Schéma TN-S : Configuration où le neutre (N) et la terre (PE) sont séparés tout au long de l’installation. La masse métallique interconnectée est reliée à la terre, mais le neutre et la terre ne sont pas confondus. La masse métallique est mise à la terre pour assurer la sécurité.
Schéma TN-C : Schéma où le neutre (N) et la terre (PE) sont confondus en un seul conducteur, appelé PEN. Ce conducteur assure à la fois la fonction de neutre et de terre, interconnectant toutes les masses métalliques.
Schéma TT : Le neutre du transformateur est connecté à la terre, mais les masses métalliques des appareils sont reliées à une terre différente, indépendante de celle du transformateur. La masse métallique interconnectée est mise à la terre séparément.
Schéma IT : Le neutre du transformateur est isolé de la terre ou relié à la terre via une impédance. Les masses métalliques peuvent être reliées à la terre ou isolées, souvent utilisé dans des environnements sensibles comme les hôpitaux.
Neutre au transformateur : La connexion du neutre du transformateur à la terre, permettant la référence de potentiel et la sécurité.
Masse métallique interconnectée : Ensemble de masses métalliques reliées entre elles et à la terre pour assurer la continuité électrique et la sécurité.
Le neutre du transformateur est connecté à la terre dans les schémas TN et TT, ce qui permet de stabiliser le potentiel de référence et de limiter les risques en cas de défaut.
Dans le schéma TN-C, le neutre et la terre sont confondus en un conducteur unique, le PEN, qui assure à la fois la fonction de neutre et de terre. Cela simplifie l’installation mais nécessite une attention particulière à la protection.
Le schéma IT utilise un neutre isolé ou relié à la terre via une impédance, ce qui limite la propagation des défauts et est souvent privilégié dans les environnements sensibles comme les hôpitaux.
Les masses métalliques interconnectées sont reliées à la terre pour assurer la sécurité et la continuité électrique, notamment dans les schémas TN-S, TT et avec masse reliée à la terre.
La différenciation entre ces schémas repose principalement sur la connexion du neutre et des masses à la terre, ainsi que sur la configuration du conducteur de protection.
Comprendre les différents schémas de liaison à la terre est fondamental pour choisir la méthode adaptée à chaque installation électrique et garantir la sécurité.
Électrocution
AUTEUR (date) : accident mortel causé par le passage d’un courant électrique à travers le corps humain, pouvant entraîner la mort par réaction cardiaque ou autres effets graves.
Électrisation
AUTEUR (date) : effet non mortel du courant électrique sur le corps humain, résultant d’un choc électrique sans entraîner la mort.
Accident de première catégorie
Classement d’accidents provoqués par l’action directe du courant électrique, comprenant notamment l’électrocution et l’électrisation.
Accident de deuxième catégorie
Accidents causés par l’action indirecte du courant électrique, sans que le corps ne soit traversé par le courant, souvent liés à des effets thermiques ou à l’arc électrique.
Arc électrique
AUTEUR (date) : phénomène de décharge électrique à haute température qui se produit entre deux conducteurs ou une source et une masse, pouvant provoquer des brûlures ou des incendies.
Courant traversant la victime
AUTEUR (date) : courant électrique qui passe à travers le corps humain lors d’un accident électrique, dépendant de la différence de potentiel et de la résistance du corps.
Le système nerveux humain ne supporte que quelques milliampères avant de devenir dangereux. Les accidents électriques se répartissent en deux catégories : ceux liés aux effets directs du courant, comme l’électrocution ou l’électrisation, et ceux liés aux effets indirects, notamment l’arc électrique. La survenue d’un choc électrique résulte de la différence de potentiel entre deux points et de la résistance ohmique du corps humain.
Les accidents de première catégorie sont provoqués par l’action du courant :
Les accidents de deuxième catégorie sont provoqués par l’action indirecte du courant, sans que le corps ne soit traversé par le courant, mais souvent par des effets thermiques ou la formation d’un arc électrique. La différence de potentiel et la résistance ohmique du corps déterminent si le courant traversant la victime est suffisant pour causer un accident.
