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Normes et symboles 1. Les normes utilisées pour l’installation des câbles, des boites et leurs accessoires

1.1 Normes françaises (N.F.) : Les textes établis par l’UTE sont des données de référence que l’on appelle normes, Il en existe deux types qui sont : - Les normes enregistrées qui ont fait l’objet d’une décision du commissaire à la normalisation ; la liste de ces normes qui ne s’imposent pas dans les marchés publics, est publiée au bulletin mensuel de la normalisation française. - Les normes homologuées qui ont fait l’objet d’un arrêté ministériel; la liste de ces normes qui sont obligatoirement des références dans les marchés publics est publiée au journal officiel (J.O) Toute norme homologuée a d’abord été publiée en norme enregistrée.

a. Classification des normes françaises : La référence d’une norme française comprend trois lettres et cinq chiffres. Exemple : N F C 0 3 2 0 6 N.F : Initiales de norme française C : Classe C : lettre indiquant le domaine traité par la norme : l’électricité 0 : Groupe 0 : c’est le groupe des généralités. Il existe dix groupes qui ont pour chiffre de 0 à 9. 3 : Sous-groupe 3 : texte qui traite des schémas et des symboles. Chaque groupe peut être divisé en dix sous-groupes allant de 0 à 9. Les trois derniers chiffres sont une référence pour le texte proprement dit. Normes appartenant au groupe et sous groupe suivants : - Groupe 0  Sous groupe 3  Sous groupe 4

: Généralités : Schémas, symboles : Repérage, étiquetage.

- Groupe 1  Sous groupe 5

: Installations électriques : Installations à basse tension et équipements correspondants.

- Groupe 4  Sous groupe 5

: Mesure, commande, régulation : Relais électriques.

- Groupe 6  Sous groupe 3

: Appareillage, matériel d’installation : Appareillage industriel à basse tension

Exemples : NF C 03 000 : Symboles littéraux à utiliser NF C 03 101 : Symboles Elémentaires

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Normes et symboles

NF C 03 106 : Electronique NF C 03 190 : Symboles graphiques du GRAFCET NF C 03 211 : Plans architecturaux NF C 15 100 : Alimentation et distribution électrique BT etc... b. Norme NFC (Eclairage intérieur)  Matériel utilisant l’énergie électrique NFC 70 Matériel utilisant l’énergie électrique – Généralités NFC 71 Appareils d’éclairages électriques et accessoires NFC 72 Sources d’éclairage électrique NFC 73 Appareils électrodomestiques et analogues et leurs accessoires : - appareils électrodomestiques autres que les réfrigérateurs - accessoires pour appareils électrodomestiques - réfrigérateurs - appareils aérauliques - règles de sécurité - appareils de distribution NFC 74 Outils électriques c. Norme NFC (Éclairage extérieur) 

Installations électriques NFC 10 Installations électriques – Généralités NFC 11 Réseaux NFC 12 Installations réglementées NFC 13 Installations à haute tension NFC 14 Branchements NFC 15 Installations à basse tension et équipements correspondants.

1.2 Symboles: a. Alimentation :

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Normes et symboles

Remarque : Symbole d’un élément de pile ou batterie d’accumulateur : - Le trait long représente la polarité positive, - Le trait court représente la polarité négative b. Appareils de protection :

c. Appareils de transformation de l’énergie électrique :

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CANALISATIONS ET CONDUITS 1. Qu’est-ce qu’une canalisation

Une canalisation est un ensemble comprenant trois éléments :  des conducteurs ou câbles électriques (transport de l’énergie)  des éléments assurant en tout point une protection (conduit, moulure, goulotte …)  des moyens de pose et de fixations adaptées (clipsotubes, colliers …)

2. Les conduits La norme NF C 15-100 impose l’utilisation de conduit pour protéger les conducteurs (protection mécanique).Dans les installations domestique, en général, on utilise des conduits rigides pour les montages en apparent et des conduits annelés pour la pose en encastré. 1.1 Désignation des conduits :

Remarques : Les conduits de couleur orange sont propagateur de la flamme, ils doivent être complètements enrobés dans des matériaux incombustibles. Les conduits nonpropagateur de la flamme sont de n’importe quelle couleur exceptée :  Orange (propagateur de la flamme),

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Canalisation et conduits

 Jaune (gaz),  Rouge (EDF)  vert (communication)

3. Règle de pose Pour que les conducteurs puissent être tirés et retirés facilement, on doit appliquer la règle dite “du tiers”. La somme des sections de tous les conducteurs (isolant compris) ne doit pas excéder 1/3 de la section interne du conduit (section utile Su).

Exemple: On désire mettre dans une boite d’encastrement double une prise de courant et un interrupteur. Il est donc nécessaire de faire passer dans une gaine ICTA 2 conducteurs de 1,5 mm² et 3 conducteurs de 2,5 mm².

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Canalisation et conduits

1ère méthode : Par calcul

On en déduit qu’il faut choisir une gaine de 25 ICTA 2ème méthode : par abaque

On en déduit, là aussi, qu’il faut choisir une gaine de 25 ICT

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Canalisation et conduits

Exercices d’application : On désire faire passer dans un conduit IRL 5 conducteurs de 1,5 mm² et 3 conducteurs 2,5 mm². On en déduit qu’il faut choisir une gaine de 25 IRL Combien de conducteurs H 07 V-U de 1,5 mm2 peut-on faire passer dans un tube de 16 ICTA ? On peut faire passer 3 au maximum.

