Cours Électricité de Bord II [PDF]

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ELECTRICITE DE BORD II SECTION : MARINE MARCHANDE FILIERE : ETUDES DE MAITRISE EN TECHNOLOGIE DANS LES SPECIALITES MARITIMES CLASSE : 2ème ANNEE

Nom de l’enseignant : LV Kallel Ahmed

LV KALLEL AHMED

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SOMMAIRE CHAPITRE 1. ____________________________________________________________________ 4 ISOLEMENT ET RÉGIMES DU NEUTRE __________________________________________ 4 I.

ISOLEMENT _________________________________________________________________ 4

II.

RÉGIME DU NEUTRE______________________________________________________ 18

CHAPITRE 2. I.

LES PRINCIPALES ARCHITECTURES DE LA DISTRIBUTION ________________ 29 1.

Modes de distribution ___________________________________________________________________29

2.

La continuité de l'énergie électrique : ___________________________________________________31

II.

SCHÉMA GÉNÉRAL DE LA DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE D’UN NAVIRE ___ 33 1.

Le tableau principal _____________________________________________________________________33

2.

Distributions ____________________________________________________________________________34

III.

RÉSEAU DE SECOURS __________________________________________________ 35

1.

Le tableau de secours ___________________________________________________________________36

2.

La traverse :_________________________________________________________________________37

3.

Les départs : ________________________________________________________________________37

4.

Cas du black-out : ___________________________________________________________________37

CHAPITRE 3. I.

LA DISTRIBUTION DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE À BORD _______ 29

TABLEAUX DE DISTRIBUTION _________________________________ 39

Caractéristiques : ___________________________________________________________ 39

II. III.

Les problèmes thermiques dans un tableau _________________________________ 39 L’appareillages___________________________________________________________ 45

CHAPITRE 4.

MACHINES ÉLECTRIQUES ______________________________________ 55

1.

AVARIE ET RÉPARATION DES MACHINES ÉLECTRIQUES ________________ 55

2.

INSTALLATION, ENTRETIEN ET ESSAI DES MASCHINES ELECTRIQUES 56

CHAPITRE 5.

LES CÂBLES ELECTRIQUES À USAGE NAVAL ___________________ 66 2

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I. II.

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COMPOSITION D’UN CABLE ELECTRIQUE _______________________________________ 66 CALCULE DE LA SECTION DU CABLE : ________________________________________ 75

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CHAPITRE 1. .................................................................................... ISOLEMENT ET RÉGIMES DU NEUTRE I. ISOLEMENT 1. Définition C’est la résistance, mesurée dans des conditions spécifiées, entre deux conducteurs ou systèmes de conducteurs, séparés par un isolant. 2. But de la mesure de la résistance d’isolement a. Contribuer à la protection du personnel contre les risques d’électrocution.

b. Prévenir la détérioration du matériel et des installations par court-

circuit, 3. Caractéristiques générales des mesures de résistance d’isolement a. Un isolant propre et sec peut comporter des craquelures le rendant impropre à l’utilisation (rigidité diélectrique) et présenter néanmoins une résistance d’isolement élevée ; b. Un isolant pollué ou humide peut présenter une résistance d’isolement faible sans être inapte au service, un nettoyage pouvant lui faire retrouver ses qualités initiales. c. Le contrôle périodique des résistances d’isolement fournit une indication importante sur l’évolution de l’isolation. d. Une faible valeur de la résistance d’isolement (observée dans les conditions comparables à celles des relevés précédents) apparue brusquement ou s’inscrivant dans une variation décroissante rapide en fonction du temps, traduit presque toujours une dégradation de la qualité diélectrique de l’isolant, souvent consécutive à une aggravation des caractéristiques de son environnement.

e. Une résistance d’isolement élevée ne suffit pas à donner la certitude

absolue d’une isolation en bon état. Des inspections soignées doivent compléter les mesures périodiques. 4. Paramètres influant sur la résistance d’isolement a. Dimensions :  Les enroulements d’une machine largement dimensionnée ont une résistance d’isolement plus faible que celle des enroulements d’une machine de dimensions plus réduites ;

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 La résistance d’isolement d’un câble est d’autant plus faible que le câble est 





long. b. Construction – Montage : Les enroulements d’induit d’une machine à courant continu ont à cause de l’influence du collecteur, une résistance d’isolement plus faible que celle des enroulements de phase d’une machine à courant alternatif, à puissance comparable. Sur une machine à courant continu, les enroulements d’induit ont, en général, une résistance d’isolement plus faible que celle des enroulements de l’inducteur. Sur une machine à courant alternatif, les enroulements rotoriques ont, par fois, lorsqu’ils sont équipés de bagues, une résistance d’isolement plus faible que celle des enroulements statoriques.

c. L’hygrométrie : La résistance d’isolement varie en fonction inverse de la quantité d’humidité absorbée par l’isolement. Cette quantité d’humidité varie avec :  Le degré hygrométrique ambiant ;  La durée d’exposition ;  La nature des matériaux isolants ;  Le type d’imprégnation des enroulements. Pour ce qui concerne les câbles, l’hygrométrie n’affecte pratiquement que leurs extrémités, sauf dans le cas d’une isolation défectueuse. d. Les polluants : Les poussières, les particules de charbon, les condensas de vapeurs grasses, l’huile, l’acide, le sel, ajoutent leur effet à celui de l’hygrométrie et augmentent la difficulté de restauration des caractéristiques d’origine. e. La température : L’influence de la température dépend beaucoup de la nature des isolants et elle est suffisamment sensible pour justifier des corrections de mesures. D’une manière générale, la résistance d’isolement varie en fonction inverse de la température. L’annexe A reproduit le nomogramme à alignement qui est utilisé pour les corrections ; il n’indique que des correspondances relatives à un type moyen d’isolation, certains matériaux isolants pouvant être à l’origine d’écarts importants. Nous notons :  que l’augmentation de l’hygrométrie et l’augmentation de la température ont des effets comparables ; 5

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que l’augmentation de la température s’accompagne d’une diminution de l’hygrométrie, dans l’hypothèse ou la pression de l’ambiance considérée demeure constante. Dans le cas d’une hygrométrie élevée, les variations indiquées par le nomogramme peuvent alors être faussées et la validité des corrections être affectée. Dans la pratique :  Pour les machines, un couple de mesures de résistances d’isolement « machine chaude » et « machine froide » permet d’apprécier l’importance de l’hygrométrie et, ainsi, l’état réel de l’isolation. Par suite, selon besoins, ces valeurs peuvent être ramenées à 25˚C à l’aide du nomogramme de l’annexe A. Ce procédé a pour avantage particulier de fournir des valeurs successives mesurées de la résistance d’isolement, il doit être précisé chaque fois : - « câble précédemment en service, ou chaud » ; - « câble précédemment hors service, ou froid ». Le temps : La résistance d’isolement d’une machine en bon état décroît progressivement avec le temps. Les facteurs tels que l’humidité, l’échauffement excessif dû aux surcharges, l’encrassement par les polluants sont la cause des décroissances qui justifient une surveillance continue, exercée au moyen de mesures périodiques. 

5. Mesures d’isolement Les mesures de résistance l’isolement sont classées en deux grandes catégories :  Les mesures sous tension ;  Les mesures hors tension. 5.1. Mesures sous tension : Elles intéressent les réseaux en activité et fournissent la résistance d’isolement équivalente à celle des machines et des câbles dont l’ensemble constitue une disposition en parallèle. Cette résistance est aussi appelée « résistance d’isolement d’ensemble » ou, plus communément, « isolement général ». a. Pratique des mesures - Indicateurs d’isolement :  Cas des réseaux à courant alternatif : 6

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Dans le cas général des réseaux à courant alternatif où le neutre est isolé de la masse, la résistance d’isolement est fournie par un ohmmètre de tableau. Cet appareil est, en fait, un micro-ampermètre gradué en mégohms, qui établit entre le réseau et la masse une circulation de courant dépendant de la résistance d’isolement équivalente. Ce courant est prélevé au réseau par l’intermédiaire d’un commutateur et d’un ensemble redresseur-filtre. De tels appareils équipent les tableaux principaux force et éclairage, 60 Hz et, dans certains cas, 400 Hz, à bord des bâtiments.  Cas des réseaux à courant continu : Il peut exister, pour ces réseaux, des appareils du type : Indicateur à deux lampes de masse, dont le principe consiste à fournir des indications qualitatives basées sur l’éclat d’une ou des deux lampes. Cet appareil est souvent destiné à attirer l’attention du personnel surveillant.  Indicateurs avec voltmètre, dont le principe consiste à mesurer successivement la tension : - entre pôles ; - entre chacun des pôles est la masse ; puis à évaluer la résistance d’isolement selon les formules classiques : 

R=g

U  ( p  n) pn

Rn = g

U  ( p  n) p

Rp = g

U  ( p  n) n

Pour lesquelles : - R est la résistance d’isolement équivalente caractéristique de l’ensemble des défauts ; - R p est R n sont respectivement les résistances d’isolement des pôles -



négatifs et positifs ; g est la résistance interne du voltmètre ; U, p et n sont respectivement les valeurs des déviations lues au voltmètre lors des mesures de tension entre pôles, entre positif et masse et entre négatif et masse.

Indicateur à lecture directe, comparable à celui qui est utilisé pour les réseaux à courant alternatif. 7

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b. Particularités des mesures : a/ Les indicateurs d’isolement ne doivent pas être simultanément utilisés sur plusieurs tableaux électriques reliés, en raison de leur même fonctionnement. b/ La mesure de résistance d’isolement ou l’isolement général d’un bâtiment alimenté par une source extérieure (installation à terre ou autre bâtiment) englobe le réseau extérieur jusqu’à son générateur (transformateur, convertisseur sur le quai par exemple) ainsi que l’ensemble des autres bâtiment éventuellement. c/ Il n’est pas tenu compte de l’influence de la température des appareils composant le réseau. Cette influence pourra néanmoins expliquer des écarts, le cas échéant, entre résultats obtenus dans des conditions par ailleurs équivalentes (hygrométrie, configuration du réseau). c. Valeurs admissibles : L’isolement général R d’un réseau en activité ne doit pas demeurer inférieur aux valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous : 20 - Réseau « force », 440 V, en 60 Hz ou 400 Hz : R  P Avec R en mégohms et P en kVA. 1 - Réseau « éclairage », 115 V en 60Hz ou « référence », 115 V en 400Hz : R  P - Réseau unique, en courant continu ou en courant alternatif : R  50 000 ohms - La puissance P en kVA ci-dessus est la puissance fournie sur le réseau au moment de la mesure. Le choix des valeurs différentes suivant la nature du réseau se justifie par les considérations suivantes : 1. à un niveau donné de la résistance d’isolement des éléments constitutifs d’un réseau, l’isolement général dépend de l’étendu du réseau, c’est-à-dire du nombre de machines alimentées ou, en fait, de la puissance distribuée au moment du relevé d’isolement ; 2. pour une puissance distribuée donnée, le nombre moyen de récepteurs est plus élevé sur un réseau « éclairage » que sur un réseau « force » et l’isolement y est moins poussée : la résistance d’isolement d’ensemble sera alors plus faible sur un réseau « éclairage » ; 3. pour le cas d’un bâtiment à réseau unique relativement peu développé, desservant à la fois des récepteurs force et éclairage, il est admis, par simplification, une valeur minimale unique de 50 000 ohms.