Identifier et classer les dangers électriques, notamment par la distinction entre effets directs et indirects, permet de mieux comprendre les risques et de mettre en place des mesures de prévention efficaces.
Contact direct
Il s'agit du contact avec une pièce ou un conducteur sous tension, qui peut entraîner un risque électrique pour l'utilisateur. La protection contre ce type de contact repose sur des mesures empêchant ce contact ou limitant ses conséquences.
Éloignement
Méthode de protection consistant à maintenir une distance suffisante entre l'utilisateur et la pièce sous tension, afin d'éviter tout contact direct ou rapprochement accidentel à l'aide d'objets.
Obstacles
Structures ou éléments, tels que parois pleines, percées ou grillages, qui empêchent physiquement l'accès aux pièces sous tension. Ils doivent être maintenus en bon état pour garantir une protection continue.
Isolation
Procédé consistant à couvrir ou séparer les pièces sous tension par un matériau isolant, empêchant tout contact direct. Elle doit être conforme à des normes précises pour assurer une protection efficace.
Indice de protection IP
Code normalisé indiquant le niveau de protection d’un appareil contre l’entrée de corps solides et liquides. Il se compose de deux chiffres : le premier pour la protection contre les corps solides, le second contre les liquides.
Degré de protection IP2x
Indication spécifique du niveau de protection contre les corps solides de taille supérieure à 12 mm. Par exemple, IP2x signifie que l’appareil est protégé contre l’introduction d’objets de cette taille, limitant ainsi le risque de contact direct avec des pièces sous tension.
La protection contre contacts directs repose sur trois moyens principaux : éloignement, obstacles ou isolation des pièces sous tension.
L’éloignement doit être suffisant pour empêcher tout risque de contact ou de rapprochement avec un objet ou une personne. Les obstacles, tels que des parois ou grillages, doivent être maintenus en bon état et leur suppression ne peut être effectuée que par un électricien. Les dispositifs d’éclairage, notamment les douilles à vis, doivent éviter tout contact avec la partie active du culot ou de la douille, sauf pour les diamètres supérieurs à 27 mm, lorsque le remplacement est effectué par une personne habilitée.
Les indices IP permettent de définir le niveau de protection contre les corps solides et liquides, garantissant une barrière efficace contre les contacts directs.
La prévention des contacts directs repose sur des mesures physiques et normatives, telles que l’éloignement, les obstacles ou l’isolation, assurant une barrière efficace entre l’utilisateur et les parties actives sous tension.
Contact indirect : Contact avec une masse conductrice mise accidentellement sous tension, ou entre deux masses mises sous tension à des potentiels différents, pouvant entraîner un choc électrique (source : contenu source).
Mise à la terre des masses : Technique consistant à relier électriquement les masses métalliques accessibles à la terre pour assurer leur potentiel zéro et éviter qu’elles deviennent dangereuses en cas de défaut (source : contenu source).
Double isolation : Méthode de protection où l’équipement est conçu avec deux niveaux d’isolation, ou une enveloppe isolante totale, de façon à ce qu’aucune partie métallique accessible ne puisse devenir sous tension, même en cas de défaillance (source : contenu source).
Séparation des circuits : Approche consistant à isoler électriquement différents circuits pour empêcher la propagation d’un défaut d’un circuit à un autre, réduisant ainsi le risque de contact indirect (source : contenu source).
Très basse tension de sécurité (TBTS) : Tension limitée à 50 V en courant alternatif ou 100 V en courant continu, conçue pour réduire le risque de choc électrique en situation de contact indirect (source : contenu source).
Classes de matériel électrique (0, I, II, III) : Catégorisation des appareils selon leur construction et leur mode de protection contre les contacts indirects :
La protection contre contacts indirects repose principalement sur deux méthodes combinées ou alternatives :
La norme impose des degrés de protection minimaux, tels que IP2x ou xxB en basse tension, pour assurer la sécurité des personnes, des biens et de l’environnement. La protection mécanique est également évaluée par l’indice IK, correspondant à la résistance à l’impact, garantissant la robustesse des enveloppes des matériels électriques.