2. Les moulures, goulottes et plinthes : Les moulures et les plinthes constituent un moyen simple en rénovation pour intervenir sur une installation déjà existante. En effet les moulures et les plinthes se posent généralement à même le mur et ne nécessitent donc pas de saignée dans les cloisons. En l’absence de plinthe, les moulures doivent être posées à 10 cm au moins du sol.

Plinthe

Goulotte

Goulotte

Plinthe

4. LES CANALISATIONS ENTERREES: Quand le passage de canalisations aériennes présente des inconvénients (agglomération, aéroport, montagne, environnement), on utilise des poses enterrées ou des canalisations souterraines. Il en existe cinq catégories : HTA, HTB, BTA, BTB et TBT Le câble est armé (armure avec feuillards acier par exemple). Les raccordements se font dans des boîtes (repérées vers le sol) avec des serre-câbles et manchons soudés. Profondeur de pose :  0,6 à 0,7 mètres pour câbles BT.  0,8 mètre pour câbles HT. 

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1,20 mètre en agglomération.

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Canalisation et conduits

5. Les Canalisations Préfabriquées :

Elles permettent de prévoir une installation avant même de connaître l’emplacement définitif. Il est possible de la modifier en fonction de l’extension des locaux. Les canalisations préfabriquées sont bien utilisées dans les installations industrielles de force motrice, que dans la distribution d’énergie des locaux à usage collectif ou les circuits d’éclairage. Constitution :  Les canalisations préfabriquées sont constituées de barres (en cuivre électrolytique écroui ou en aluminium) maintenues rigidement par des isolateurs à l’intérieur d’une gaine métallique formant une poutre et pouvant servir de conducteur de protection.  Les barres sont de section méplate ou tubulaire ; Elles sont argentées aux extrémités pour assurer un bon contact.  Les isolateurs sont à haute résistance mécanique pour ne pas subir de déformation (par exemple lors d’un court-circuit accidentel).

Différents éléments préfabriqués :     

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Les éléments droits ; Les systèmes d’alimentation ; Les raccordements des éléments ; Les systèmes de fixation de gaine ; Les éléments d’adaptation :  Coffret de dérivation pouvant recevoir les appareils de protection ;  Prises de raccordements ou connecteurs.

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Canalisation et conduits

 Les éléments de compléments (coudes sur chants, coudes à plat, des tés, des croix…).

6. Les Modes de Pose : 6.1 Caractéristiques du mode de pose : L’exécution d’une canalisation doit tenir compte :  du nombre et de nature des conducteurs et des câbles qui assurant la liaison électrique.  de la condition de pose qui précise la solution générale retenue pour améliorer la protection mécanique, physique ou chimique des conducteurs et des câbles tout en assurent leur fixation.  de la condition de montage, solution retenue par l’installateur pour assurer le parcours de la canalisation. Le choix des canalisations et leur mise en œuvre dans des situations de pose bien définies caractérisent le mode de pose. 6.2 Mode de pose : Le mode de pose permet une bonne tenue des installations aux conditions imposées par les influences externes. Le tableau qui suit présente les différents modes de pose en respectant la classification suivante :

        

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IIIIIIIVVVIVIIVIII IX-

- Pose sous conduit - Pose à l’air libre - Pose dans les vides de construction - Pose dans des goulottes - Pose dans les caniveaux - Encastrement direct - Pose enterré - Pose dans les moulures, huisseries - Pose immergée

- de 1 à 5A - de 11 à 18 - de 21 à 25 - de 31 à 34A - de 41 à 43 - de 51 à 53 - de 61 à 63 - de 71 à 74 - 81 -

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Canalisation et conduits

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Canalisation et conduits

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Canalisation et conduits

6.3 Matériels de pose : Les modes de pose mettent en œuvre un certain nombre de matériels et éléments de pose tels que : Caniveau : (en 41 à 43) Enceinte ou canal, situé au niveau du sol ou plancher et dont les dimensions ne permettent pas d’y circuler, lorsqu’il peut être fermé, les câbles doivent être accessibles sur toute leur longueur.

Chemin de câbles : (12 & 13) Matériel de pose constitué d’éléments profilés, pleins ou perforés, destiné à assurer le cheminement des câbles.

Conduit circulaire : (1 à 3A) Matériel de pose constitué d’éléments tubulaires non ouvrants et conférant aux conducteurs une protection continue. Conduit-profilé : (4 & 4A) Ensemble d’enveloppes fermées, de section non circulaire, destinées à la mise en place ou au remplacement de conducteurs isolés ou de câbles par tirage. Goulotte : (31 à 34) Matériel de pose constitué par un profilé à parois pleines ou perforées destiné à contenir des câbles ou des conducteurs, et fermé par un couvercle démontable. Moulure : (71 & 72)

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Canalisation et conduits

Matériel de pose constitué par une embase, appelée semelle, comportant des rainures permettant le logement de conducteurs et fermé par un couvercle. Peut-être profilé décorativement. Corbeau : (14) Pièce fixée à une paroi à l’une de ses extrémités et supportant de façon discontinue un câble électrique. Vide de construction : (21 à 22A) Espace existant dans les parois de bâtiments (Murs, cloisons, Planchers, Plafonds) accessible seulement à certains emplacements ;

6.4 Conditions et modes de pose des conducteurs : a. Pose des conducteurs nus : Les conducteurs nus doivent être inaccessibles. Ils peuvent être enfermés dans des gaines, des coffrages, des caniveaux fermés, ou posés sur des isolateurs (cas des lignes aériennes). La pose des conducteurs dans l’air est facile et moins onéreuse. b. Pose des conducteurs isolés : Les conducteurs isolés sont employés  Enterrés,  Posé dans des goulottes, sous

certaines réserves parois pleines munis d’un couvercle démontable seulement à l’aide d’un outil :  Posé dans les conduits ;  Posé dans des moulures, plinthes ou chambranles.