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5.2. Mesures hors tension a. Pratique de mesure : Les mesures consistent à injecter un courant de tension connue dans l’appareil ou l’installation à contrôler et à lire l’intensité qui s’établit entre pôles sur l’instrument directement gradué en ohms ou mégohms. b. Tension appliquée : Dans le cas général de l’électrotechnique de bord, le courant appliqué est continu et sa tension est de 500V. Il est obtenu par ohmmètre à magnéto. Cette tension est utilisable pour tous les matériels et installations des réseaux force et éclairage de tension nominale comprise entre 20 volts et 500 volts en courant continu. Il est toutefois exclu d’utiliser l’ohmmètre à magnéto sur des équipements contenant des composants électroniques risquant d’être détruits. Ces derniers doivent être vérifiés à l’aide d’un contrôleur universel. c. Durée d’application de la tension de mesure : La résistance d’isolement croit progressivement dès l’application de la tension de mesure. Ce phénomène est, en fait, peu sensible pour des machines de puissance inférieure à 1 000 kVA. La tension est donc appliquée jusqu’à obtention d’une lecture stable 6. Mesure de l’isolement des câbles et portion de réseaux Principes et caractéristiques intéressant les câbles proprement dits : Deux des paramètres qu’il convient d’observer pour le contrôle de l’isolement des câbles sont :  La longueur ;  La température. o La longueur Il intervient en exprimant le résultat des mesures en mégohms-mètres, obtenu en multipliant la résistance d’isolement par la longueur du câble évaluée sommairement ou à partir des plans. o la température, Il convient de distinguer deux cas : - Les mesures « à chaud ». - Les mesures « à froid ». * Pour les mesures à chaud, qui sont à exécuter aussitôt après mise hors tension, il est plus difficile que pour les machines de déterminer une température de service réelle, de fait des conditions d’emploi liées soit à la constitution du câble, soit à sa charge effective. 9

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Dans ce cas, il doit être mentionné que ces mesures ont été exécutées « à chaud » et les résultats sont à exploiter non pas en valeurs absolues, mais en valeurs comparées. * Pour les mesures à froid, qui sont à exécuter après mise hors tension depuis une durée minimum de quatre heures, les températures de référence à adopter sont : - en climat tempéré : 250C ; - en climat froid (locaux non chauffés) : 50C (voir tableau suivant). Pour les températures différentes, une correction peut être apportée selon la règle qui consiste à diminuer la résistance d’isolement d’une puissance de 10 kVA pour chaque augmentation de température de 15 à 200C. 6.1. Dispositions à prendre pour exécuter les mesures d’isolent des câbles (portions de réseaux) 1. Mesurer à l’ohmmètre la résistance d’isolement de chaque circuit mis hors tension ; 2. S’il existe un défaut, fractionner le circuit pour déterminer quelle est la partie de l’installation défectueuse. Pour atteindre ce but :  d’une part, utiliser au mieux les possibilités offertes par les commutateurs et interrupteurs d’alimentation dont la manœuvre permet soit de mettre hors de cause, soit d’incriminer la portion de circuit située en aval ;  d’autre part, décomposer le circuit en éléments simples de l’amont vers l’aval en utilisant les tableaux secondaires et les boites de dérivation dont les différents départs seront éprouvés séparément à l’ohmmètre. Si le défaut est localisé à une partie de circuit constitué par l’ensemble d’un appareil et de ses câbles d’alimentation (en aval de tout interrupteur ou coupe-circuit), pousser plus loin l’investigation pour bien vérifier et distinguer chacune des parties constitutives. Les mesures d’isolement des câbles s’effectuent entre conducteurs et la coque, ainsi qu’entre conducteurs. 6.2. Valeurs-limites admissibles des résistances d’isolement des câbles et portions de réseaux: o Les Câbles : Les valeurs limites admissibles des résistances d’isolement des câbles, exprimées en mégohms-mètres, sont données dans le tableau ci-dessous.Elles déterminent la bonne aptitude au service des câbles. Câbles - Force (440 V, 60 Hz et 400 Hz) - Eclairage, immunisation,

Température de référence en 0C

Valeurs-limites admissibles en mégohms-mètres

25 5

100 1 000

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feux…

- Propulsion - Monoconducteurs

25 5

30 300

o Portions de réseaux : Les valeurs-limites admissibles des résistances d’isolement (entre les phases ou pôles mis en parallèle et la masse) des portions de réseaux prises individuellement sont données dans le tableau ci-dessous. Elles sont exprimées en mégohms. Si les valeurs indiquées ne sont pas obtenues, il faut procéder à une analyse plus détaillée des éléments du réseau sur les bases des paragraphes précédents. Valeurs-limites admissibles en mégohms

Portions de réseaux - Alternateur et câbles associés. - Traverses entre tableaux principaux. - Dérivation principale (tableau de dérivation en aval isolé). - Dérivation secondaire (tableau tertiaire en aval isolé). - Génératrice à courant continu (dynamo) et câbles associés. - Récepteur et dérivation terminale (secondaire ou tertiaire associée).

- Dérogation pour le cas de récepteurs comportant des éléments chauffants blindés alimentés directement. - Secteur éclairage (ensemble des circuits en aval d’une boite primaire).

0,5

0,2

0,1

0,05

7. Mesure de l’isolement des machines électriques : 7.1. Généralités – Principes : Pour les machines, on effectue un couple de mesures de résistances d’isolement « machine chaude » et « machine froide » qui nous permet d’apprécier l’importance de l’hygrométrie et, ainsi, l’état réel de l’isolation. Par suite, selon besoins, ces valeurs peuvent être ramenées à 25˚C à l’aide du nomogramme de l’annexe A.

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7.2. 1.

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Particularités des mesures sur machines : Au cour d’une mesure de résistance d’isolement à l’ohmmètre, si la position d’équilibre

stable de l’instrument est atteinte lentement, l’isolation doit être relativement propre et sèche ; si elle est atteinte rapidement et si la valeur indiquée est faible, il est fort probable que l’isolation est humide, encrassée et détériorée. 2.

Les machines dont les enroulements sont neufs et dont l’isolation a été rénovée

peuvent avoir une résistance d’isolement faible, due à la présence de solvant utilisé dans les vernis et non encore complètement évaporé. 3.

Les mesures sont à effectuer, autant que possible, entre le conducteur de

l’enroulement et le métal du circuit magnétique dans lequel il est placé. Cette règle est particulièrement valable pour les enroulements rotoriques pour lesquels il convient de s’affranchir de la résistance parasite due au film d’huile des paliers. La prise de masse de l’appareil de mesure sera alors placée sur le rotor lui-même. 4. Pour des enroulements polyphasés, il convient d’effectuer un ensemble de mesures :  Entre chacune des phases et la masse ;  Entre phases. Cette opération demeure cependant assujettie (entièrement soumis) aux facilités d’accès aux connexions, par exemple à celle du point neutre dans le cas d’une disposition « étoile ». 7.3.

Mesures à chaud – Seuils d’alerte :

Générateurs de courant alternatif  

7.4.

Enroulements statoriques Enroulements rotoriques avec excitation (lorsque les conducteurs sont accessibles) Générateurs de courant continu (ensemble)

0,5 mégohm

Moteurs à courant alternatif

0,2 mégohm

Moteurs à courant continu (ensemble)

0,1 mégohm

Mesures à froid – Valeurs-limites : 1. Principe :

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0,15 mégohm 0,2 mégohm

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Les mesures à froid s’entendent après un délai minimum de quatre heures suivant l’arrêt de la machine, de manière à obtenir l’équilibre avec la température ambiante. Les valeurs relevées sont ensuite ramenées à 25 0C en utilisant le nomogramme à alignement figurant en annexe A.  Ces mesures ne supposent à priori que des démontages restreints.  La température d’une machine froide est la température ambiante. 2. Valeurs-limites admissibles : Les valeurs-limites admissibles, qui déterminent la bonne aptitude au service des 

machines, sont données dans le tableau ci-dessous. Elles correspondent à des relevés ramenés à 250C et sont données pour trois situations :    Dans

Avant nettoyage ; Après nettoyage, à bord ; Après visite en atelier. le tableau R représente une valeur de la résistance d’isolement égale à 1 000

ohms par volt de tension nominale de la machine ou de tension effective de la partie de machine considérée. R doit cependant être supérieure ou égale à 100 000 ohms, quelle que soit la tension de référence.

Valeurs limites de la résistance d'isolement ramenée à 25˚C Machines et parties de machines Avant nettoyage

Après nettoyage à bord

Après visite en atelier

Machines à courant alternatif * Enroulements statoriques :

R x 0,4

RX2

RX4

R X 0,2

RX1

RX2

R X 0,3

RX1

RX2

* Enroulements rotoriques (balais relevés) : des machines synchrones et des moteurs à induction Machines à courant continu * Circuit complet, induit + inducteur,

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balais en place

* Induit seul, balais relevés

R X 0,5

R X 1,5

RX3

R X 0,5

R X 2,5

RX5

* Inducteurs seuls, série et parallèle ensemble, avec connexions et porte balais, balais relevés

* Inducteurs parallèles seuls, avec connexion et portes balais, balais relevés

RX2

RX5

R X 10

8. Exploitation des mesures hors tension 9.1. Périodicité des mesures : Généralités : Les périodicités définies ci-dessous doivent être considérées comme des limites supérieures. Des contrôles plus fréquents sont nécessaires :   

lorsque les conditions de fonctionnement sont particulièrement sévères : température, hygrométrie, vapeurs huileuses, etc. ; lorsque les précédents relevés indiquent une grande accélération dans la décroissance des valeurs prises ; lorsque le matériel a subi accidentellement des projections ou des fuites internes d’eau ou d’huile.