La protection contre contacts indirects s’appuie sur des principes techniques et constructifs, tels que la mise à la terre, la double isolation ou la TBTS, pour éviter que les masses métalliques ne deviennent dangereuses en cas de défaut électrique.
Très Basse Tension (TBT) : La TBT protège contre contacts directs et indirects en limitant la tension à des valeurs sûres. Elle consiste à réduire la tension d’alimentation à un niveau où le risque de choc électrique est minimisé, notamment en limitant la tension à des valeurs inférieures à 50 volts.
Dispositif différentiel résiduel (DDR) : Le DDR détecte un courant de fuite et ouvre automatiquement le circuit pour éviter les accidents. Il surveille la différence de courant entre les conducteurs actifs et de protection, et intervient en cas de détection d’un courant anormal.
Source de sécurité : Une source de sécurité est une alimentation en TBT, parfaitement isolée des tensions supérieures, assurant une alimentation fiable et sécurisée pour les installations protégées.
La TBT protège contre contacts directs et indirects en limitant la tension à des valeurs sûres. Elle empêche le passage de courants dangereux en maintenant la tension à un niveau qui ne présente pas de risque pour les personnes.
Le DDR détecte un courant de fuite et ouvre automatiquement le circuit pour éviter les accidents. Il intervient dès qu’un courant de fuite supérieur à la valeur de consigne IΔn est détecté, coupant ainsi l’alimentation électrique.
Les installations en TBT doivent être alimentées par une source isolée des tensions supérieures. Cette source de sécurité garantit que l’alimentation ne peut pas devenir dangereuse en cas de défaut, renforçant la sécurité des personnes.
Les moyens de protection combinent la limitation de tension par la TBT et la détection des défauts par le DDR, assurant une sécurité active et passive contre les risques électriques.
Bobine de phase | | La bobine de phase est une bobine enroulée autour du tore magnétique, traversée par le courant de la phase, appelé Iph.
Bobine de neutre | | La bobine de neutre est une bobine identique à celle de phase, enroulée autour du même tore, traversée par le courant du neutre, IN.
Tore magnétique | | Le tore magnétique est un anneau en métal ferromagnétique autour duquel sont enroulées les bobines, servant à concentrer le flux magnétique créé par les courants traversant les bobines.
Courant de défaut | | Le courant de défaut, noté Id, correspond à la différence entre le courant de phase et le courant de neutre : Id = |Iph – IN|.
Électro-aimant | | L’électro-aimant est un dispositif activé par le flux magnétique généré dans le tore, qui déclenche le mécanisme de coupure du disjoncteur.
Déclenchement du disjoncteur | | Le déclenchement est provoqué lorsque le flux magnétique dans le tore active l’électro-aimant, entraînant l’ouverture du circuit pour couper l’alimentation en cas de fuite de courant.
Le dispositif différentiel compare les courants de phase (Iph) et de neutre (IN) pour détecter un déséquilibre. Sur le tore magnétique, deux bobines identiques sont enroulées, l’une traversée par Iph et l’autre par IN, avec des sens de bobinage opposés. En l’absence de courant de défaut (Id = 0), Iph = IN, et aucun flux magnétique ne se crée dans le tore. En cas de courant de défaut (Iph ≠ IN), une différence de courant apparaît, générant un flux magnétique dans le tore. Ce flux active l’électro-aimant, qui déclenche l’ouverture du circuit pour couper l’alimentation. La boucle du circuit de défaut, représentée par Id, permet la détection et la coupure rapide en cas de fuite.
Le fonctionnement du dispositif différentiel repose sur la détection précise des déséquilibres de courant entre phase et neutre, permettant une coupure rapide et fiable en cas de fuite.
Sensibilité du dispositif différentiel (IΔn) : La sensibilité d’un dispositif différentiel correspond au courant minimal qui provoque son déclenchement. Elle est généralement exprimée en milliampères (mA). Selon 8.2 Mise en place d’un dispositif de protection différentiel, la limite minimale de déclenchement est de 6 mA, ce qui signifie que le différentiel doit détecter et réagir à des courants aussi faibles pour assurer une protection efficace.