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et

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT Si pour concevoir une installation des réglementations sont nécessaires, il faut aussi avoir toutes les informations sur les récepteurs à alimenter :  leur mode de fonctionnement (normal, démarrages fréquents),  leur localisation dans le plan et le bâtiment,  leurs puissances installées, utilisées et à prévoir (Ku, Ks, Ke). Le type de canalisation, son mode de pose, la nature de l’âme et de l’isolant des conducteurs, la nature des appareils de protection, le type de schéma de liaison à la terre étant connus on peut réaliser les choix des éléments de l’installation. Tous les calculs se font pour une phase. Certains logiciels (Ecodial,...), déterminent la section des canalisations et leurs protections à partir des caractéristiques (type de câble, mode de pose, ...) En conformité avec la norme NF C 15-100 et suivant le diagramme ci-dessous. 1. Méthodologie Pour déterminer la section des conducteurs de phases, il faut procéder de la façon suivante :

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

    

Déterminer le courant maximal d’emploi Rechercher le dispositif de protection Déterminer le courant admissible dans les canalisations En déduire la section des conducteurs Valider cette section par un calcul de chute de tension

2. Section des Câbles : Le calcul de la section des conducteurs doit garantir de :  véhiculer le courant d'emploi permanent et ses pointes transitoires normales,  ne pas générer de chutes de tension susceptibles de nuire au fonctionnement de certains récepteurs, comme par exemple les moteurs en période de démarrage, et amenant des pertes en ligne onéreuses. a. Courant d'emploi : IB  au niveau des circuits de distribution (Principaux, secondaires), C'est le courant correspondant à la plus grande puissance d'utilisation en service normal, laquelle tient compte des coefficients de Correction (simultanéité, d'utilisation …)  au niveau des circuits terminaux, C’est le courant qui correspond à la puissance apparente des récepteurs. Dans le cas de démarrage ou de mise en service fréquente (ex : moteurs d'ascenseurs, poste de soudure par points), il faut tenir compte des appels de courant lorsque leurs effets thermiques se cumulent. b. Courant admissible : Iz C'est le courant maximal que la canalisation peut véhiculer en permanence sans préjudice pour sa durée de vie. Ce courant dépend, pour une section donnée, de plusieurs paramètres:  constitution du câble ou de la canalisation (Cu ou Alu, isolation PVC ou PR, nombre de conducteurs actifs),  température ambiante,  mode de pose,  influence des circuits voisins (appelé effet de proximité). 3. Détermination du courant d’emploi IB : Le courant d’emploi est calculé en fonction :

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

 de la puissance nominale Pn du récepteur (indiquée sur la plaque signalétique de l’appareil), ou du groupe de récepteurs alimenté par le circuit.  d’un certain nombre de facteurs de correction qui tiennent compte pour le circuit :



du rendement et du facteur de puissance cos , a = 1



du facteur d’utilisation des appareils, Fu  pour les moteurs, variables de 0,3 à 0,9 de la puissance nominale, valeur moyenne Fu = 0,75,  pour l'éclairage et le chauffage, Fu = 1 ;



du facteur de simultanéité, Fs  En l'absence de données précises, les facteurs « Fs » peuvent être pris dans le tableau III; du facteur de conversion des puissances en intensités Fc. (Pu exprimée en kW)  en monophasé 130 V, Fc = 8  en monophasé 240 V, Fc = 4,35  en triphasé 240 V, Fc = 2,5  en triphasé 400 V, Fc = 1,4



*Cos

en effet 

Fc= 1000 en monophasé et U

Fc= 1000 en triphasé U* 3

des préventions d’extension Fe  pour les installations industrielles Fe = 1,2

Le courant d’emploi ce calcule donc par la formule suivante : 𝐼𝐵 = 𝑃𝑢 . 𝑎. 𝐹𝑢 . 𝐹𝑠 . 𝐹𝑐 . 𝐹𝑒

Exercice : Pour alimenter un immeuble de bureaux, on utilise un câble fixé aux parois. La puissance installée pour l’éclairage et le chauffage est de 160 kw en 230V/400V triphasé 50 Hz. Une prévision d’extension de 20 % est envisagée. L’éclairage s’effectue avec des tubes fluorescents a = 1,4 Solution : Déterminez IB. a = 1.4 (éclairage fluorescent), Fu = 1 ; Fs = 1 ; Fe = 1.2 et Fc = 1.4 (400V triphasé) d’où IB = 160 . 1.4 . 1 . 1. 1.2 . 1.4 = 376 A 2ELT

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

TABLEAU I. Eclairage. Types de lampes Incandescence Vapeur de mercure à lumière mixte Vapeur de sodium a basse pression 18 à 180 W