Périodicité des mesures pour les machines électriques : Pour les appareils importants : -

machines génératrices ; convertisseurs importants ; moteurs particulièrement exposés ; moteurs conditionnant la disponibilité du bâtiment, tels que : * auxiliaires vitaux des groupes propulsifs (pompes de graissage par exemple) ; 14

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* appareil à gouverner ; * guindeau. Les mesures sont à effectuer : la veille de l’appareillage : à froid ; chaque quinzaine : à chaud chaque fois que possible et, de toute façon, à froid ; à l’arrivée au mouillage : pour les appareils nécessitant une surveillance particulière.

  

Pour les autres installations : Tous les mois pour :        Tous      

Tous

les tableaux force 440 V – 60 Hz et 400 Hz, éclairage 115 V – 60 Hz, référence 115 V – 400 Hz ; les câbles (artères) issus de ces tableaux ; les alimentations par l’extérieur ; les feux ; les installations d’embarcation ; les circuits de fortune ; les appareils « portatifs à main » fonctionnant sous la tension « éclairage » ( tels que : appareil électroménagers, outillages électriques,…). les trimestres pour : les convertisseurs et moteurs non prévus au paragraphe ci-dessus. Parmi eux, les appareils nécessitant une surveillance particulière font l’objet de mesures à chaud ; les éléments chauffant, les projecteurs ; les circuits d’immunisation ; les liaisons synchrones et à lampes ; les réseaux d’éclairage de secours ; les appareils « mobiles », c’est-à-dire plus ou moins sommairement fixés, fonctionnant sous la tension « éclairage », exemple : réchauds, ventilateurs d’appartement, feux rabattables de pont d’envol, etc.… les ans pour :

 les gros rechange (si le conditionnement le permet). 9.2. Résultats – Actions correctives : Actions correctives : Les actions correctives sur le matériel peuvent avoir lieu soit après mesure « à chaud », soit après mesure « à froid ». a/ Cas des machines électriques : 15

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Lorsqu’un contrôle « à chaud » met en évidence des valeurs inférieures aux valeurs des seuils d’alerte, dans la mesure où les contraintes opérationnelles du bâtiment le permettent, il peut déjà être procédé à un nettoyage simple, sans démontage important. Mais, de plus et dans tous les cas, un contrôle à la température ambiante ramenée à 250C doit avoir lieu. Si les contrôles « à chaud » indiquent que les valeurs-limites admissibles sont franchies, les opérations de remise en état sont à entreprendre dans les meilleurs délais. L’annexe C récapitule sous forme d’organigramme les contrôles et actions correctives à effectuer sur les machines. b/ Le nettoyage à bord comprend en principe : l’essuyage au chiffon sec, non pelucheux, de toutes les parties accessibles ; l’emploi d’un aspirateur ou, à défaut, d’une chasse d’air comprimé sec et exempt de particules abrasives pour les parties difficilement accessibles (pression de l’ordre de 5 bars)  l’emploi d’un solvant dégraissant de sécurité si les méthodes précédentes ont porté peu d’amélioration. Un tel produit doit être choisi parmi ceux qui sont agrégées. L’essence et le tétrachlorure de carbone sont interdits en raison du danger que présente leur utilisation.  Le séchage : - soit par la mise en fonction des éléments normaux de réchauffage, à l’arrêt ;  

- soit par source extérieure : chaufferette, lampe, soufflage d’air chaud, etc. ; - soit, dans certaines conditions, par mise sous courant des enroulements ; -soit par mise en fonction de la machine. c/ Cas des câbles : Dans la majorité des cas, les défauts d’isolement des câbles proviennent :  Soit d’une contrainte mécanique localisée, par déformation ou par choc ;  Soit d’une pénétration d’humidité ou d’un encrassement aux extrémités. De tels défauts apparaissent lors des mesures, qu’elles soient ou non converties ou non en mégohmmètres

inspection des extrémités, inspection des parties visibles du câble

susceptibles d’avoir été endommagées, mesures spéciales de résistance pour localiser les défauts survenus en des endroits difficiles°.

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Lorsque la localisation d’un défaut a pu avoir lieu, l’action corrective à entreprendre directement en fonction du diagnostique :  réparation du tronçon détérioré ;  remplacement de ce tronçon ;  nettoyage et séchage des extrémités ;  remplacement de ces extrémités. Lorsque le mauvais état intrinsèque du câble, c’est-à-dire un affaiblissement généralisé de son isolation, a été mis en évidence, le remplacement doit être décidé sous responsabilité de l’organisme de réparation : ce remplacement a alors lieu dans les meilleurs délais compatibles avec les contraintes opérationnelles du bâtiment. 9.3.

Enregistrement des résultats :

Tous les relevés d’isolement sont à porter sur un cahier d’isolement. Ce document est ouvert dès l’armement pour essais du bâtiment. Il est ensuite tenu à jour par le bord. Il est conçu de manière : à disposer d’une page par appareil ou installation ; à permettre l’inspection éventuelle de deux relevés (l’un à chaud et l’autre à froid) ; à permettre l’inspection des valeurs en mégohms-mètre pour les câbles ; à indiquer clairement les dates de référence indispensables pour suivre l’évolution de l’isolement. Cette évolution peut aussi être commodément suivie en établissant des relevés    

graphiques pour les appareils important.

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II. RÉGIME DU NEUTRE 1. 1.1

Introduction

La protection des personnes contre les chocs électriques

L’usage de la Très Basse Tension de Sécurité (< 25 V) -TBTS- est la solution la plus radicale puisqu’elle supprime le risque électrique, mais elle n’est applicable qu’à la distribution de faible puissance. Pour l’usage courant de l’électricité, différentes études ont conduit à discerner les chocs électriques selon leur origine, puis à leur apporter des réponses spécifiques. Les chocs électriques ont deux origines :  Soit un contact direct, c’est le cas d’une personne, ou d’un animal, qui touche un conducteur nu sous tension.  Soit un contact indirect, c’est le cas d’une personne qui touche la carcasse métallique d’un récepteur électrique ayant un défaut d’isolement. o

Protection contre les contacts directs

Pour se protéger contre les contacts directs, les mesures de préservation sont l’isolement et/ou l’éloignement. Ces mesures peuvent être renforcées en distribution terminale par une protection dite complémentaire apportée par la mise en œuvre de Dispositifs Différentiels à courant Résiduel -DDR- à haute sensibilité. o Protection contre les contacts indirects En ce qui concerne la protection contre les contacts indirects, entre une masse mise accidentellement sous tension et la terre, la solution de base est le raccordement à la terre de toutes les masses des récepteurs via les conducteurs de protection (PE). Mais cette disposition n’exclut pas l’existence d’une tension de contact dangereuse pour les humains si elle est supérieure à la tension limite conventionnelle de sécurité UL définie par la norme CEI 60479. Cette tension de contact est fonction des Schémas des Liaisons à la Terre –SLT normalisés au niveau international (CEI 60364). 1.2

Les différents SLT normalisés

Les trois SLT normalisés au niveau international (CEI 60364) sont aujourd’hui repris par bon nombre de normes nationales : en France, par la norme d’installation BT NF C 15-100. Il convient toutefois de rappeler succinctement ici leur principe de protection avant d’aborder plus en détail le schéma IT. 18

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2. Défaut d’isolement. b. Elévation du potentiel des masses.

Soit UL : potentiel des masses. Ra : résistance de la prise de terre. Id : courant de défaut. On a : UL = Ra x Id Le potentiel UL ne doit pas dépasser :

 25 V en local humide.

Défaut Id

UL

 50 V en local sec.

Défaut d’isolement : C’est un contact entre un ou plusieurs des conducteurs actif (phase ou neutre) avec la masse ou la terre.

3. Les trois régimes de neutre. Chaque régime est caractérisé par deux lettres :  1er lettre :

 2e lettre :

T  Neutre relié directement à la terre.

T  Masse reliée directement à la terre.

I  Neutre isolé ou relié à la terre par une impédance.

N  Masse reliée au neutre.

3.1.

Le régime TN 3.1.1. Principe

Le neutre de l’alimentation est relié à la terre et les masses sont reliées au neutre. Tout défaut d’isolement est transformé en un défaut entre phase et neutre. Ce qui se traduit par un court-circuit phase neutre. Figure 1 : Régime TN Ce type de SLT autorise trois pratiques :

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o un seul et même conducteur sert de neutre et de conducteur de protection, c’est le schéma TN-C o le neutre et le conducteur de protection sont dissociés, c’est le schéma TN-S o et le mariage de ces deux schémas, appelé TN-C-S lorsque le neutre et le conducteur de protection sont séparés en aval d’une partie de l’installation réalisée en TN-C. A noter que le TN-S ne peut pas être placé en amont du TN-C.

3.1.2. Schémas Régime TNC : Le conducteur de protection et le neutre sont confondus en un seul conducteur PEN : Protection Electrique + Neutre Section des conducteurs actifs  10 mm²

Régime TNS :

Le conducteur neutre est séparé du conducteur de protection électrique PE. Utilisation de matériel tétra polaire.

Régime TNC-S Le neutre et le conducteur de protection sont séparés en aval d’une partie de l’installation réalisée en TN-C

Boucle de Défaut

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Les prises de terre du neutre et des masses sont interconnectées. En cas de défaut, un courant Id circule dans le conducteur PE ou PEN.  Court circuit donc Id est important.  Déclenchement des protections.

Caractéristiques du régime TN: . . . .

Déclenchement au premier défaut. Répartition des prises de terre dans toute l’installation. Défaut d’isolement phase/masse est transformé en défaut phase/neutre. Aucune élévation du potentiel des masses.

Protection installée avec le régime TN

Tension Nominal

Temps de coupure UL= 50 V

UL= 25V

230 V

0,4 sec

0,2 sec

400 V

0,2 sec

0,06 sec

Contre les surintensités, les dispositifs doivent répondre dans un temps très court (temps de coupure normalisé). . Il faut pour le disjoncteur Id > Im (courant de déclenchement magnétique du disjoncteur). . Il faut pour les fusibles Id > If (courant de fusion du fusible).

