Fiche de révision : Schémas de liaison à la terre

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux des SLT
2. Application du SLT TT
3. Application du SLT TN
4. Application du SLT IT

📖 1. Principes généraux des SLT

📝 Points essentiels

• Les trois schémas de liaison à la terre sont le TT, protégé par un dispositif différentiel résiduel (DDR), le TN, protégé principalement par un dispositif de protection contre les courts-circuits (DPCC), et l’IT, protégé par un DPCC avec possibilité d’ajouter un DDR.

• En TT, la protection des personnes exige la mise à la terre des masses des récepteurs, la mise à la terre du neutre du transformateur et la présence d’un DDR de sensibilité adaptée.

• En TN, la protection des personnes exige que les masses des récepteurs soient reliées au neutre et qu’un DPCC possède un réglage magnétique adapté au courant de court-circuit du circuit.

• La sélectivité totale entre deux DDR exige que le DDR amont ait une sensibilité strictement supérieure à trois fois celle du DDR aval et qu’il soit retardé d’au moins 40 ms, c’est-à-dire de type S.

💡 Astuce mémo

TT protège par DDR, TN par DPCC, IT par continuité de service

📖 2. Application du SLT TT

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans l’application TT, avec RA = 10 Ω, RH = 2000 Ω et RB = 20 Ω, la résistance équivalente vaut $R_{eq}=\frac{R_A R_H}{R_A+R_H}=9{,}95\ \Omega$ et le courant de défaut vaut $I_D=\frac{U_0}{R_{eq}+R_B}=7{,}68\ A$.

📐 Formule — Dans le cas où une personne est en contact, la tension de contact vaut $U_C=76{,}4\ V$ et le courant traversant la personne vaut $I_H=\frac{U_C}{R_H}=38{,}2\ mA$.

📌 Le risque pour les personnes est considéré dangereux lorsque le courant de défaut dépasse 10 mA ou lorsque la tension de contact dépasse la tension limite UL, ici égale à 50 V.

Compléments

📐 Formule — La sensibilité maximale du DDR à l’origine de l’installation vérifie $I_{\Delta n}\leq\frac{U_L}{R_A}=\frac{50}{10}=5\ A$.

• Pour un DDR aval de 30 mA, le DDR amont doit avoir une sensibilité supérieure à 90 mA ; la valeur proposée est 300 mA.

• Pour la charge inductive monophasée de 6 kW, avec η = 0,9 et cos φ = 0,8, le courant d’emploi est 36,2 A ; le choix est un disjoncteur bipolaire courbe D de 40 A, référence A9F75240, associé à un bloc Vigi AC 30 mA référence A9Q11240.

💡 Astuce mémo

Défaut d’isolement → courant Id → tension de contact UC → risque humain

📖 3. Application du SLT TN

★ À maîtriser

• Le schéma étudié est un schéma TN-S, dans lequel le conducteur de protection PE est séparé du conducteur neutre.

📐 Formule — Pour une longueur de 100 m et des conducteurs cuivre de 10 mm² de résistivité 23 mΩ·mm²·m⁻¹, les résistances de phase et de protection valent chacune 230 mΩ, donc la résistance de boucle vaut $R_T=R_{PH}+R_{PE}=460\ m\Omega$.

📐 Formule — Dans le défaut TN étudié, le courant de défaut vaut $I_D=\frac{0{,}8U_0}{R_T}=400\ A$ et la tension de défaut vaut $U_D=\frac{0{,}8U_0}{2}=92\ V$.

📌 Avec un disjoncteur 63 A courbe C, le courant magnétique maximal vaut $I_{mag}=10I_N=630\ A$ ; comme ID = 400 A est inférieur à Imag, la protection des personnes n’est pas assurée.

Compléments

• Avec un disjoncteur 63 A courbe B, le courant magnétique maximal vaut 315 A et la longueur maximale permettant d’assurer la protection est inférieure à 127 m.

💡 Astuce mémo

Boucle de défaut → Id → déclenchement magnétique → protection

📖 4. Application du SLT IT

🔑 Notions clés & Définitions

• Contrôleur Permanent d’Isolement : surveille l’isolement du réseau et mesure en permanence sa résistance par injection de courant continu

★ À maîtriser

• L’avantage principal du schéma IT est la continuité de service malgré un premier défaut d’isolement.

📌 Lors d’un deuxième défaut avec un autre conducteur actif alors que le premier défaut est présent, le disjoncteur déclenche et la protection des personnes dépend de la condition $I_{mag}\leq I_D$.

Compléments

📌 Lors d’un deuxième défaut sur la même phase alors que le premier défaut est présent, une alarme sonore se déclenche, la valeur d’isolement baisse, le disjoncteur ne déclenche pas et il n’y a pas de danger pour les personnes.

📐 Formule — Pour le défaut double étudié, les résistances des câbles 3G4 de 30 m et 3G2,5 de 50 m valent respectivement 165 mΩ et 440 mΩ, donc $R_T=605\ m\Omega$ et $I_D=\frac{0{,}8\times230}{0{,}605}=304\ A$.

💡 Astuce mémo

Premier défaut : alarme ; deuxième défaut distinct : déclenchement

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des schémas de liaison à la terre