Ballastes non Compensées

Lodures Métalliques 230 V -230 a 1 000 W

Cos  1 1 0,85

0,6

1/R

a*

1 1 1,4 à 1,25

1 1,4 1,6

3,5

3,2 à 2,4 3,7 à 2,5 3,1 à 2, 7

380 V - 2 000 W Fluorescence (tubes) a starter : 18 a 65 W

0,6

1,1 à 1,05 1,1

0,5

1,6 à 1,2

rapides : 20 a 65 W

0,5

instantanés : 20 et 40 W

0,5

1,85 à 1,25 1,55 à 1,35

Vapeur de mercure - ballons fluorescents 230V-50a1000W

0,5

Vapeur de sodium haute pression 70 a 1 000 W Lodures métalliques 200 V - 230 a 1 000 W

Ballastes Compensées

TABLEAU II. Moteurs.

0,4 0,85

4

1,1

4,2

380 V - 2 000 W Fluorescence (tubes) à starter : 18 a 65 W

0,85

0,85

1,6 à 1,2

rapides : 20 a 65 W

0,85

instantanés : 20 et 40 W

0,85

1,85 à 1,25 1,55 à 1,35

Vapeur de mercure - ballons fluorescents 230 V - 50 a 1 000 W

0,85

1,15 à 1,05

Cos

Rendement 

a

Jusqu'a 600 W

0,5

-

2

De 1 a 3 kW environ

0,7

0,7

2

De 4 a 40 kW environ

0,8

0,8

1,5

plus de 50 kW

0,9

0,9

1,2

3,5

1,15 a 1,05

1,1 a 1,05 1,1

Puissance des moteurs

TABLEAU III. Facteurs de simultanéité « Fs ». Utilisation

Fs

Eclairage Chauffage et conditionnement d'air

2,4

1,9 à 1,4 2,2 à 1,5 1,9 à 1,6

2,4

Prises de courant Ascenseur

monte-charge

1 1 0,1 à 0,2*

- moteur le plus puissant - moteur suivant - les autres

1 0,75 0,60

* Pour les installations industrielles ou autres, le facteur peut être plus élevé ** Pour tenir compte du démarrage, on majore de 1/3 le courant nominal

2,5

Vapeur de sodium haute pression 70 a 1 000 W 0,85 1,1 2 * Pour certaines lampes la valeur de « a » a été majorée pour tenir compte de la surintensité a la mise sous tension.

4. Courant admissible Iz Iz correspond au courant admissible dans la canalisation (calibre du disjoncteur de protection). 5. Courant de Court-Circuit Icc La détermination des courants de court-circuit dans une installation est la base de la conception d’un réseau. Elle détermine :  Le pouvoir de coupure des appareils de protection,  La tenue des câbles ou des canalisations électrique,  La sécurité des personnes.

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

a. Définition : Un court-circuit est un défaut produit par un contact d’impédance négligeable entre des conducteurs actifs présentant une différence de potentiel en service nominale. Ce défaut se traduit par une élévation brutale de l’intensité du courant dans le circuit, que l’on appelle courant de court-circuit. b. Calcul de l’intensité I de court-circuit : Soit un réseau triphasé dans lequel survient un court-circuit sur les trois phases (Icc3). La valeur de l’intensité de court-circuit est tirée de la relation générale : U= Z.I soit en triphasée Icc3 = Uo 3.Z Icc3 : Courant de court-circuit Uo : tension entre phase à vide. Z

: impédance totale par phase en amont du défaut.

Le calcul de l’intensité de court-circuit revient à déterminer Z, l’impédance totale de courtcircuit, qui est formée des éléments résistants et des éléments inductifs du réseau ; d’ou Z=

R² X²

R² : Somme des résistances.  X ² : Somme des réluctances des transformateurs, disjoncteur, câbles, canalisation électrique, etc. 6. Détermination de la lettre de sélection Pour déterminer une section de conducteur à partir d’une intensité d’emploi, on doit tenir compte du mode de pose. A chaque mode de pose codifié de 1 à 81 correspond une méthode de référence désignée par une lettre majuscule : B, C, D, E, F. Lettre de sélection Type d’éléments conducteurs Conducteurs et câbles multiconducteurs

Câble multiconducteurs Câbles monoconducteurs

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Mode de pose           

sous conduit, profilé ou goulotte, en apparent ou encastré sous vide de construction, faux plafond sous caniveau, moulures, plinthes, chambranles en apparent contre mur et plafond sur chemin de câbles ou tablettes non perforées sur échelles, corbeaux, chemin de câbles perforé fixés en apparent, espacés de la paroi câbles suspendus sur échelles, corbeaux, chemin de câbles perforé fixés en apparent, espacés de la paroi câbles suspendus

Lettre de sélection B

C E

F

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

7. Détermination des sections de câbles (Conducteur de phase) Le tableau ci-dessus permet de déterminer la section des conducteurs de phase d’un circuit. Ils ne sont utilisables que pour des canalisations non enterrées et protégées par disjoncteur.

Pour obtenir la section des conducteurs de phase, il faut :  déterminer une lettre de sélection qui dépend du conducteur utilisé et de son mode de pose,  déterminer un coefficient K qui caractérise l’influence des différentes conditions d’installation.  Ce coefficient K s’obtient en multipliant les trois facteurs de correction, K1, K 2 et K3 :  le facteur de correction K1 prend en compte le mode de pose,  le facteur de correction K2 prend en compte l’influence mutuelle des circuits placés côte à côte,  le facteur de correction K3 prend en compte la température ambiante et la nature de l’isolant. 