3.2.

Le régime TT

3.2.1. Caractéristiques _ Déclenchement des protections au 1er défaut.

_ Le neutre du transformateur d’alimentation est relié à la terre.

21

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_ Les masses sont interconnectées et reliées à la terre.

3.2.2. Schémas

Rd : résistance de défaut.



Rn : résistance de prise de terre. 

Rd = 0,1 Rn = 10

Ru : résistance de prise de terre des masses.  Ru = 10

Uc = Ru x Id = 10 x 11,4 = 114 V

 Tension mortelle

3.2.3. Protection Elle est assurée par un dispositif différentiel. Fonctionnement d’un DDR (disjoncteur différentiel résiduel).

Absence de défaut :

Id = 0  I1 = I2 Les flux engendrés par ces courants sont égaux : 1 = 2 et 1 - 2 = 0

 Aucun flux dans le tore magnétique.  Aucun courant induit dans K1

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Présence d’un défaut : Id  0  I1 > I2  1 > 2 et 1 - 2  0  Un flux circule dans le tore magnétique  Un courant induit est créé dans la bobine de détection  Un courant circule dans K2  Les contacts s’ouvrent  L’équipement est hors tension

Symbole d’un D.D.R.

N

Ph

Disjoncteur différentiel bipolaire

Structure d’un D.D.R.

Sensibilité : Plage de déclenchement des dispositifs différentiels

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Sélectivité

A

Sensibilité In

Plage de déclenchement

10 mA

entre 5 et 10 mA

30 ma

entre 15 et 30 mA

300 mA

entre 150 et 300 mA

500 mA

entre 250 et 500 mA

300 mA 1er cas : Ici, A et B se déclenche en même temps

si Id > 150 mA.

30 mA B

 Coupure de toute l’installation.  Pas de sélectivité.

Id

Sauf pour 30 mA < Id < 150 mA (peu probable). 2e cas : 300 mA

A

DDR Sélectif

A est conçu pour fonctionner avec un retard (50 ms par exemple).

30 mA B

 Quelque soit la valeur de Id seul B déclenche.

Id

 Sélectivité assurée.

Le temps de coupure du DDR AVAL

doit être inférieur au temps de coupure du DDR AMONT.

3.3.

Régime IT : 24

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3.3.1. Principe Le neutre est isolé de la terre, ou relié à la terre par une impédance. Les masses sont reliées à une prise de terre.

3.3.2. Schéma

Ru : R de la prise de terre. Rn : R de la terre du neutre. Zn : Impédance d’isolement.

3.3.3. Boucle de défaut Premier défaut Zn = 2200  Rn = 10  - Ru = 10 

Tension de défaut : Ud = Ru x Id

Ud = 10 x 0,1 = 1V  Tension non

dangereuse.  La coupure n’est pas impérative. Le premier défaut est inoffensif.  Id est très faible. Exemple de calcul : 25

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Deuxième défaut

Id

PE

Uc

Zn Ru Rn

En cas de double défaut, il y a présence d’un fort courant de court circuit (entre phase) et d’une tension de contact (Uc) dangereuse.

 Coupure automatique obligatoire. Dans le régime IT ,on distingue deux dispositifs pour les réseaux avals : o a/ masses séparées : protection par dispositif différentiel : Régime TT.

o b/ masses communes : protection contre les surintensités : Régime TN.

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3.3.4. Caractéristiques. o le premier défaut doit être signalé par un contrôleur permanent d’isolement (CPI), par un signal sonore ou visuel. o la coupure est obligatoire au deuxième défaut. o un personnel de surveillance doit être capable de réparer au 1 er défaut. Fonctionnement du CPI Cet appareil contrôle en permanence l’isolement du réseau.

Relais de détection

 Mesure d’isolement

Signalisation

Un générateur injecte du courant continu entre le réseau et la terre. a) Absence de défaut : le courant continu ne circule pas entre le réseau et la terre. b) Présence de défaut : un faible courant est débité sur le réseau et le relais actionne les alarmes. Cet appareil signale l’apparition du 1er défaut.

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4. Choix du régime de neutre. Cas où le régime de neutre est imposé (exemples):

Type d’installation

RdN

Bâtiment alimenté par un

TT

réseau de distribution

Exemple Commerces Habitations

publique Etablissement

TT

Collège, LT, LP

Salle d’opération

IT

Bloc opératoire

Circuit de sécurité

IT

Eclairage de secours

d’enseignement avec ateliers

Tous les régimes de neutre permettent de protéger les personnes, le matériel contre les contacts indirects par coupure automatique de l’alimentation. Récapitulatif.

Neutre à la terre TT Masses à la terre Mise au neutre TN Masses reliées au neutre et neutre à la terre Neutre isolé IT Masses à la terre

Règles

Protection

Coupure automatique au 1er défaut UL  Ra x In

Assurée par disjoncteur différentiel

Coupure automatique au 1er défaut

Défaut transformé en court circuit, phase/neutre, protection par fusible ou disjoncteur

Coupure automatique au 2e défaut

Avertissement au 1er défaut par CPI

Le régime de neutre TT est surtout utilisé dans la distribution publique d’énergie. La mise au neutre TN est surtout employée dans l’industrie. Le neutre isolé IT est installé pour des raisons de continuité de fonctionnement.

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CHAPITRE 2. LA DISTRIBUTION DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE À BORD I. LES PRINCIPALES ARCHITECTURES DE LA DISTRIBUTION La distribution électrique se réalise, depuis le tableau général à l’aide de canalisations et de tableaux basse tension. La canalisation regroupe les conducteurs isolés et ses moyens de fixation et de protection mécanique : elle est la réalisation concrète des circuits électriques. La division en circuits : c'est la disponibilité de l'énergie électrique qui préside à la division des circuits, elle permet : 

De limiter les conséquences d’un défaut au seul circuit concerné.



De faciliter la recherche d’un défaut.



Les opérations d’entretien sur un circuit sans couper toute l’installation.

D’une manière générale, il faut prévoir des circuits différents : 

Pour l’éclairage (siège de la majorité des défauts d’isolement).



Pour les prises de courant.



Pour les centrales de ventilation et climatisation.



Pour la force motrice.



Pour l’alimentation des circuits vitaux (circuits de contrôle, commande).



Pour les circuits de sécurité (éclairage de sécurité, circuits de service d’incendie, etc.).

Les principales configurations de distribution sont décrites ci-dessous :

1. Modes de distribution  la distribution radiale arborescente : D’usage général, la distribution radiale arborescente est la plus employée réalisée comme indiqué dans les figures ci-dessous :

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elle peut être

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Avantage : Seul le circuit en défaut est mis hors service. Localisation facile du défaut. Opération d’entretien sans coupure générale. Inconvénients : Un défaut au niveau départs principaux affecte les niveaux des départs divisionnaires et des départs terminaux.

Figure 2 : distribution radiale arborescente à 3 niveaux par conducteur

 Distribution radiale pure (dite en peigne) : elle est surtout utilisée pour la commande centralisée de process ou d’installation dédiée à une application précise, leur gestion, leur maintenance et leur surveillance. Avantage : Coupure d’un seul circuit en cas de défaut (autre qu’au niveau général). Inconvénients : surabondance des cables due à la multiplicité des circuits. Les caractéristiques de l ‘appareillage de protection des départs doivent être élevées (proximité de la source).

Figure 3 : distribution radiale pure ou "en peigne"

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2. La continuité de l'énergie électrique : La continuité de l'énergie électrique s'obtient par la division des installations et l'utilisation de plusieurs sources, la mise en place d'alimentations de secours, la subdivision des circuits, le choix des liaisons à la terre et la sélectivité des protections. 

La division des Installations et l'utilisation de plusieurs sources :

Si la puissance installée est importante, l'utilisation de plusieurs transformateurs permet d'isoler les récepteurs à contraintes ou caractéristiques particulières :  niveau d'isolement susceptible de variation,  sensibilité aux harmoniques (ex : locaux informatiques),  générateurs de creux de tension (ex : délestages de moteurs de forte puissance),  générateurs d'harmoniques. 

La mise en place d'alimentations de secours :

Deux postes HT/BT, les groupes électrogènes, les centrales privées, les alimentations statiques ininterrompues (ASI), comme les blocs autonomes d'éclairage de sécurité en sont des exemples . 

La subdivision des circuits :

De cette manière un défaut qui affecte un circuit d'importance secondaire ne prive pas d'alimentation un circuit prioritaire. La séparation des circuits, organisée en fonction des grands textes réglementaires et des contraintes d'exploitation, est une subdivision réglementée des circuits.

Figure 4 : exemple d’association d’alimentation de secours et de subdivision des circuits

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Figure 5 : exemple d’alimentation double

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II. SCHÉMA GÉNÉRAL DE LA DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE D’UN NAVIRE La production de l’énergie électrique est assurée par des groupes électriques qui alimentent un réseau de distribution à tension

constante (généralement 380 v-50hz ou 440v-60hz) la

conception de l’installation tient compte des conditions particulières de la navigation vibrations roulis tangage bande corrosions, températures pouvant être élevées. Entre les alternateurs et les récepteurs ; on trouve les tableaux électriques. Le tableau électrique est le lieu ou sont rassemblés les éléments de répartition et l’appareillage de sectionnement de commande et de protection de l’installation électrique.

1. Le tableau principal IL reçoit la production d’énergie électrique des groupes principaux et il permet de redistribuer cette énergie vers les appareils utilisateurs soit directement, soit via d’autre tableau (secondaire et autre) situé dans un endroit accessible et bien ventilé le tableau comprend un jeu de barres ces barres sont en cuivre, fixées rigidement sur des isolants dans la partie haute du tableau, de forme et section suffisante pour éviter les échauffements et résister aux efforts électrodynamiques dus aux éventuels courants de court-circuit. Le tableau principal est scindé en deux parties par un disjoncteur et est relié au tableau de secours par la traverse il assure l’alimentation de tableaux divisionnaires pour l’éclairage par exemple. Les cellules de couplage des alternateurs principaux sont généralement situées dans la partie centrale du tableau, la distribution vers les récepteurs se faisant de part et d’autre de ces cellules.

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Figure 6 : Tableau général de distribution électrique type navire

2. Distributions Les matériels alimentés sont classés en deux catégories 

Services essentiels ou services vitaux (nécessaire à la sécurité, la propulsion

et la

navigation). 

