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Roger Cadiergues LE DOMAINE DE L’ÉLECTRICITÉ * (Guide RefCad : nR21.a) La loi d

Roger Cadiergues LE DOMAINE DE L’ÉLECTRICITÉ * (Guide RefCad : nR21.a) La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part que les «copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective», et d’autre part que les analyses et courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration «toute reproduction intégrale, ou partielle, f aite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite». 2 TABLE DES MATIÈRES DU GUIDE Contenu page 1. L’électricité 1.1. Premières bases 1.2. Les réseaux publics de distribution 2. Les installations électriques 2.1. Les réseaux de base 2.2. Les deux classements fondamentaux 2.3. Les matériels 2.4. Alimentations et branchements 2.5. Les défauts éventuels 2.6. La mise en service des installations 3. La terminologie «officielle» 4. Le cadre réglementaire de base 4.1. Les textes réglementaires 4.2. Le texte officiel de base (habitat) 4.3. L’avis de la commission de sécurité des consommateurs 5. Le cadre normatif 5.1. Le cadre des textes 5.2. Les normes de l’électricité 3 3 5 6 6 7 7 8 9 10 11 14 14 14 15 16 16 16 Contenu page 6. La norme des branchements électriques 6.1. La norme en cause 6.2. Le contenu principal de la norme 6.3. Le contenu complémentaire de la norme 6.4. Les classements normalisés 6.5. La terminologie normalisée 6.6. Les branchements à puissance limitée 6.7. Les branchements à puissance surveillée 6.8. Les branchements producteur-consommateur 7. La norme des installations basse tension (C 15-100) 7.1. Les deux versions de la norme NF C 15-100 7.2. L’introduction 2002 (Titre 0) 7.3. Le titre 1 (Domaine et applications) 7.4. Le titre 2 (Définitions) 7.5. Le titre 3 (Caractéristiques générales) 7.6. Le titre 4 (Sécurité) 7.7. Le titre 5 (Les matériels) 7.8. Le titre 6 (Vérifications et entretien) 7.9. Le titre 7 (Installations et emplacements spéciaux) 18 18 19 20 21 21 21 22 23 25 25 26 27 27 29 29 29 33 33 LE CADRE DE CE GUIDE Ce guide a pour objet de fournir le cadre réglementaire et normatif servant de fondement aux aspects électriques des interventions en équipement technique. Outre le cadre normatif très général ce guide présente un peu plus en détail : . tout ce qui concerne les branchements électriques (Norme NF C 14-100), . le cadre des normes (NF C 15-100..) couvrant les installations basse tension, du moins sur le plan gé- néral, la sécurité (aspect très important en électricité) étant traités au guide suivant : ● nR32. La sécurité électrique. . Chapitre 1 1. L’ÉLECTRICITÉ (RAPPELS) SI VOUS AVEZ DÉJÀ DE BONNES CONNAISSANCES EN PHYSIQUE (APPLIQUÉE A L’ÉLECTRICITÉ) PASSEZ DIRECTEMENT AU CHAPITRE SUIVANT, page 5 1.1. PREMIÈRES BASES Points fondamentaux L’électricité fait référence à un certain nombre de concepts de base rappelés ci-dessous : . courant alternatif et courant continu (dit «continu lisse» dans les textes normatifs), . tension réelle et tension nominale, . intensité réelle et intensité nominale, . résistance et impédance. Les grandeurs électriques de base en courant continu . La quantité d’électricité (concept ici peu utilisé), notée Q, est mesurée en coulomb [C]. . La quantité d’électricité par unité de temps, l’intensité, notée I, est mesurée en ampère [A]. . Pour que l’électricité «s’écoule» entre deux points il faut qu’il existe une certaine tension, notée U, mesurée en volt [V]. . L’écoulement de l’électricité entre deux points dépend de la résistance (électrique) entre ces points, résistance notée R, mesurée en ohm [Ω]. . La relation fondamentale liant les grandeurs précédentes est la loi d’Ohm : U = R I. . L’énergie transportée , notée W, est théoriquement mesurée en joule [J], mais le plus souvent dans les textes français en kilowattheure [kWh] . La puissance (énergie par unité de temps), notée P, est mesurée en watt [W], avec la relation fonda- mentale suivante : P = U I. Le courant continu Le courant continu est caractérisé par une tension (entre deux bornes) constante au cours du temps. On parle alors de borne négative et de borne positive, le courant circulant du négatif vers le positif avec une intensité également constante au cours du temps). Le courant alternatif Le courant généralement distribué est un courant alternatif. Lorsqu’il n’est pas déformé ce courant correspond à une fluctuation sinusoïdale de la tension illustrée ci-dessous. Le nombre d’oscillations par seconde caractérise la fréquence de ce courant, fréquence mesurée en hertz [Hz]. En France, comme partout en Europe, la