On définit un courant fictif admissible dans les canalisations : I′Z =

IZ K

qui permet de

déterminer la section de phase en fonction de la lettre de pose et de l’isolant du conducteur Facteur de correction K1 Lettre de sélection B

C B, C, E, F

Cas d’installation

K1

 câbles dans des produits encastrés directement dans des matériaux thermiquement isolants  conduits encastrés dans des matériaux thermiquement isolants  câbles multiconducteurs  vides de construction et caniveaux  pose sous plafond  autres cas

0.70 0.77 0.90 0.95 0.95 1

Facteur de correction K2 Lettre de sélectio n

Disposition des câbles jointifs

B, C

Encastrés ou noyés dans les parois

C

E, F

Simple couche sur les murs ou les planchers ou tablettes non perforées Simple couche au plafond Simple couche sur des tablettes horizontales perforées ou sur tablettes verticales Simple couche sur des échelles à câbles, corbeaux, etc.

Facteur de corrections K2 Nombre de circuits ou de câbles multiconducteurs 1

2

3

4

5

6

7

8

9

12

16

20

1.00

0.8

0.70

0.65

0.60

0.57

0.54

0.52

0.50

0.45

0.41

0.38

1.00

0.85

0.79

0.75

0.73

0.72

0.72

0.72

0.71

0.70

0.95

0.81

0.72

0.68

0.66

0.64

0.63

0.63

0.62

0.61

1.00

0.88

0.82

0.77

0.75

0.73

0.73

0.73

0.72

0.72

1.00

0.87

0.82

0.80

0.80

0.79

0.79

0.78

0.78

0.78

Lorsque les câbles sont disposés en plusieurs couches, appliquer en plus un facteur de correction de :  0.80 pour deux couches  0.73 pour trois couches  0.70 pour quatre ou cinq couches

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Facteur de correction K3 Températures ambiantes ( °C )

Elastomère ( caoutchouc )

Isolation Polychlorure de vinyle ( PVC )

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

1.29 1.22 1.15 1.07 1.00 0.93 0.82 0.71 0.58 -

1.22 1.17 1.12 1.07 1.00 0.93 0.87 0.79 0.71 0.61 0.50

Polyéthylène ( PR ) Butyle, éthylène, propylène ( EPR ) 1.15 1.12 1.08 1.04 1.00 0.96 0.91 0.87 0.82 0.76 0.71

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 (2éme circuit)  de 6 câbles unipolaires (3éme circuit) : ce circuit est constitué de 2 conducteurs par phase.

Il y aura donc 5 groupements triphasés. La température ambiante est de 40 °C. Le câble PR véhicule un courant de 23 A par phase.     

la lettre de sélection donnée par le tableau correspondant est E. le facteur de correction K1, donné par le tableau correspondant, est 1. le facteur de correction K2, donné par le tableau correspondant, est 0.75. le facteur de correction K3, donné par le tableau correspondant, est 0.91. le coefficient K, qui est K1 x K2 x K3, est donc 1 x 0.75 x 0.91 soit 0.68

Choisir la valeur normalisée de In juste supérieure à 23 A, alors, le courant admissible dans la canalisation est IB = 25 A. L’intensité fictive I’B prenant en compte le coefficient K est I’z = 25 / 0.68 = 36.8 A. En se plaçant sur la ligne correspondant à la lettre de sélection E, dans la colonne PR3, on choisit la valeur immédiatement supérieure à 36.8 A, soit, ici, 42 A dans le cas du cuivre qui correspond à une section de 4 mm² cuivre ou, dans le cas de l’aluminium 43 A, qui correspond à une section de 6 mm² aluminium.

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Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Valeurs normalisées d’In: In ( A ) 1 2 3 5 10 16 20 25 32 40 50 63 70 80 100 125 160 200 250 320 400 500

lettre de sélection

Section cuivre (mm²)

Section aluminium (mm²)

B C E F 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 12 15 185 240 300 400 500 630 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 12 150 185 240 300 400 500 630

Isolant et nombre de conducteur chargés ( 3 ou 2 ) Caoutchouc ou PVC Butyle ou PR ou éthylène PR PVC3 PVC2 PR3 PR2 PVC3 PVC2 PR3 PR2 PVC3 PVC2 PR3 PR2 PVC3 PVC2 PR3 15.5 17.5 18.5 19.5 22 23 24 26 21 24 25 27 30 31 33 36 28 32 34 36 40 42 45 49 36 41 43 48 51 54 58 63 50 57 60 63 70 75 80 86 68 76 80 85 94 100 107 115 89 96 101 112 119 127 138 149 110 119 126 138 147 158 169 185 134 144 153 168 179 192 207 225 171 184 196 213 229 246 268 289 207 223 238 258 278 298 328 352 239 259 276 299 322 346 382 410 299 319 344 371 395 441 473 341 364 392 424 450 506 542 403 430 461 500 538 599 641 464 497 530 576 621 693 741 656 754 825 749 868 946 855 1005 1088 16.5 18.5 19.5 23 25 26 28 22 25 26 31 33 35 38 28 32 33 39 43 45 49 39 44 46 54 59 62 67 53 59 61 73 79 84 91 70 73 78 90 98 101 108 86 90 96 112 122 126 135 104 110 117 136 149 154 164 133 140 150 174 192 198 211 161 170 183 211 235 241 257 186 197 212 245 273 280 300 227 245 283 316 324 346 259 280 323 363 371 397 305 330 382 430 439 470 351 381 440 197 508 543 526 600 663 610 694 770 711 808 899

PR2

161 200 242 310 377 437 504 575 679 783 940 1083 1254

121 150 184 237 289 337 389 447 530 613 740 856 996

8. Détermination de la chute de tension : 8.1 Limite maximale de la chute de tension : La norme NF C 15-100 impose que la chute de tension entre l’origine de l’installation BT et tout point d’utilisation n’excède pas les valeurs du tableau ci-dessous.