Services non essentiels ou délestables (cuisine, frigo vivre..).

Lorsque les matériels sont en double, chacun des cotés du tableau principal permet l’alimentation de l’un de ces matériels. Les disjoncteurs de ces départs ne sont pas munis d’un dispositif à ouverture par manque de tension les services essentiels doivent être alimentés à partir d’un tableau principal, soit par l ‘intermédiaire d’un tableau divisionnaire alimenté lui aussi directement à partir d’un tableau principal. Lorsque la charge sur les alternateurs augmente, pour éviter de dépasser I nominal une détection de maximum d’intensité enclenche la procédure de délestage qui aura pour effet d’éliminer un certain nombre d’appareils non essentiels. Afin d’éviter le délestage brutal d’un grand nombre de récepteur cette procédure est généralement effectuée en plusieurs temps.

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III.

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RÉSEAU DE SECOURS

Un Réseau de secours est constitué : -

D’une source de secours (GS : Groupe de secours)

-

D’un tableau de secours (TS)

-

Et dune Traverse

Figure 7 : Réseau de secours

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Figure 8 : Schéma général de distribution électrique

I. Le tableau de secours Il est situé en dehors du local ou se trouve l’appareil propulsif, au-dessus du pont continu le plus élevé. Il peu être alimenté soit par le générateur de secours GS, soit par le tableau principal par l’intermédiaire de la traverse. Il comporte également une prise d’alimentation par un réseau venant de la terre en fonctionnement normal à la mer, il alimente les équipements vitaux.

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II. La traverse : En fonctionnement normal, elle permet d’alimenter le tableau de secours à partir du tableau principal. En cas de manque de tension, sur incident au tableau principal, elle permet d’isoler ce dernier en ouvrant le disjoncteur D2. III.

Les départs :

Ils peuvent être classés en trois catégories :  les départs prioritaires qui sont alimentés par le tableau principal ou par le tableau de secours par permutation automatique :  tableau auxiliaire prioritaire machine  tableau auxiliaire de navigation  tableau sauvegarde 48 V cc (éclairage, navigation, radio);  les départs normaux, alimentation des tableaux secondaires des auxiliaires pont et machine non prioritaires;  les départs délestables dont la coupure peut être effectuée sans gêner la marche du navire et permettre ainsi de ne pas dépasser la charge nominale des alternateurs en service (exemples : cuisines, prises camions sur les ferry, ...) Le cas des propulseurs d’étrave est un peu à part étant donnée la forte puissance du moteur et son implantation. Le moteur du propulseur d’étrave situé prés du tableau principal démarre par autotransformateur. Celui qui est très éloigné du tableau principal démarre en direct en utilisant une tension élevée : 6600 V. IV.

Cas du black-out :

A la mer, le tableau principal est normalement alimenté par un ou plusieurs groupes électrogènes, le tableau de secours est alimenté par la traverse. Les disjoncteurs D1, D2, D3, D4, D5 sont fermés. En cas de disjonction générale (manque de tension), le disjoncteur de traverse D2 s’ouvre par sa bobine de manque de tension; le manque de tension au niveau du tableau principal est détecté par des relais de tension placés sur les barres principales. Ces relais de tensions ordonnent, après une temporisation de 2 secondes, le démarrage du groupe électrogène de réserve. Pendant ce temps, le manque de tension détecté au niveau du tableau de secours provoque, après temporisation de 2 s, le démarrage du groupe de secours et l’enclenchement de son disjoncteur D8, ainsi que le basculement des disjoncteurs D6 et D7.

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Après le black-out, les deux tableaux (principal et de secours) sont donc séparés et alimentés chacun par un groupe. Afin de rétablir la situation normale existant avant le black-out, il suffit de procéder au couplage du tableau de secours (en manuel ou en semi-automatique) depuis le tableau principal par le disjoncteur D2.

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CHAPITRE 3. TABLEAUX DE DISTRIBUTION

I. Caractéristiques : Le concept d’un tableau électrique de distribution englobe deux aspects différents :  La sécurité des personnes  La disponibilité de l’énergie électrique Le tableau électrique est considéré comme véritable centre nerveux des installations électriques. De sa sûreté dépend la sûreté de l’ensemble de l’installation électrique. La maîtrise de son fonctionnement nécessite de connaître et de contrôler non seulement le fonctionnement de ses constituants mais aussi les influences externes auxquelles ils sont soumis. Un tableau électrique correspond à l’association de 4 éléments fondamentaux :  l’enveloppe,  l’appareillage,  les conducteurs électriques,  les fonctions qui assurent la signalisation, la commande, le traitement de l’information. Le tableau électrique est de plus en plus technique. Il nécessite un certain nombre d’études de base afin de maîtriser, à la conception, les conditions de fonctionnement de ses constituants dans un environnement donné. Ces études concernent entre autres les aspects thermiques II. Les problèmes thermiques dans un tableau La maîtrise thermique est de plus en plus importante pour trois raisons principales :  tendance à mettre le matériel électrique sous enveloppes (sécurité) qui sont de plus en plus réalisées en matériaux isolants (peu efficaces pour dissiper les calories),  Le bon fonctionnement des appareillages évolués par l’électronique  tendance à remplir les tableaux au maximum et coefficient de foisonnement qui augmente. Une étude thermique d'un tableau électrique a pour objectif principal de déterminer le courant admissible par chaque appareil, compatible avec ses caractéristiques compte tenue de son environnement de fonctionnement.

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1. Causes, effets et solutions La température d’un matériel électrique est le résultat :  de l’effet Joule (P = R I2), c’est-à-dire de sa résistance au passage du courant,  de la température ambiante. L’appareillage électrique est conçu dans le respect des normes de fabrication qui définissent les températures maximales à ne pas dépasser pour la sécurité des personnes : température du boîtier et des organes de manœuvre, écart de température maximale pour les bornes. Ceci est vérifié par des essais de certification des produits. Dans un tableau électrique, le matériel étant soumis à des conditions d’emploi très variées, les causes de surtempératures sont multiples. Tout le problème consiste à s’assurer, au moment de la conception du tableau, que tous ses composants fonctionneront dans des conditions de température moins contraignantes que celles prévues par leurs normes de construction. Les appareillages de connexion, (disjoncteurs, contacteursetc...), devront évidemment pouvoir, sans problème, être traversés par le courant prévu. Outre l’objectif de sécurité pour les personnes et les biens, deux objectifs ne doivent pas être perdus de vue :  disponibilité de l’énergie électrique, (pas de fonctionnement intempestif ou de non fonctionnement),  durée de vie des composants. En définitive, le challenge consiste à prévoir avec un bon degré de certitude l’état de fonctionnement thermique du tableau. Pour ce faire, trois types de solutions :  l’expérience du tableautier,  les essais réels pour les tableaux répétitifs,  l’utilisation de logiciels avec lesquels il est possible de déterminer, en fonction des caractéristiques de l’enveloppe, le couple intensité / température pour chacune des sources de chaleur, (appareillage - conducteurs) et ceci en fonction de leur position et de la température de l’air qui les entoure. Il est bien évident qu’un logiciel validé par l’expérience et les essais est très utile car il permet d’étudier comparativement les nombreuses configurations d’installations possibles et donc d’optimiser le tableau à réaliser sur les plans thermiques et ... coût.

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2.

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Système de ventilation

A/ Aération naturelle Utilisation d’une enveloppe de plus grandes dimensions. Cette solution n’est toute fois utilisable que pour des faibles puissances à dissiper.

B/ Ventilation forcée : Conçus pour évacuer une quantité de chaleur importante issue des composant des tableaux électriques ; ce concept présente une solution efficace.

3. Calcul thermique :

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Calcule de la température interne finale dans l’armoire sans système thermique : Tinterne = Texterne + Pd / (K x S) avec: Pd: Puissance thermique dissipée par les composants en fonctionnement (en W) Pd =  Pdi : la somme des puissances dissipées par chacun des composants installées S : surface dépendant de l’emplacement de l’enveloppe (en m2) K : constante dépend du type de l’enveloppe (en W/C°m2 )

Exemples : Tôle K / (W/C°m2 ) 5.5

Polyptère 3.5

acier inoxydable 3.7

Aluminium 12

Soit Ts : La température souhaitée (Température de fonctionnement) entre Ts/min et Ts/max Pour déterminer le type d’appareil thermique (pour refroidissement ou bien pour échauffement) il faut comparer la température souhaitée avec la température interne calculée.

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Le débit D nécesaire pour évacuer la quantité de chaleur déterminée lors du calcul thermique :

Ce débit correspond au débit que doit fournir l’association ventilateur (moteur+filtre+grille d’entrée) + grille de sortie avec filtre.

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III. L’appareillages Dans les armoires de distribution électrique, les disjoncteurs constituent l’essentiel de l’appareillage de puissance. Ceux-ci et les autres constituants que sont les contacteurs et les sectionneurs fusibles, dissipent des calories lorsqu’ils sont traversés par le courant électrique. Le tableau de la figure 9 nous donne, à titre indicatif, quelques valeurs de puissance dissipée par pôle.

Figure 9: Exemples pour quelques valeurs de puissance dissipée

1. Disjoncteurs a/ Principe Un disjoncteur assure la protection d'une installation contre les surcharges, les court-circuits, les défauts d'isolement, par ouverture rapide du circuit en défaut. Il remplit aussi la fonction de sectionnement (isolement d'un circuit). Certains appareils permettent une télécommande à distance.

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b/ Caractéristiques fondamentales: - Courant assigné In: valeur maximale du courant permanent que peut supporter le disjoncteur. - Courant de réglage Ir: courant maximal que peut supporter le disjoncteur, sans déclenchement. Il peut être réglable de 0,7 In à In pour les déclencheurs thermiques, de 0,4 In à In pour les déclencheurs électroniques. - Courant de fonctionnement Im: courant qui provoque le déclenchement pour les fortes surintensités. Il peut être fixe ou réglable et peut varier entre 1,5 In et 20 In. - Pouvoir de coupure Icu ou Icn: plus grande intensité de courant de court-circuit (présumé) qu'un disjoncteur peut interrompre sous une tension donnée. Il s'exprime en kA efficace. Icu est le pouvoir de coupure ultime des disjoncteurs à usage industriels, Icn est le pouvoir de coupure assigné des disjoncteurs à usage domestique. Ics est le pouvoir de coupure de service qui est un pourcentage d'Icu. - Pouvoir de limitation: c'est la capacité d'un disjoncteur à ne laisser passer qu'un courant inférieur au courant de court-circuit présumé.

c/ Déclencheurs: Le déclencheur permet l'ouverture des pôles du disjoncteur lors d'un défaut (court-circuit, surcharge). Il est de nature magnétothermique ou électronique. Ce dernier cas permet une plus grande précision et un réglage plus souple.