Résistance de la prise de terre (R) : La résistance électrique entre la prise de terre et le sol. Elle influence directement la sensibilité nécessaire du dispositif différentiel pour garantir la sécurité. La résistance R est exprimée en ohms (Ω). Une résistance plus faible permet d’assurer une meilleure protection en réduisant le courant de fuite.
Tension de sécurité (U) : La tension maximale à laquelle la protection doit intervenir pour éviter tout danger. Elle varie selon le type d’installation et le contexte, allant de 12 V dans des environnements très humides à 50 V dans des locaux d’habitation ou bureaux. La tension de sécurité est une valeur critique pour dimensionner la sensibilité du dispositif différentiel.
Formule IΔn ≤ U / R : La relation fondamentale pour déterminer la sensibilité du dispositif différentiel. Elle indique que la sensibilité IΔn doit être inférieure ou égale au quotient de la tension de sécurité U par la résistance de la prise de terre R, permettant d’adapter la protection aux conditions spécifiques du local.
Valeur limite de déclenchement : La plage de déclenchement acceptable pour le différentiel, généralement entre 6 mA (limite minimale) et une valeur maximale définie par la norme ou la configuration spécifique. La sensibilité doit être choisie dans cette plage pour garantir une sécurité optimale sans déclenchements intempestifs.
La sensibilité du différentiel doit être inférieure ou égale à la tension de sécurité divisée par la résistance de la prise de terre. Par exemple, si la résistance R est de 38 Ω et la tension de sécurité U de 12 V, alors la sensibilité IΔn doit respecter la formule :
IΔn ≤ 12 / 38 ≈ 0,316 A (ou 316 mA). Cependant, dans la pratique, la limite minimale de déclenchement est de 6 mA, ce qui doit être pris en compte pour assurer une protection efficace.
Ce calcul permet d’adapter la protection aux conditions spécifiques du local, notamment la résistance de la terre et la nature de l’environnement (humidité, étendue). Une sensibilité mal adaptée peut rendre la protection inefficace, soit en ne déclenchant pas en cas de fuite, soit en provoquant des déclenchements intempestifs, ce qui peut nuire à la sécurité ou à la continuité de l’installation.
Il est essentiel de respecter la valeur limite de déclenchement pour garantir une protection fiable et conforme aux normes en vigueur.
Le calcul de la sensibilité différentielle, basé sur la résistance de la prise de terre et la tension de sécurité, est crucial pour dimensionner correctement la protection électrique selon les caractéristiques de l’installation. Une sensibilité adaptée assure une sécurité optimale tout en évitant les déclenchements intempestifs.
| Schéma de liaison à la terre | Caractéristiques principales | Connexion du neutre | Masse métallique interconnectée | Auteur |
|---|---|---|---|---|
| TN-S | Neutre et terre séparés, masse reliée à la terre | Neutre relié à la terre | Reliées à la terre | - |
| TN-C | Neutre et terre confondus en PEN | Neutre relié à la terre via PEN | Reliées à la terre | - |
| TT | Neutre connecté à la terre du transformateur, masses reliées à une autre terre | Neutre relié à la terre du transformateur | Reliées à une terre indépendante | - |
| IT | Neutre isolé ou relié via impédance, masses parfois isolées ou reliées à la terre | Neutre isolé ou via impédance | Reliées ou isolées selon configuration | - |
Testez vos connaissances sur Schémas de liaison à la terre et sécurité avec 7 questions à choix multiples avec corrections détaillées.
1. Quelle est la nature de la protection contre contacts directs dans les installations électriques ?
2. Quelle est la cause principale permettant d'éviter qu'une masse métallique mise accidentellement sous tension devienne dangereuse pour l'utilisateur ?
Mémorisez les concepts clés de Schémas de liaison à la terre et sécurité avec 14 flashcards interactives.
Schéma TN-S — définition ?
Neutre et terre séparés tout au long de l’installation.
Schéma TN-C — différence ?
Neutre et terre confondus en un conducteur PEN.
Schéma TT — localisation ?
Neutre relié à la terre du transformateur, masses à une terre indépendante.
Importe ton cours et l'IA génère fiches, QCM et flashcards en 30 secondes.
Générateur de fiches