2ELT

21

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Chute de tension maximale entre l’origine de l’installation BT et l’utilisation éclairage autres usages (force motrice) alimentation par le réseau BT 3% 5% de distribution publique alimentation par poste privé HT/BT 6% 8% Limite maximale de la chute de tension Remarque : lorsque la chute de tension est supérieure aux valeurs du tableau ci-dessus, il sera nécessaire d’augmenter la section de certains circuits jusqu’à ce que l’on arrive à des valeurs inférieures à ces limites.

abonné propriétaire du poste HT/BT

abonné BT 8% (1) 5% (1)

récepteur

(1) entre le point de raccordement de l'abonné BT et le récepteur

chute de tension maximale

8.2 Calcul de la chute de tension en ligne en régime permanent : a. Calcul par les formules :

Le tableau ci-après donne les formules usuelles qui permettent de calculer la chute de tension dans un circuit donné par km de longueur. Si : IB : courant d’emploi en ampère L : longueur du câble en km R : résistance linéaire d’un conducteur en /km R  R 

22,5 .mm 2 / km S (sec tion en mm 2 ) 36 .mm2 / km S (sec tion en mm2 )

pour le cuivre

X : réactance linéique d’un conducteur en /km ; X est négligeable pour les câbles de section inférieure à 50 mm2. En l’absence d’autre indication on prendra X = 0,08 /km .  : déphasage du courant sur la tension dans le circuit considéré ; généralement :  éclairage : cos  = 1  force motrice :  en démarrage : cos  = 0,35  en service normal : cos  = 0,8

pour l’aluminium Un : tension nominale entre phases. Vn : tension nominale entre phase et neutre.

Nota : R est négligeable au-delà d’une section de 500 mm2. Pour les canalisations préfabriquées, la résistance R et la réactance X sont indiquées par le constructeur.

2ELT

22

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Circuit

chute de tension en volt U = 2 IB L (R cos  + X sin )

monophasé : deux phases

en % 100 U Un

monophasé : phase et neutre

U = 2 IB L (R cos  + X sin )

triphasé équilibré : trois phases (avec ou sans neutre)

U 

3 I B L ( R cos   X sin  )

100 U Vn

100 U Un

formules de calcul de la chute de tension b. Calcul à partir d’un tableau simplifié :

Le tableau ci-dessous donne, avec une bonne approximation, la chute de tension par km de câble pour un courant de 1 A en fonction :  du type d’utilisation : force motrice avec cos  voisin de 0,8 ou éclairage avec cos  voisin de 1 ;  du type de câble monophasé ou triphasé. La chute de tension s’écrit alors : U (volts) = K . IB . L section en mm2 Cu 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

Alu

10 16 25 35 50 70 120 150 185 240 300 400 500

circuit monophasé force motrice service normal démarrage cos  = 0,8 cos  = 0,35 24 10,6 14,4 6,4 9,1 4,1 6,1 2,9 3,7 1,7 2,36 1,15 1,5 0,75 1,15 0,6 0,86 0,47 0,64 0,37 0,48 0,30 0,39 0,26 0,33 0,24 0,29 0,22 0,24 0,2 0,21 0,19

K : donné par le tableau, IB courant d’emploi en ampères, L : longueur du câble en km. La colonne ‘’force motrice cos  = 0,35’’ du tableau ci-dessous permet si nécessaire de faire un calcul de la chute de tension lors d’un démarrage de moteur (voir exemple page suivante).

éclairage cos  = 1 30 18 11,2 7,5 4,5 2,8 1,8 1,29 0,95 0,64 0,47 0,37 0,30 0,24 0,19 0,15

circuit triphasé équilibré force motrice éclairage service normal démarrage cos  = 1 cos  = 0,8 cos  = 0,35 20 9,4 25 12 5,7 15 8 3,6 9,5 5,3 2,5 6,2 3,2 1,5 3,6 2,05 1 2,4 1,3 0,65 1,5 1 0,52 1,1 0,75 0,41 0,77 0,56 0,32 0,55 0,42 0,26 0,4 0,34 0,23 0,31 0,29 0,21 0,27 0,25 0,19 0,2 0,21 0,17 0,16 0,18 0,16 0,13

Chute de tension U en volts / ampère et / km dans un circuit

2ELT

23

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

c. Exemple :