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Courbes de déclenchement des magnétothermiques:

Exemple: Disjoncteur Multi 9 DPN C 10

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Courbe type C :In=10A : Déclenchement du magnétique: 7 à 10 In (70 à 100A) en 20ms maximum

Type de courbe

Déclenchement du thermique: entre 10s et 200s pour 2 In (20A)

Réglage du déclencheur magnétique selon CEI 947.2

Application

mini

maxi

B

3,2 In

4,8 In

grandes longueurs de câbles

C

7 In

10 In

récepteurs classiques

D ou K

10 In

14 In

fort appel de courant

MA Z

12 In

démarreur de moteur

2,4 In

3,6 In

électronique

Sélectivité: C'est la coordination des disjoncteurs de telle sorte qu'un défaut survenant en un point quelconque de l'installation, soit éliminé par le disjoncteur placé immédiatement en amont du défaut et par lui seul.

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Le choix suivant permet une sélectivité totale du point de vue des surcharges et des faibles courtscircuits.

En revanche, la sélectivité n'est que partielle pour les courts-circuits élevés. En effet pour des courtscircuits au point Z supérieurs à 500 A, les deux disjoncteurs B et C peuvent s'ouvrir.

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Aval \ Amont

NS100N-TM-D-63A

NS250L-TM-D-250A

C60N-C-25A

0,5 kA6

Sélectivité totale

NS100N-TM-D-63A

Sélectivité totale

Filiation: La filiation est une technique d'association qui permet d'utiliser le pouvoir de limitation des disjoncteurs, de façon à installer en aval des disjoncteurs à pouvoir de coupure réduit, afin de diminuer le coût de l'installation. Exemple: les 3 disjoncteurs A, B, C sont en série. Les courants de court - circuit présumés sont 80 kA en aval de A, 50 kA en aval de B, 24 kA en aval de C.

D'après le tableau suivant, on constate que le C60N seul, a un pouvoir de coupure de 10 kA. Son pouvoir de coupure augmente, si on l'associe à un NS100N (25 kA) ou à un NS250L (30 kA). Il possède donc un pouvoir de coupure de 30 kA (supérieur à 24 kA). Le NS100N seul, a un pouvoir de coupure insuffisant (25 kA), mais associé au NS250L, son pouvoir de coupure passe à 150 kA (supérieur à 50 kA).

Réseau 400v - 415v Amont

C60N

NSA160N

NS100N

NS160H

NS250L

10

30

25

70

150

25

25

30

30

NG125N

50

70

NS100N

70

150

PdC (kAeff) Aval Pdc (kAeff)

C60N

(filiation)

50

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2. Choix d'un contacteur

Le choix d'un contacteur est fonction de la nature et de la valeur de la tension du réseau, de la puissance installée, des caractéristiques de la charge, des exigences du service désiré. Définitions: Tension nominale d'emploi Ue : c'est la tension d'utilisation du contacteur. Courant nominal d'emploi Ie : c'est le courant d'utilisation du contacteur. Courant nominal thermique Ith : c'est la valeur du courant servant de base aux conditions d'échauffement du circuit principal. Le contacteur doit être capable de supporter Ith de façon permanente, les contacts principaux étant fermés, sans que l'échauffement des différentes parties ne dépasse les limites fixées. Pouvoir de coupure : c'est la valeur efficace du courant maximal que le contacteur peut couper, sans usure exagérée des contacts, ni émission excessive de flammes. Le pouvoir de coupure dépend de la tension du réseau. Plus cette tension est faible, plus le pouvoir de coupure est grand. Pouvoir de fermeture : c'est la valeur efficace du courant maximal que le contacteur peut établir, sans soudure des contacts. Robustesse mécanique : c'est le nombre de cycles de manœuvres (fermeture + ouverture), à vide (sans courant dans les pôles), susceptible d'être effectué par le contacteur, sans aucun entretien. Endurance électrique : c'est le nombre de manœuvres maximal que peut effectuer le contacteur. Ce nombre dépend du service désiré. Facteur de marche : c'est le rapport entre la durée de passage du courant et la durée d'un cycle de manœuvre. Catégories d'emploi : la catégorie d'emploi tient compte de la valeur des courants à établir et à couper lors des manœuvres en charge. Il y a 10 catégories d'emploi, 5 en courant continu et 5 en courant alternatif. Le courant alternatif est plus facile à couper du fait qu'il s'annule spontanément 100 fois par seconde.

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Catégories d'emploi Courant alternatif

Courant continu

Applications à la coupure du AC1

Récepteur résistif

AC2

Moteur à bagues calé

AC'2

Moteur à bagues lancé

AC3

Moteur à cage lancé

AC4

Moteur à cage calé

DC1

Récepteur résistif

DC2

Moteur shunt lancé

DC3

Moteur shunt calé

DC4

Moteur série lancé

DC5

Moteur série calé

3. Les jeux de barres Les jeux de barres sont calculés de façon à vérifier deux conditions : */ Pouvoir véhiculer le courant nominal souhaité sans induire un échauffement des barres entraînant une détérioration des isolants qui maintiennent les barres. Par exemple les barres peuvent être dimensionnées de façon qu’elles ne dépassent pas, en régime permanent une température de 110 C°, cette valeur étant entièrement dépendante de la nature des matériaux isolants en contact avec elles ; par exemple les supports. Le tableau de la fig. 10 donne pour une température ambiante de 50C°et 65C°quelques valeurs de températures de jeux de barres.

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*/ Pouvoir supporter un courant de court-circuit sans entraîner des déformations de barres notables, une rupture des supports isolants, un échauffement excessif. La deuxième condition correspond à un problème d'efforts électrodynamiques et peut être étudiée séparément ; par contre la première nécessite de connaître le niveau de fonctionnement de l’ensemble. En particulier il faut tenir compte de la température de l’air qui entoure les barres pour les dimensionner de façon précise et éviter qu’elles ne dépassent une température critique fonction principalement de la nature du matériau utilisé pour les supports. Ainsi, connaissant la température de l’air dans les différentes zones du tableau, on peut déterminer en fin de programme, la température des barres en fonction de leurs caractéristiques (dimensions, formes, dispositions...) et donc valider leur dimensionnement. Remarque : En ce qui concerne les calculs de flux thermique, on considère que les barres dissipent principalement la chaleur par convection et rayonnement avec l’air interne.

Figure 10 : Valeur thermiques relatives à quelques jeux de barres, d’une longueur de 1m, placés d’une ambiance donnée

Exemples de Tableaux électriques

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CHAPITRE 4. MACHINES ÉLECTRIQUES A bord en distingue trois types de machines électriques (Machine à courant continu, Machine Synchrone et Asynchrone pour les besoin suivants :

- Production de l’énergie électrique: Est établie par l’installation d’une alternateur (source de courant alternatif) ou d’une génératrice (source de courant continu) qui est entraînée par un moteur diesel ou tribune à gaze.

- Convertisseur de fréquence: Les Moteurs Asynchrones peuvent être utilisés comme des convertisseurs de fréquence

- Production de l’énergie mécanique : Par exemple : démarrage d’un moteur à combustible par un démarreurs (moteur à courant continue), les pompes à eau, les pompes submersibles, les pompes de pré graissages, etc.… (Moteur à courant alternatif)

1. AVARIE ET RÉPARATION DES MACHINES ÉLECTRIQUES Dans ce paragraphe, on va discuter les avaries principales avec ses origines dans les alternateurs (moteurs synchrones entraînés par des groupes électrogènes) qui présentent la source principale de l’énergie électrique à bord des unités navigantes et le disfonctionnement de ce dernier peut influer la disponibilité du navire.

ORIGINE ET ACTION A

AVARIE

ENTREPRENDRE La vitesse du moteur diesel est basse. Faire

La fréquence est basse.

augmenter le nombre de tour jusqu’à une valeur normalisée (par exemple 1500 t /mn pour 50Hz ou 1800 t /mn pour 60Hz).

Tension à la sortie de l’alternateur est

La vitesse du moteur diesel est basse ou

55

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ELECTRICITE DE BORD II

basse.

mauvais réglage au niveau du régulateur de tension. Augmenter la vitesse du moteur diesel ou faire varier la tension à l’aide des potentiomètres du régulateur de tension.

Disparition de la tension pendant le fonctionnement. Tension bonne à vide et trop basse en charge. Fumée, étincelles ou flammes sortant de l’alternateur.

Problème au niveau de l’excitatrice. A démonter l’excitatrice et à vérifier (le pont tournant est inclus). Diodes du pont tournant ou l’excitatrice défectueux. A démonter pour réparation ou changement. Court-circuit dans l’installation. A démonter l’alternateur et à rebobiner. - Manque ou inversement du flux rémanent. A amorcer à l’aide d’une pille ou d’une

Absence de tension à vide au

batterie d’accumulateur.

démarrage.

- Absence de la tension de référence au niveau du régulateur

Echauffement excessif du ou des

Roulements défectueux. A changer.

palier (plus que 80˚C). Vibration excessive. Echauffement excessif de la carcasse

Mauvais alignement de l’alternateur avec le moteur diesel. Mauvaise ventilation ou le GE est surchargé.

de l’alternateur (plus que 40˚C).

2. INSTALLATION, ENTRETIEN ET ESSAI DES MASCHINES ELECTRIQUES 1. INSTALLATION : L’installation des machines exige une collaboration étroite entre plusieurs disciplines telles que électrique, bâtiment, process et mécanique. Les considérations suivantes doivent être prises en compte lors de l’étude de l’installation des machines.

56

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

Emplacement : -

Il convient de choisir un emplacement proche du centre de la charge afin de réduire les chutes de tension et les pertes dans les câbles.

L’encombrement :

-

L’encombrement important doit être pris en compte lors des études de transport et d’installation. Dans le bâtiment recevant l’équipement, il faut prévoir l’espace nécessaire à l’entretien, y compris le démontage complet, et disposer du matériel de levage.

