cours : les régimes de neutre

 

 PROTECTION DES PERSONNES : RÉGIMES

 DE NEUTRE

Nécessité De La Mise À La Terre

L’énergie électrique bien qu’utile, demeure dangereuse pour l’homme  et la majorité des accidents est due aux défauts d’isolement des récepteurs (contacts indirects).

Il est donc nécessaire de protéger les personnes contre de tels dangers

Donc La masse des récepteurs doit donc être reliée à la terre afin d’assurer une tension de contact la plus faible  possible.

Ils existent pour la liaison à la terre plusieurs solutions dans la famille des Schémas de Liaison à la Terre (SLT) appelés aussi « régimes de neutre« , tous assurent la sécurité des personnes avec chacun des avantages et des inconvénients .

Les Trois Régimes De Neutre.

On a 3 régimes: T T , T N et I T

Chaque régime de neutre est identifié par 2 lettres :

1ère lettre : Situation du neutre du transformateur par rapport à la terre

• T: Neutre du transformateur raccordé à la terre.
• I: Neutre du transformateur isolé de la terre.

2ème lettre : Situation des masses du récepteur par rapport à la terre ou au neutre

• T: masse métallique reliée à la terre
• N: masse métallique reliée au neutre

Régime TT

Les deux lettres qui définissent ce régime signifient :

• T : Le neutre du transformateur relié à la terre.
• T : Les masses métalliques reliées à la terre.

Le régime de distribution (TT) est le régime employé pour toute distribution d’énergie basse tension

Architecture d’une installation en régime TT sans défaut

Présence de défaut

Nous avons un défaut entre le phase 1 et la carcasse métallique

Schéma électrique du défaut

Boucle de Défaut

Courant de défaut

Lors d’un défaut d’isolement, un courant de défaut circule par la terre : Id (courant en rouge sur le schéma précédent)

V =    (RN + RT ) Id 

avec (RN = 10Ω et RT =10Ω ) Id =11,5 A

Tension de contact

Une tension de contact  Uc  apparaît entre les masses métalliques et le sol. ( Uc est la tension laquelle la personne est soumise lorsqu’elle touche l’appareil en défaut).

Uc =RT .Id = 10×11,5=115V

Cette tension est élevée, supérieure à la tension limite de sécurité UL = 50 V  elle est   potentiellement dangereuse  pour les personnes, donc  dès l’apparition du défaut d’isolement, la coupure de l’installation doit être obligatoirement  assuré  par un dispositif de protection à courant résiduel  DDR  (disjoncteurs différentiels)

Règles de protection

• Coupure automatique de l’alimentation par DDR au premier défaut.
• Toutes les masses des matériels protégés par un même dispositif de protection sont obligatoirement interconnectées et reliées par un conducteur de protection (PE) à une même prise de terre
• Satisfaire cette relation:  
• Toute installation (TT) doit être protégée par un dispositif différentiel résiduel placé à l’origine de l’installation.

Régime TN

Les deux lettres qui définissent ce régime signifient :

• T : Le neutre du transformateur relié à la terre.
• N : Les masses métalliques reliées au neutre.

Il existe deux types de schéma TN

• Le TNC : le neutre (N) et le conducteur de terre (PE) sont confondus. On choisit ce régime lorsque les conducteurs sont supérieures à 10 mm2 en cuivre et 16 mm2 en aluminium,

• Le TNS : on a deux conducteurs séparés. Le conducteur neutre (N) et le conducteur de protection électrique (PE) sont séparés. On choisit ce régime lorsque les conducteurs sont inférieurs à 10mm2 ;

TNC

TNS

Présence de défaut

Un défaut apparaît sur le récepteur entre la carcasse métallique et la phase 1.

Boucle de Défaut

Lors d’un défaut d’isolement, un courant Id circule dans le conducteur PE ou PEN.

Ce courant de défaut Id est en fait un courant de court-circuit entre phase et neutre, il n’est limité que par la résistance des câbles (phase et protection)

Courant de défaut

Sachons que:

 : Résistance de la longueur du conducteur de protection PE en Ω et

 :Résistance de la longueur du conducteur d’une phase en Ω

On pose longueur Lph=LPE =L donc :

En posant le rapport des sections :  alors 

• SPE : Section du conducteur inactif de protection PE.
• SPh : Section du conducteur actif d’une phase.
• m : Rapport des sections

Tension de contact

Si Rph = Rpe donc Uc = 0,8.V/2 = 0,4.V = 0.4 x 230 = 92 V

Cette tension est supérieure à la tension limite UL = 50 V ,elle est dangereuse pour les personnes, donc  dès l’apparition du défaut d’isolement, la coupure de l’installation doit être obligatoirement  assuré  par un dispositif de protection

Voir aussi:  Mouvement de rotation d’un solide autour d’un axe fixe

Protection :

Ce défaut d’isolement qui a causé un court circuit nécessite des dispositifs de protection contre les surintensités,

On utilise généralement :

• un disjoncteur : le courant de défaut soit supérieur au courant de fonctionnement du déclencheur magnétique. Id > Imag
• un fusible de courant de fusion Ifusion inférieur à Id

Régime IT

Les deux lettres qui définissent ce régime signifient :

• I : Neutre du transformateur est isolé (relié à la terre par une impédance élevée)
• T : Masses métalliques sont reliées à la terre.

Architecture d’une installation en régime IT

Présence du 1er défaut

il existe undéfaut sur la phase 1,

Boucle de Défaut :

Lors d’un défaut d’isolement, un courant de défaut circule par la terre : Id

Courant de défaut

Tension de contact :

La tension de contact apparaît entre les masses métalliques et le sol est : Uc=RT1.Id =10×0,1=1V

Cette tension est non dangereuse pour les personnes, la coupure n’est pas automatique. Mais on doit rechercher ce défaut et l’éliminer.

Protection : L’appareil qui signale ce premier défaut est le contrôleur permanent d’isolement (C.P.I.)

Présence du 2ème défaut

il existe deux défauts: l’un sur la phase 1, l’autre sur la phase 3.

Boucle de Défaut :

En cas de deuxième défaut sans l’élimination du premier, un courant fort de court-circuit (risque d’incendie) s’établit entre phases ou entre phase et neutre. ainsi d’une tension de contact Uc dangereuse.

Courant de défaut :

Le courant de défaut n’est limité que par la résistance des conducteurs (phases et protection) :

U: tension entre phase

• Rph1 : résistance de la longueur de conducteur phase 1
• Rph2: résistance de la longueur de conducteur phase 2
• RPE1 : résistance de la longueur de conducteur de protection PE1
• RPE2 : résistance de la longueur de conducteur de protection PE2

Tension de contact :

Elle est potentiellement dangereuse car elle est supérieure à la tension limite Ulimite = 50 V.

La coupure de l’installation est obligatoire dès l’apparition du deuxième défaut

Protection :

La coupure est assurée par les protections contre les  court circuit

On utilise :

• un disjoncteur : le courant de défaut soit supérieur au courant de fonctionnement du déclencheur magnétique. Id > Imag
• un fusible de courant de fusion Ifusion inférieur à Id