L’abonné est alimenté par un poste privé HT/BT. Un câble triphasé cuivre de 35 mm2, 50 m alimente un moteur 400 V consommant :  100 A sous cos  = 0,8 en régime permanent ; 500 A (5In) sous cos  = 0,35 au démarrage.  La chute de tension à l’origine de la ligne est en régime normal (consommation totale distribuée par le tableau : 1000 A) de 10 V entre phases. Quelle est la chute de tension aux bornes du moteur :  en service normal ;  au démarrage ?  chute de tension en régime normal : U% = 100 U/Un Le tableau ci-dessus indique 1 V/A/km. U câble = 1. 100. 0,050 = 5 V (câble alimentant le moteur seulement) U total = 10 + 5 = 15 V soit : 15 V/400 V = 3,75 % valeur inférieure autorisée par la norme (8%)  chute de tension au démarrage : U câble = 0,52. 500. 0,050 = 13 V ((câble alimentant le moteur seulement) La chute de tension au niveau du tableau de distribution est supérieure à 10V du fait du courant de démarrage du moteur. le courant dans la ligne d’alimentation du tableau de distribution pendant le démarrage du moteur est : (1000 A – 100 A) + 500 = 1400 A. La chute de tension au niveau du tableau de distribution vaudra : U tableau = 10. 1400/1000 = 14 V U total = 13 + 14 = 27 V soit : 27 V/400 V = 6,75 % ce qui est tout à fait acceptable pendant un démarrage.

2ELT

1000 A 400 V

50 m / 35 mm IB = 100 A (500 A au démarrage)

2

Cu

Abonné alimenté par un poste privé HT/BT

24

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Exercice : Soit l’installation ci-contre. Le but est de déterminer la section des divers conducteurs et protection à la terre.

1) Calcul de la section des câbles Paramètre Lettre de sélection Facteur de correction K  Facteur lié à la pose  Facteur lié à la pose  Facteur lié à la température Détermination des courants   

Courant maximal d’emploi Courant normalisé Courant admissible dans la canalisation  Courant fictif Choix de la section du conducteur    

Nature de l’isolant Nombre de phases Section de phase (et neutre) Section de la protection

Symbole

C1

C2

C3

F 0.9 1 1 0.9

F 0.82 0.95 1 0.87

F 0.8 -

Ib In Iz = k * In

100 A

15 A

30 A

100 A

18 A

33 A

Iz’ = Iz / K

110 A

22 A

41 A

PR 3 25 mm² 16 mm²

PVC 2 2.5 mm² -

PR 3 2.5 mm² -

C1 20 m

C2 200 m

K

SPH SPE

2) Calcul de la chute de tension Paramètre Longueur du câble Résistance totale 2ELT

Symbole L R = ρ ∗ L/S

C3 100 m 0.018 25

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Réactance Cos𝜌 Tension de ligne Chute de tension  

Chute de tension en Volt Chute de tension normalisée

𝜌= 22.5 Ω .mm²/km X =λ * L λ = 8 10-3Ω/ km U ∆U ∆𝑈 𝑈

(en %)

0.8 400 V

0.9 230 V

0.8 400 V

2.5 V 0.63 %

48.6 V

37.4 V

21.1 %

9.3 %

Les chutes de tension pour les câbles C2 et C3 excèdent les impératifs de la norme. Il est donc nécessaire de passer à une section beaucoup plus importante.

2ELT

26

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

2ELT

27

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

Section du conducteur neutre Par principe, le neutre doit avoir la même section que le conducteur de phase dans tous les circuits monophasés. Dans les circuits triphasés de section supérieure à 16 mm² en cuivre et 25 mm² en aluminium, la section du neutre peut être réduite jusqu’à Sph/2. Toutefois cette réduction n’est pas autorisée si :  les charges ne sont pas pratiquement équilibrées,  le taux de courants harmoniques de rang 3 est supérieur à 15% du fondamental. Si ce taux est supérieur à 33%, la section des conducteurs actifs des câbles multipolaires est choisie en majorant le courant IB par un coefficient multiplicateur de 1,45. Pour les câbles unipolaires, seule la section du neutre est augmentée.

Exemple Soit un circuit triphasé chargé (IB = 146 A) et alimenté par quatre conducteurs, isolé au PVC à mettre en œuvre (lettre de sélection E). En absence de courant harmonique de rang 3 dans le circuit, le facteur de correction a été calculé égal à 0,74. 1) Le circuit est protégé par un disjoncteur standard (avec une protection du conducteur neutre égale à celle des conducteurs de phase) ou sans protection du conducteur neutre. Le réglage de la protection Long retard Ir est de 160 A. En cas de présence de 50 % de courant harmonique de rang 3 :  

le choix se base sur le courant de neutre qui est : 160 (Ir) × 1,45 = 232 A, un facteur de réduction supplémentaire est à appliquer : 0,84.

Le courant admissible est de ce fait : I’z = 232 / (0,74 x 0,84) = 373 A Pour ce circuit, quatre câbles de 150 mm2 sont nécessaires (pour les conducteurs neutre et de phase). 2ELT

28

Dimensionnement et protection des installations électriques BT

2) Le circuit est protégé par un disjoncteur Compact NSX 250 N équipé d’un déclencheur Micrologic 5 (réglage de la protection Long retard (Ir) par pas de 1 A et protection OSN -Over Sized Neutral- intégré). En cas de présence de 50% courant harmonique de rang 3 :   

le choix se base sur le courant de neutre qui est : 146 (Ir) × 1,45 = 212 A, les conducteurs de phases sont dimensionnés pour leur courant de charge soit 146 A. Un facteur de réduction supplémentaire est à appliquer : 0,84.

