis-aller'. Pour un abonnement 9 kW, on doit utiliser un PdC 63 ADDR PdC 63 A, les standards étant : 25, 40, 63 A.
Le nombre de départ maximum par différentiel, le nombre de prises par disjoncteur... Le nombre minimal de DDR dépendent de la superficie de l'habitation et des normes en vigueur. Un excellent ouvrage pour les particuliers, la référence équivalente pour les locaux artisanaux et commerciaux.




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Limites du différentiel !...


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5/5 : Classes et indices de protection

Classes de matériels

Le + dangereux !

Simple isolement fils Classe 0

Classe 0

INTERDITE
Anciens interrupteurs à cloche métal, vieilles prises non isolées, fils à isolant simple comme sur photo...
Le + sécurisé !

Classe III TNTS train jouet
Classe III (3)
TBTS isoléePas d'autotransformateur ! Isolement galvanique requis !
Voir conseils+ en fin de cours pour domaines de tension et transfo d'isolement

Classe III 3 symbole
Jouets, ordinateurs portables (après l'alimentation TBTS)...
Masses à la terreTerre suivant régime du neutre :
Voir SLT schémas de liaison à la terre lié en fin de cours


Plaque à bornes avec masse Classe I

Classe I (1)
DDR 30 mA

Classe I 1 symbole masse et terre
Machines industrielles et électroménager de puissance : lave ligne, réfrigérateur...
Double isolation
Classe II double isolement
Classe II (2)
Masses isolées
Classe II 2 symbole double isolement
Double enveloppe isolante : majorité des appareils électro-portatifs et électro-ménagers...




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Indices de protection IP

Indices de Protection IPIP 2X accès BT basse tension

IP 2X BT

Le premier chiffre précise l'étanchéité envers les solides. Tous les appareils alimentés en BTBasse Tension ; ex : 230 / 400 V
Voir domaine de tensions en fin de cours
doivent à minima offrir une protection IP 2X, X étant défini pour certaines zones (salles d'eau ; extérieur : IP24).
Les boîtes étanchesBoîtes de jonction :
Boîte plexo étanche IP44 IP55
en IP 44 ou 55.

Les armoires et appareils électriques doivent être maintenus fermés.
IP 3X accès HT basse tension

IP 3X HT

En haute tension l'indice requis passe à 3 : IP 3X.

Les armoires recelant de la HT Haute Tension doivent être verrouillées !




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Connaissances recommandées...


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Domaines de Tension

Domaine Alternatif Continu lisseBien qu'un brin pléonasme, la norme le précise aussi pour lever toute mauvaise interprétation : il s'agît d'un courant lisse tel que vu à l'oscilloscope, cela n'inclus donc pas les signaux simplement redressés ou hachés non filtrés qui eux sont soumis à Z et non à R !
Haute Tension HTB U > 50 kV U > 75 kV
HTA 1 kV < U ⩽ 50 kV 1.5 kV < U ⩽ 75 kV
Basse Tension BTB 500 V < U ⩽ 1 kV 750 V < U ⩽ 1.5 kV
BTA 50 V < U ⩽ 500 V 120 V < U ⩽ 750 V
Très Basse Tension U ⩽ 50 V U ⩽ 120 V

En alternatif, les valeurs sont efficaces


Courant continu vs courant alternatif

Le courant électrique est dangereux à partir d'une certaine intensité traversant le corps humainCe n'est pas l'intensité 'disponible' que peut fournir tout générateur qui compte mais bien celle qui peut nous traverser et qui répond à I = U / Z corps !
Sans cela une simple batterie auto qui peut délivrer aisément 300 A serait mortelle :
NON, aucun risque d'électrocution grâce aux seuls 12 Volts, continu lisse qui plus est !
.
Pour connaître les seuils dangereux on applique :
En courant continu :
Umaxi= (début du risque) = Imaxi= (seuil du risque) / R (résistance du corps)
Et en courant alternatif :
Umaxi~ (début du risque) = Imaxi~ (seuil du risque) / Z (impédance du corps)

Or R ≫ Z du corps humain


En effet, constitué à ≃ 2/3 d'eau (non pure) l'intérieur du corps est peu résistif (≃ 0.5 à 2 kΩ) mais recouvert de peau, elle plutôt isolante. De fait, le 'schéma équivalent' du corps humain est proche d'un circuit R C série tel que ci-dessous. En continu, la résistance, qui dépend là aussi de la tension de contact, est ≫ à Z à cause de la capacité du condensateur (Z = 1 / C × ω)
Impédance du corps

