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Détermination de section des conducteurs Ce cours permet de déterminer la secti

Détermination de section des conducteurs Ce cours permet de déterminer la section des conducteurs de phase d’un circuit. Une section bien dimensionnée permettra : - Un échauffement normal de l’âme conductrice du conducteur afin de garder les propriétés de l’isolant. - Une chute de tension inférieure définie par la norme. - Une tenue au courant de court-circuit, ICC (Intensité Court-Circuit). - Une protection des personnes efficaces face aux défauts d’isolement (longueur de câble à vérifier pour le régime TN et IT). 1 - Environnement et Mode de pose Les dispositif de protection doivent être prévus pour interrompe tout courant de surcharge dans les conducteurs avant qu’il ne puisse provoquer un échauffement nuisible (des isolants, des connections, des canalisations…). Pour cela, on définit les courants suivants : Ib étant le courant d’emploi traversant le circuit. Elle correspond au courant nominal du récepteur. Courant de fusion If C’est le courant assurant le fonctionnement du dispositif de protection. - pour les disjoncteurs, au courant de fonctionnement dans le temps conventionnel : NFC 61-41 Disjoncteur Domestiques : If ~ 1.45 Irth NFC 63-120 Disjoncteur Industrielle : If ~ 1.3 Irth Nota : Irth = In, c’est le réglage du dispositif de protection. - pour le fusible, au courant de fusion dans le temps conventionnel : NFC61-201 et NFC63-210 Fusibles : If est élevé Calibre If In ≤ 10A 1.9 In 10A < In ≤ 32A 1.75 In In ≥ 32A 1.6 In Courant admissible Iz C’est le courant admissible maximal que pourra véhiculer un conducteur sans échauffement. Le courant admissible Iz dans la canalisation dépendra, dans un premier temps du dispositif de protection. Iz = k x In Iz Courant admissible dans la canalisation ; In Courant nominal ou de réglage de la protection K coefficient dépendant du dispositif de protection On applique un coefficient k pour déduire le calibre du dispositif de protection à partir du courant admissible de la canalisation. - Coefficient k pour les fusibles : Calibre fusible Coefficient k In ≤ 10A 1.31 10A < In ≤ 32A 1.21 In ≥ 32A 1.1 Exemple : Pour un fusible gG de 16A → k = 1.21 Iz = 1.21 x 16 soit Iz = 19.36 A - Coefficient k pour les disjoncteurs : Dans la pratique k = 1 Type Calibre Disjoncteur Coefficient k Petits disjoncteurs In < 100A 1.45 Disjoncteur à usage général In ≤ 63A 1.35 In > 63A 0.86 Exemple : Pour un petit disjoncteur de 63A → k = 1.45 Iz = 1.45 x 63 soit Iz = 91.35 A La protection contre les surcharges est assurée lorsque les conditions suivantes sont remplies : Ib ≤ In ≤ Iz et If ≤ 1.42 Iz La section d’un conducteur dépend donc du type de protection mais surtout de l’environnement dans lequel il est posé. Comme chacun le sais, un courant circulant dans un conducteur produit de l’énergie thermique (loi de joule). W = R i² t Cette énergie thermique produit une élévation de température dans l’âme du conducteur mais aussi dans l’isolant. 2 - Démarche pour le calcul de la section des conducteurs de phases Pour obtenir la section de conducteur de phase, il faut : Déterminer le mode de pose de la canalisation suivant une méthode de référence : A, B, C,D, E ou F. Ce facteur de correction Kp permet de prendre en compte la dissipation thermique du mode de pose car les conducteurs chauffent cette chaleur doit être dissipée pour garder les propriétés des isolants. Coefficient Kp, voir tableau lettre de sélection Deux autres facteurs de corrections : - La température ambiante Kt. Coefficient Kt, voir tableau facteur de correction K3 - Groupement de câble Kg : Oui, puisque la dissipation thermique d’un câble va provoquer l’échauffement du câble jointif. Coefficient Kg, voir tableau facteur de correction K2 On en déduit le courant admissible calculé Iz, dont on choisira une valeur normalisée supérieure à celle calculée dans le tableau détermination de la section