fréquence normale du courant distribué est de 50 [Hz]. Ce n’est pas général, ce qui oblige à prendre quelques précautions lors des traductions (aux USA, et dans certains pays voisins, la fré- quence normale est de 60 [Hz]). Attention, en courant alternatif il n’y a ni pôle positif ni pôle négatif, mais comme en courant continu on définit une tension (en volt) et une intensité (en ampère), avec toutefois une nuance importante : il s’agit de valeurs moyennes au cours des cycles, et non pas des valeurs de pointe. tension [V] 0 3 4 Le monophasé et le triphasé courants Il existe, dans les distributions les plus fréquentes, deux grandes catégories de courants alternatifs distribués aux utilisateurs : le «monophasé» et le «triphasé» (voir chapitre 2). L’expression temporelle des courants alternatifs Un un point, la variation de la tension et de l’intensité correspondent aux formules suivantes, t [s] étant le temps et les angles étant exprimés en radians [rad] : . pour l’intensité : I = I0 cos (ω t), . pour la tension : U = U0 cos (ω t - ø). ω valant : 2 / 50 pour un courant de fréquence 50 [Hz], ø [rad] étant la phase (le déphasage) de la tension par rapport à l’intensité. ◊ Les circuits les plus simples ne contiennent que des résistances : dans ce cas la tension et l’intensité sont en phase (ø = 0). ◊ Les circuits plus complexes comprennent des inductances et/ou des capacitances, la tension et l’inten- sité nétant plus alors en phase. Si la circuit ne contient que des inductances (résistances et capacitances négligeables) la tension est en retard de 90 [deg] sur l’intensité. Si le circuit ne contient que des capaci- tances (résistances et inductances négligeables) la tension est en avance de 90 [deg] sur l’intensité. L’impédance Les circuits ne contenant pas de capacitance, mais uniquement une résistance R et une inductance X, sont caractérisé par leur impédance Z, qui vaut Z = √(R2 + X2). ◊ Si le circuit ne contient que des résistances la puissance dépensée [W] est bien égale à : U I. ◊ Si le circuit contient également des inductances la puissance dépensée n’est pas fournie par la formule précédente mais par des formules plus complexes. La représentation vectorielle des courants alternatifs La représentation courante des variations temporelles est vectorielle, le schéma ci-dessous indiquant par exemple les intensités dans une distribution triphasée, le système tournant d’un tour tous les cinquantièmes de seconde (fréquence de 50 Hz). Les unités (ex. dans les moteurs) Les puissances mises en jeu dans les moteurs électriques permettent d’illustrer les concepts et unités afférents aux différents aspects énergétiques (voir le schéma ci-dessous). ◊ La puissance active, mesurée en volt-ampère [VA], est la puissance mécanique maximale du moteur. ◊ La puissance apparente, mesurée en watt [W] est la consommation électrique. ◊ La puissance réactive, mesurée en var [var], ne joue qu’un rôle finalement secondaire. ◊ cos(ø) est le facteur de puissance [sans dimension]. I1 I2 I3 origine des phases rotation de l’ensemble I1 = I0 cos(ø) I2 = I0 cos(ø + ∂) I3 = I0 cos(ø + 2 ∂) entre vecteurs : décalage ∂ = (2 / 3) [rad] (ou 120 [deg]) ø puissance active [VA] puissance réactive [var] puissance apparente [W] 5 1.2. LES RÉSEAUX PUBLICS DE DISTRIBUTION L’électricité produite dans les centrales est transportée comme indiqué au schéma ci-dessous. A partir des centrales le courant est transporté : - d’abord sous très haute tension (THT) jusqu’aux centres de consommation (villes, etc.), - ensuite, après passage sous transformateur abaisseur, à une tension de 20 [kV] (en France) vers les postes de distribution, - et enfin, à partir de là, vers deux types de postes de transformation. La première catégorie de poste de transformation, situé chez les gros consommateurs (> 250 [kVA]), fournit, à l’aval, le courant correspondant aux besoins de cet abonné tronçon A du schéma ci-dessous. La deuxième catégorie (utilisateurs finaux ≤ 250 [kVA] fournit le courant à un poste de distribution publique aboutissant à l’aval à une distribution basse tension (tronçon B du schéma ci-dessous). A distribution 20 kV poste privé abaisseur 20 kV B réseau basse tension (BT) poste de distribution publique réseaux privés = signifie «transformateur» centrale électrique 6 2.1. LES RÉSEAUX DE BASE Les normes L’électricité fait appel à un grand nombre de normes classées dans la catégorie « NF C » lorsqu’il s’agit d’installations., les deux normes de base relatives aux circuits électriques nous concernant étant : . la NF C 14-100 uploads/Industriel/ electricite.pdf