Accessibilité :

-

Le fabricant des machines devra indiquer tous les renseignements concernant les besoins d’espace et d’accessibilité.

2. ENTRETIEN

Les machines électriques se présentent aujourd’hui comme un élément solide qui n’a pas besoin de beaucoup d’entretien en comparant avec d’autre sorte de machines. Généralement, la tache la plus importante pendant l’entretien des machines électrique est la mesure d’isolement après chaque utilisation.

Cette mesure est comparée par la suite aux valeurs d’un « seuil

d’alerte » pour déterminer l’état de la machine. On distingue généralement deux sorts de mesures d’isolement : Mesure à chaud et à froid Il est procédé de ramenée les valeurs d’isolement mesurées à 25C° à l’aide du nomogramme à alignement. Ces deux mesures

de résistances d’isolement « machine chaude » et « machine froide » permet d’apprécier

l’importance de l’hygrométrie et, ainsi, l’état réel de l’isolation.

Ce procédé a pour avantage particulier de fournir

des valeurs successives mesurées de la résistance d’isolement, il doit être précisé chaque fois : -

« machine précédemment en service, ou chaud » ;

-

« machine précédemment hors service, ou froid ».

a. Particularités des mesures sur machines : 57

LV KALLEL AHMED

1.

ELECTRICITE DE BORD II

Au cour d’une mesure de résistance d’isolement à l’ohmmètre, si la position d’équilibre stable de

l’instrument est atteinte lentement, l’isolation doit être relativement propre et sèche ; si elle est atteinte rapidement et si la valeur indiquée est faible, il est fort probable que l’isolation est humide, encrassée et détériorée. 2.

Les machines dont les enroulements sont neufs et dont l’isolation a été rénovée peuvent avoir une

résistance d’isolement faible, due à la présence de solvant utilisé dans les vernis et non encore complètement évaporé. 3.

Les mesures sont à effectuer, autant que possible, entre le conducteur de l’enroulement et le métal du

circuit magnétique dans lequel il est placé. Cette règle est particulièrement valable pour les enroulements rotoriques pour lesquels il convient de s’affranchir de la résistance parasite due au film d’huile des paliers. La prise de masse de l’appareil de mesure sera alors placée sur le rotor lui-même. 4. Pour des enroulements polyphasés, il convient d’effectuer un ensemble de mesures : 

Entre chacune des phases et la masse ;



Entre phases.

Cette opération demeure cependant assujettie (soumet) aux facilités d’accès aux connexions, par exemple à celle du point neutre dans le cas d’une disposition « étoile ».

b. Mesures à chaud – Seuils d’alerte :

Générateurs de courant alternatif 

Enroulements statoriques

0,5 mégohm



Enroulements rotoriques avec

0,15 mégohm

excitation (lorsque les conducteurs sont accessibles) Générateurs de courant continu

0,2 mégohm

(ensemble) Moteurs à courant alternatif

0,2 mégohm

Moteurs à courant continu

0,1 mégohm

(ensemble)

58

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ELECTRICITE DE BORD II

c. Mesures à froid – Valeurs-limites : 3. Principe : 

Les mesures à froid s’entendent après un délai minimum de quatre heures suivant l’arrêt de la machine, de manière à obtenir l’équilibre avec la température ambiante. Les valeurs relevées sont ensuite ramenées à 250C en utilisant le nomogramme à alignement figurant en annexe A.



Ces mesures ne supposent à priori que des démontages restreints.



La température d’une machine froide est la température ambiante.

4. Valeurs-limites admissibles : Les valeurs-limites admissibles, qui déterminent la bonne aptitude au service des machines, sont données dans le tableau ci-dessous. Elles correspondent à des relevés ramenés à 250C et sont données pour trois situations : 

Avant nettoyage ;



Après nettoyage, à bord ;



Après visite en atelier.

Dans le tableau R représente une valeur de la résistance d’isolement égale à 1 000 ohms par volt de tension nominale de la machine ou de tension effective de la partie de machine considérée. R doit cependant être supérieure ou égale à 100 000 ohms, quelle que soit la tension de référence.

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ELECTRICITE DE BORD II

Valeurs limites de la résistance d'isolement ramenée à 25˚C Machines et parties de machines Avant nettoyage

Après nettoyage à bord

Après visite en atelier

Machines à courant alternatif * Enroulements statoriques :

R x 0,4

RX2

RX4

R X 0,2

RX1

RX2

balais en place

R X 0,3

RX1

RX2

* Induit seul, balais relevés

R X 0,5

R X 1,5

RX3

R X 0,5

R X 2,5

RX5

* Enroulements rotoriques (balais relevés) : des machines synchrones et des moteurs à induction Machines à courant continu * Circuit complet, induit + inducteur,

* Inducteurs seuls, série et parallèle ensemble, avec connexions et porte balais, balais relevés

* Inducteurs parallèles seuls, avec connexion et portes balais, balais relevés

RX2

RX5

d. Périodicité des mesures pour les machines électriques : Pour les appareils importants : -

machines génératrices ;

-

convertisseurs importants ;

-

moteurs particulièrement exposés ;

60

R X 10

LV KALLEL AHMED

-

ELECTRICITE DE BORD II

moteurs conditionnant la disponibilité du bâtiment, tels que : * auxiliaires vitaux des groupes propulsifs (pompes de graissage par exemple) ; * appareil à gouverner ; * guindeau.

Les mesures sont à effectuer : 

la veille de l’appareillage : à froid ;



chaque quinzaine : à chaud chaque fois que possible et, de toute façon, à froid ;



à l’arrivée au mouillage : pour les appareils nécessitant une surveillance particulière.

3. MAINTENANCE DES MOTEURS A COURANT CONTINU

a. Entretien général du moteur :

Il est conseillé d’effectuer une vérification périodique du moteur toutes les mille heures.

Boîte à bornes : 

Vérifier le serrage des bornes et dépoussiérer éventuellement la boîte à bornes avec un jet d’air comprimé.

Balais moteur : 

Les balais sont accessibles en dévissant le bouchon plastique étanche qui ferme la gaine du portebalai.



Au moment du contrôle, il est très important de replacer le balai dans sa gaine d’origine et dans le même sens.

S’assurer que : 

les balais coulissent librement dans leur gaine. Les essuyer avec un chiffon sec pour enlever éventuellement la poussière de charbon. Ne pas toucher à la surface frottante.



les shunts ne sont ni endommagés (fil recuit par un courant excessif) ni coupés.



les ressorts n’ont pas perdu de leur élasticité. Ce peut être le cas lorsque le shunt étant endommagé, le courant est passé par le ressort.



les balais ne sont pas cassés, écaillés ou brûlés à la suite d’un courant excessif (arête des surfacesfrottantes brûlées).



la longueur des balais est supérieure à 7 mm.

61

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ELECTRICITE DE BORD II



l’étrier du shunt assure un bon contact avec les parois de la gaine porte-balais.



Si les balais ne satisfont pas à ces conditions, il y a lieu de les remplacer par des balais neufs pré rodés de même qualité.



Avant remise en place des balais, on éliminera la poussière de charbon déposée par l’usure des balais en soufflant dans les gaines à l’aide d’un jet d’air comprimé sec.

Balais de la génératrice: Ces balais doivent assurer normalement un service sans entretien jusqu’à la révision générale de la machine. En cas de nécessité, les remplacer par des balais de mêmes dimensions et de même qualité préalablement soigneusement prérodés. Eviter de toucher avec les doigts la surface du collecteur.

Collecteur moteur : Vérifier que le collecteur est recouvert d’une patine de couleur uniforme. Ne pas détruire cette patine qui est indispensable au bon fonctionnement du moteur. Des traces de brûlures sur le collecteur sont l’indice d’une surcharge. Vérifier que le collecteur ne présente pas de rayures anormales. Si l’état du collecteur n’est pas satisfaisant, il y aura lieu de procéder à son diamantage (opération constructeur).

Roulements : Les roulements sont du type à déflecteurs graissés à vie. Un bruit anormal pendant la rotation nécessite l’examen des roulements. Après avoir retiré les balais et éventuellement alimenté le frein sous 24 volts, pour le débloquer (cas des moteurs équipés d’un frein) faire tourner le moteur à la main. La rotation doit s’effectuer point dur, ni bruit anormal. Dans le cas contraire, il y a lieu de procéder au remplacement des roulements.

Niveau des opérations de révision : Les opérations suivantes : - remplacement des balais, - remplacement des roulements,

62

librement sans

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ELECTRICITE DE BORD II

- réglage du frein (dans le cas des moteurs équipés d’un frein réglable), sont possibles au niveau de l’utilisateur. Les deux dernières nécessitent un démontage partiel ou total de la machine.

Par contre, les opérations suivantes : - rectification du collecteur, - remplacement du collecteur, - rebobinage de la machine, ne peuvent être effectuées que par un atelier spécialisé. Il est préférable de retourner la machine au constructeur avec une fiche d’avaries circonstanciée.

Démontage de la machine : - Retirer les balais de la génératrice tachymétrique et du moteur avec précaution en repérant leur position dans la gaine et leurs gaines respectives. - Déposer le frein (dans le cas du moteur frein). - Retirer le flasque porte-balais de la génératrice tachymétrique. - Dévisser les vis qui fixent sur la carcasse le flasque porte-balais du moteur et le flasque bride. - Déboîter le flasque bride à l’aide d’un maillet en bois. Il peut rester temporairement sur son roulement. - Retirer l’induit du moteur du côté arbre de travail, en exerçant une traction parallèle de l’axe. Cette traction peut être relativement importante en raison de l’attraction magnétique et il est préférable d’immobiliser la carcasse. - Eviter les chocs sur les aimants. Ces chocs importants peuvent écailler les aimants et laisser dans l’entrefer des éclats qui ensuite, risquent de détériorer l’induit pendant sa rotation. - Eviter de faire porter le collecteur sur une partie métallique quelconque (aimant ou bord de c carcasse). - L’induit déposé, retirer le flasque bride après avoir enlevé la clavette de l’arbre, en exerçant une traction parallèle à l’axe. - Retirer le flasque porte-balais du moteur, repérer soigneusement sa position par rapport à la carcasse par un trait de repère. - Déconnecter sur la boîte à bornes les câbles du moteur en les repérant soigneusement et éventuellement les câbles du protecteur thermique. - Déboîter le flasque porte-balais à l’aide d’un maillet en bois. - Retirer les roulements avec un arrache roulement, si nécessaire. Dans le cas contraire, protéger le roulement contre toute introduction de corps étranger en l’enveloppant soigneusement dans du papier.