Le courant admissible est de ce fait : I’z neutre = 212 / (0,74 x 0,84) = 340 A, I’z phase = 146 / (0,74 x 0,84) = 234 A Pour ce circuit,  

un câble de 120 mm2 est nécessaire pour le conducteur neutre, trois câbles de 70 mm2 sont nécessaires pour les conducteurs de phase. Donc le choix de la protection OSN procure un gain économique substantiel. Section du conducteur de protection : Cette méthode est basée sur une section du conducteur PE rapportée à celles des conducteurs de phase du circuit correspondant, en faisant l’hypothèse que les conducteurs utilisés sont de même nature : D’où la section du conducteur PE SPE en fonction de la section des conducteurs de phase Sph :

2ELT

29

Determination des courants de court-circuit (icc) La méthode de calcul des courants de court-circuit présentée est la méthode des impédances. Elle est applicable à des calculs manuels et conduits à des résultats suffisamment précis pour la plupart des applications. Le but de ce paragraphe est de donner tous les éléments permettant de calculer les différents courts circuits.

1. Le court-circuit triphasé symétrique : C’est le défaut correspondant à la figure 1

Figure 1 court-circuit triphasé

En général, il provoque les courants de défauts les plus importants. Son calcul est donc indispensable pour choisir les matériels. Le calcul du courant de court-circuit triphasé est simple en raison du caractère symétrique du court-circuit. Le courant de court-circuit a la même valeur dans chaque phase. On peut donc faire un calcul en utilisant un schéma monophasé équivalent du réseau amont au court-circuit (voir figure 2).

Figure 2 schémas monophasés équivalents du réseau amont au court-circuit La valeur du courant de court-circuit triphasé Icc est alors : Icc

Avec 2ELT

=

Un √3Zc

Un : tension composée. 30

Détermination des courants de court-circuit Icc

Zc : Impédance équivalente à l’ensemble des impédances parcourues par le courant de défaut, de la source jusqu’au défaut présumé. 2

2

𝑍𝑐 = √(∑ 𝑅) + (∑ 𝑋)

∑ 𝑅 : Somme des résistances en série parcourues par le courant de défaut. ∑ 𝑋 : Somme des réactances en série parcourues par le courant de défaut. Dans la pratique, on commence par déterminer l’impédance équivalente de la source d’alimentation (alimentation par le distributeur), puis les impédances de chaque transformateur, câble ou ligne, parcourues par le défaut. Chaque impédance devra être ramenée au niveau de tension du défaut présumé.

1.1 Impédance équivalente d’un élément à travers un transformateur Par exemple, pour un défaut en basse tension, la contribution d’un câble HT en amont du transformateur HTA/BTA sera: 𝑈

𝑅𝐵𝑇 = 𝑅𝐻𝑇 (𝑈𝐵𝑇 ) 𝐻𝑇

Ainsi



2

𝑈

2

et 𝑋𝐵𝑇 = 𝑋𝐻𝑇 (𝑈𝐵𝑇 ) 𝐻𝑇

𝑈

𝑍𝐵𝑇 = 𝑍𝐻𝑇 (𝑈𝐵𝑇 )

2

𝐻𝑇

Exemple :

Figure 3 Impédance équivalente des éléments à travers un transformateur

n : rapport de transformation

2ELT

31

Détermination des courants de court-circuit Icc

∑ 𝑅 = 𝑅2 + 𝑛2 𝑅𝑇 + 𝑛2 𝑅1 + 𝑛2 𝑅𝑎 ∑ 𝑋 = 𝑋2 + 𝑛2 𝑋𝑇 + 𝑛2 𝑋1 + 𝑛2 𝑋𝑎 1.2 Expression des impédances en % et tension de court-circuit en % Pour les transformateurs, au lieu de donner la valeur de l’impédance en ohms, le constructeur donne la tension de court-circuit Ucc exprimée en %. Cette tension de court-circuit représente la tension en primaire qui, appliquée au transformateur en court-circuit au secondaire, donne un courant égal au court nominal. Ucc (%)

On a

100

Vn = ZIn Z=

D’où

Vn tension nominale simple

Ucc (%) Vn 100

In

Les constructeurs de transformateurs donnent la puissance nominale apparente Sn en kVA Sn = 3Vn In Ucc (%) 3Vn 2 Z= 100 Sn Ucc (%) Un 2 Z= 100 Sn 𝐔𝐧 tension nominale composée =√3Vn 1.3 Valeur des impédances des différents éléments du réseau 

Impédance du réseau amont

La connaissance du réseau amont se limite généralement aux indications fournies par le distributeur, à savoir, uniquement la puissance de court-circuit Scc (en MVA).

Za = Le rapport 

Ra Xa

U2n Scc

Un Tension composée nominale du réseau

est compris entre 0.05 et 0.3 en HTA.

Impédance des transformateurs

Elle se calcule à partir de la tension de court-circuit UCC exprimée en %, celle-ci apparait sur la plaque signalétique du transformateur.

2ELT

32

Détermination des courants de court-circuit Icc

Ucc (%) Un 2 Z= 100 Sn Un : tension composée à vide du transformateur Sn : puissance apparente du transformateur Si on prend pour Un la tension primaire du transformateur, on trouve son impédance vue du primaire ; et si l’on prend pour Un la tension secondaire à vide du transformateur, on trouve son impédance vue du secondaire. En général R T