minimale. Iz = . Ib . = Ib Kp x Kt x Kg K Avec K l’ensemble des facteurs de correction K = Kp x Kt x Kg 3 - Quatre tableaux Lettre de sélection Facteur de correction K1 Facteur de correction K2 Facteur de correction K3 Détermination de la section minimale Exemple : Un câble PR triphasé est tiré sur un chemin de câble perforé, jointivement avec 3 autres circuits constitués : · D’un câble triphasé (1er circuit) · De 3 câbles unipolaires (2e circuit) · De 6 câbles unipolaires (3e circuit) : ce circuit est constitué de 2 conducteurs par phase. Il aura donc un regroupement de 5 circuits triphasés dont la température ambiante est de 40 °C. Le câble PR véhicule 23A par phase. Réponse : Méthode E, le mode de pose est sur chemin perforé. Kp = 1, Il est sur chemin perforé et il y a la lettre E. Kg = 0.75, Il y a 5 circuits, la lettre de sélection est la lettre E et le mode de pose est sur chemin perforé. Kt = 0.91, La température ambiante est de 40 °C et l’isolation est en PR. K = Kp x Kg x Kt Ib = 23A, on rappelle que Ib est le courant d’emploi traversant le circuit. Ce qui implique : Iz = Ib = . Ib . = . 23 . = 33.7A K Kp x Kg x Kt 1 x 0.75 x 0.91 On choisira une valeur normalisée supérieure à 33.7A dans le tableau détermination de la section minimale. La valeur choisie est de 42A pour une section de 4mm² (Lettre de sélection E, matière PR, triphasé 3). -- Autre méthode -- 4 - Vérification de la tenue au court-circuit Pendant le temps de réponse du dispositif de protection l’énergie dissipée par le câble ne doit pas endommager celui-ci. La contrainte thermique, notion importante, ne doit pas être dépassée. Contrainte thermique > Icc² x tcc Avec Icc : Courant de Court-Circuit traversant le câble Tcc : temps de réponse du dispositif de protection Contrainte thermique est donnée par la formule : Scc² x k² Cela revient à dire : Scc² x k² > Icc² x tcc K étant la nature de l’isolant et de l’âme conductrice. K Cuivre Alu PVC 115 76 PRC 143 94 Exemple : Un câble en aluminium, l’isolant est en PVC. On a calculé un ICC = 9KA. Calculer la section minimale avec le temps de déclenchement du disjoncteur = 10 ms. Contrainte thermique > Icc² x tcc Scc² > Icc² x tcc k² Scc > Icc x √tcc k Scc > 9000 x √10 x 10-3 76 Scc > 11.86 mm² 5 - Vérification de la chute de tension Lorsqu’un courant d’emploi Ib parcourt un conducteur, l’impédance de celui-ci engendre une chute de tension entre l’origine et l’extrémité du circuit. Le tableau ci-dessous donne les valeurs maxi de la chute de tension en % selon la norme NF C 15-100. Éclairage autres Alimentation par réseau BT public 3% 5% Alimentation par poste HT/BT privé 6% 8% Deux possibilités pour déduire la chute de tension dans un conducteur : - par calcul - par des abaques qui prennent en compte : - De la longueur de câble - Section - Type de réseau mono, triph - Nature du conducteur cuivre, alu - Et du cos φ. - par calcul : Selon la loi d’Ohm ∆U = Z x I En monophasé : ∆U = 2 x Ib ( R cos φ + X sin φ ) En triphasé : ∆U = √3 x Ib ( R cos φ + X sin φ ) Rappel : R = φ L S X = 0.09mΩ/m - par abaque : Exemple : Exemple 1 : Un câble en cuivre est parcouru par un courant de 20 A, sous une tension de 400 V – cos 0.85 Il a une longueur de 50m et de section de 4 mm² Déterminer la chute de tension Réponse : - par calcul : R = φ L = 1.75 x 10-8 x . 50 . = 218.75 mΩ Résistivité du cuivre S 4 x 10-6 X = 0.09 mΩ/m x 50 = 4.5 mΩ ∆U = √3 x Ib ( R cos φ + X sin φ ) ∆U = √3 x 20 ( 218,75 x 10-3 x 0.85 + 4.5 x 10-3 x 0.527) = 6.52V → 1.6 % résultat accepté par la norme (inf 5 %) - par abaque : Attention l’abaque sur les chutes de tension ci-dessus est exprimé en % dans 100 m de câble triphasé de 400 V – 50 Hz. ∆U → cos φ = 0.85 → Ib = 20 A → S = 4 mm² ∆U = 4 % pour 100m → soit ∆U = 2 % pour 50 m de câble → résultat accepté par la norme (inf 5 %) ∆U = 2 x 400 = 8 V → La chute de tension est environ de 8 V dans le câble 100 Exemple 2 : Un câble uploads/Industriel/ determination-de-section-des-conducteurs.pdf