Et Imaxi= ≫ Imaxi~


Là encore, les effets physiologiques sont différents en continu lisseBien qu'un brin pléonasme, la norme le précise utilement pour lever toute mauvaise interprétation :
il s'agît d'un courant lisse tel que vu à l'oscilloscope, cela n'inclue donc pas les signaux simplement redressés ou hachés non filtrés qui eux sont soumis à Z et non à R seul !
Lisse = Sans ondulation résiduelle !
 et en alternatif !
Point de tétanisation Quand on est 'collé' comme dit familièrement : en fait on ne contrôle plus ses muscles et on n'est plus capable de lâcher ; le 'non lâché' n'existe pas en continu lisse, pas plus que le blocage de la respiration par le diaphragme, par contre des risques autres, notamment lié à l'électrolyse su sang pour des seuils toutefois supérieurs à 30 mA. Le seuil de 30 mA n'est donc valable qu'en courant alternatif :
Tétanisation, non lâché
Prise en compte par la norme :
Domaine Alternatif Continu lisseSans ondulation résiduelle
Très Basse TensionU ⩽ 50 V U ⩽ 120 V

Tensions de sécurité

Milieu sec U sécurité
Locaux secs

50 V~ ♦ 120 Vcc lisseSans ondulation
Milieu humide U sécurité
Locaux humides

25 V~ ♦ 60 Vcc lisse
Milieu mouillé U sécurité
Locaux immergés

12 V~ ♦ 25 Vcc lisse

Transfo isolement

Comprendre le transformateur de sécurité, d'isolement
A droite, le primaire dont une des bornes est reliée au neutre lui-même relié à la terreVoir la terre et les schémas de liaison au besoin. L'autre borne est reliée à la phase. En cas de contact de la main avec la phase : le courant peut se rebouclerSi la main est sur le fil, les pieds eux, sont sur terre... via la terre.
Coté secondaire aucun risque : aucune borne de la bobine n'est référencée, on appelle cela une tension flottanteNon reliée à la terre, autorisée uniquement pour une seule alimentation d'un seul appareil. Notez la prise limitée à 50 VA et sans connexion de 'terre' PE (protection électrique)
Photo de transfo double isolement sécurité
.
Généralement en double isolation, ces transfos peuvent aussi avoir leur carcasse reliée à la terre auquel cas l'écran électrostatique Cet écran permet d'éviter l'effet capacitif entre les 2 bobines (impulsion HF due par exemple à l'orage) en l'écoulant par la masse jusqu'à la terre.
Ecran électrostatique
incorporera un feuillard relié à la masse et à la PEProtection Electrique et suivant le schéma de neutre : La 'terre'..

Valeur moyenne

Terminons avec la valeur moyenne du courant alternatif à ne pas confondre avec l'efficace car la valeur moyenne d'un courant symétriqueToutes les formules de cette page ne sont valables que pour un signal dont les alternances positives et négatives sont opposées mais scrupuleusement identiques en valeur absolue comme représenté sur le dessin de gauche. est nulle, c'est pour cela qu'un voltmètre en continu affichera 0 :
Valeur moyenne, surfaces + et -Multimètre alternatif, continu, VAT
Les surfaces + et – sont équivalentes et donc un galvanomètre afficherait 0, l'aiguille n'ayant pas le temps de battre le rythme (50 Hz) resterait au milieu !A gauche un multimètre en ~, au centre en continu, à droite un VATVérificateur Absence de tension, utilisé lors de consignations électrique il offre l'avantage de rendre impossible toute erreur de calibre !
VAT en action Vérificateur Absence de Tension
Un autre VAT
, les 3 raccordés en parallèle sur la même source '230 V~'. Le voltmètre continu affiche bien 0 alors que la tension, commune aux 3 appareils, est de 215.8 Volts ~ !


Symboles de protection cct, surcharge, DDR

Les symboles de protection cct, surcharge et DDR
  1. Le fusible, cartouche à fusible
  2. Le sectionneur à fusible (abordé dans le pilotage des moteurs)
  3. La croix indique un pouvoir de coupure à l'ouverture (disjoncteur)
  4. Protection magnétique (court-circuit), 2 symboles en vigueur
  5. Protection thermique (surcharges), 2 symboles en vigueur
  6. Disjoncteur magnéto-thermique
  7. Interrupteur différentiel (le circuit de test n'est pas représenté ici)
  8. Disjoncteur différentiel (le circuit de test n'est pas représenté ici)

Symboles câbles et installation

Symboles fils et prises
  1. Fil conducteur de Phase
  2. Fil conducteur de Neutre
  3. Fil conducteur PE de protection électrique 'terre'
  4. Câble 5G, 3 Phases + Neutre + PE
  5. Fiche de courant
  6. Prise (socle) de courant
  7. L'ensemble raccordé : fiche + prise

Conseils+, compléments, prérequis :
Domaines de Tension
Risques : continu vs alternatif
Tensions de sécurité
Transfo d'isolement sécurité
VAT Vérificateur Absence de Tension
Symboles protections installation

Cours connexes recommandés par l'auteur :

Crée le 10 / 05 / 2017, der. màj le 26 / 10 / 2017 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 217 fois ★★★☆☆
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Gu5835e07c1389f
https://www.tecnipass.com/cours-electricite-protections-ddr.protection.terre QUIFOCUS https://www.tecnipass.com Cx58b995d3b6022
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