Remontage de la machine :

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ELECTRICITE DE BORD II

- Au préalable, souffler énergiquement la carcasse pour éliminer la poussière de charbon et éviter de laisser dans l’entrefer des éclats de ferrite qui pourraient ensuite endommager l’induit. Souffler également le flasque porte-balais. - Monter le flasque bride sur son roulement avec ses vis en place. - Introduire avec précaution l’induit dans la carcasse, en évitant de porter sur les aimants et en préservant le collecteur de tout choc. L’attraction magnétique étant importante, il y a lieu d’immobiliser la carcasse. - Faire entrer le roulement côté collecteur dans son logement, emmancher le flasque bride sur la carcasse à l’aide d’un maillet en bois. - Fixer les deux flasques sur la carcasse en serrant les vis. S’assurer que l’induit tourne librement à la main sans contrainte. - Remonter le flasque porte-balais sur la carcasse à l’aide d’un maillet en bois et calé suivant le repère effectué avant démontage, en prenant soin de rétablir correctement sur la boîte à bornes les connexions du moteur et du protecteur thermique et éventuellement celles du flasque de la génératrice. 4. Essai des alternateurs

Dans l’essai des alternateurs on doit contrôler le bon fonctionnement du: -

régulateur de tension

-

et du régulateur de vitesse

a. Le régulateur de tension Le régulateur de tension doit assurer : -

La constance de la tension : ±3%

-

La constance de la fréquence : ±2%

-

La stabilité des couplages.

-

La répartition des puissances actives et réactives.

En fonctionnement autonome La régulation de tension d’un alternateur doit corriger l’effet des variations de vitesse ainsi que la réaction d’induit, celle-ci étant fonction du facteur de puissance. Le principe général est le suivant : Un élément détecteur mesure la tension de sortie, qui est comparée à une tension de référence ; l’écart, ou le signal d’erreur, agit pour régler le courant d’excitation de l’excitatrice, jusqu’à ramener l’écart détecté à une faible valeur.

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ELECTRICITE DE BORD II

En fonctionnement couplé Il faut assurer aussi une répartition correcte des puissances réactives ; à défaut, on risque une surintensité sans qu’il y ait surcharge active. Ils doivent donc : 1.

En marche autonome :

-

Maintenir U= Cte ± ε

-

Réagir rapidement

En fonctionnement couplé : -

Répartir l’énergie réactive proportionnellement aux puissances actives, les facteurs de puissance

individuels devant en principe être égaux au facteur de puissance du réseau.

Conclusion : Entre groupes couplés, la répartition des charges est assurée par -

Les régulateurs de vitesse pour les puissances actives.

-

Les régulateurs de tension pour les puissances réactives.

b.

Régulateur de vitesse :

Un régulateur de vitesse doit avoir :  En régime établit : -

La précision (sensibilité, fidélité).

-

Le statisme minimal compatible avec la stabilité de réglage.

-

Linéarité de la caractéristique.

 En régime variable : -

La rapidité de réponse.

-

La rapidité d’amortissement des oscillations.

-

La stabilité.

Vitesses normalisées des groupes électrogènes (f= n/p): 1.

En 60 Hz :

3600 ; 1800 ; 1200 ; 900 ; 720 ; 600 t / mn.

2. En 50 Hz :

3000 ; 1500 ; 1000

t / mn.

3. En 400 Hz :

24000 ; 12000 ; 8000

t / mn.

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CHAPITRE 5. NAVAL

ELECTRICITE DE BORD II

LES CÂBLES ELECTRIQUES À USAGE

I. COMPOSITION D’UN CABLE ELECTRIQUE Définition

Un câble électrique est constitue d’une partie métallique permettant le transport du courant appelée âme conductrice et d’une ou plusieurs couches concentriques de matériaux permettant l’isolement ou la protection mécanique.

Conducteur Un conducteur est l'appellation de l’ensemble constitue d'une âme conductrice et d’une enveloppe isolante.

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LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

Câble unipolaire. Un câble unipolaire définit un conducteur possédant un revêtement extérieur.

Câble multipolaire. Un multipolaire définit l'association de plusieurs conducteurs isolés les uns des autres mais mécaniquement solidaires. L âme conductrice peut être rigide (massive) ou souple (câblée), elle est définit par sa classe et sa résistance linéique. L écran monté sur l âme permet de créer une surface équipotentielle interdisant les effets de concentration du champ électrique sur l âme.

L écran monté sur l enveloppe isolante permet la mise a la terre du câble lors des défauts, l'écoulement des courants capacitifs et de cours circuit. La gaine d'étanchéité permet la protection du câble contre la pénétration de l'eau ou de liquides, une gaine est toujours protégée par une armure. L armure permet la protection mécanique des câbles contre les chocs. La gaine de protection protège l'ensemble des constituants du câble contre les agressions du milieu extérieur.

Caractéristiques :

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ELECTRICITE DE BORD II

a) Parties conductrices Elles concernent l'âme du conducteur ou du câble. Cette âme doit être très bonne conductrice de l'électricité pour limiter au maximum les pertes par effet Joule lors du transport de l'énergie, d'où l'utilisation du cuivre, ou de l'aluminium qui ont une résistivité très faible. 

L’âme et dite massive lorsqu’elle est constituée d’un conducteur (fil) unique. Utilisé pour les installation fixes.



L’âme est dite multibrin lorsqu’elle est formée de plusieurs brins assemblés en torons. Utilisé pour les parties mobiles des installations fixe. (machine à laver, radio, chantier…).



du cuivre : = 17,24 . mm²/ km à 20 °C



de l'aluminium :  = 28,26 . mm²/ km à 20 °C

résistance d'un

l : longueur du conducteur en Km

conducteur :

s : section du conducteur en mm²  : résistivité du conducteur en . mm²/ Km

c) Parties isolantes : Elles doivent protéger les conducteurs contre la présence d’eau, de poussières, les chics mécaniques et la chaleur. Elles doivent avoir une résistivité très grande (isolant), on emploie : Le PVC (polychlorure de vinyl) ou le polyéthylène Le caoutchouc butyle vulcanisé (PRC) Les isolants utilisés sont caractérisés par leur tension nominale d'isolement. La tension nominale du câble doit être au moins égale à la tension nominale de l'installation. En basse tension on distingue différentes tensions nominales de câbles : 250V, 500V, 750V ou 1000V.

c) Enveloppe ou Gaine isolante : Les caractéristiques mécaniques de l'enveloppe isolante ne sont pas toujours suffisantes pour protéger le

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LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

câble des influences externes. On est conduit à recouvrir l'enveloppe isolante par une gaine de protection qui doit présenter des caractéristiques : Mécaniques (résistance à la traction, à la torsion, la flexion et aux chocs) ; Physiques (résistance à la chaleur, au froid, à l'humidité, au feu) ; Chimiques (résistance à la corrosion au vieillissement). On emploie des enveloppes en matériaux synthétiques (PVC) ou métalliques (feuillard d'acier, d'aluminium ou plomb). La température maximale de fonctionnement pour les isolants est donnée par les normes NBN. Polychlorure de vinyle : 70 °C Polyéthylène réticulé : 90 °C

Identification et repérage :

Le repérage des conducteurs par leur couleur est impératif pour l’installateur électricien, il peut ainsi vérifier la polarité des conducteurs avant toute intervention. Bleu pour le conducteur neutre (dans le cas d’une alimentation en 400V+N) Vert / Jaune pour le conducteur de protection électrique Les conducteurs de phase peuvent être repérés par n'importe quelle couleur sauf Vert/Jaune, Vert, Jaune, Bleu Remarques : L'identification des conducteurs par leur couleur ne doit être considérée que comme une présomption. Il est toujours nécessaire de vérifier la polarité des conducteurs avant toute intervention. La couleur bleue peut être utilisée pour un conducteur de phase si le neutre n'est pas distribué. Marque de conformité. CEBEC = Comité Electrotechnique Belge.

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LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

Pour les fils et les câbles isolés, la marque de conformité est constituée : Soit de 2 fils blanc tendu parallèlement au conducteur sous la tresse ou gaine extérieur. Ils sont accompagnés d’un ou plusieurs fils colorés qui constituent le signe distinctif du fabricant. Soit de la mention CEBEC précédée d’un triangle et suivie du numéro distinctif du fabricant, gravée ou moulée dans la gaine extérieur. Appellations selon NBN C.32.123 et 131 C.32.124 et 132. La première lettre du sigle désigne la nature de l’enveloppe isolant en contact direct avec le conducteur.

C=Caoutchouc ex : C.T.L.B V+Vinyle

ex : V.O.B

Le B final indique un type ou câble normalisé Belge. Les lettres intérieures ou extérieures du sigle : O=isolant Ordinaire. Ex : V O.B R=isolant Renforcé. Ex : C.R.V.B (plus en fabrication) T=Transportable (pour les appareils mobiles, câble souple). Ex : V.T.M.B L=isolation Légère. Ex : V.T.L.B M=isolation Moyenne. Ex : C.T.M.B F= isolation Forte (F en 3ème lettre). Ex : C.T.F.B F=Feuillard (F en 2ème lettre). Ex : V.F.V.B. X.F.V.B Su=suspension. Cordelette intérieur de suspension, non métallique. Ex : C.Su.B N=Néoprène (caoutchouc synthétique). Ex : C.T.M.B/N

V=devant le B=gaine en Vinyle. Ex : V.F.V.B X.F.V.B X.V.B G=Gaine (extérieur visile). Ex : V.G.V.B S=souple. Ex : V.O.B.S. St=souple et étamé. Ex : V.O.B.St. m ou p=méplat ou plat. Ex : V.T.L.m.B

V.V.B.

Appellations européennes. En vue d’employer dans tous les pays du Marché Commun la même dénomination pour le même type de fil, il a été décidé une harmonisation dans les fils électriques. Cette nouvelle dénomination est composée d’une série de lettre et chiffres qui ont tous une signification Symboles et pose Symboles H A

1-Lettre du type de câble Modèle harmonisé. Modèle national reconnu par la CENELEC

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LV KALLEL AHMED

N

ELECTRICITE DE BORD II

Modèle national non reconnu par la CENELEC 2-Chiffre de la tension d’emploi.

.01 .03 .05 .07 .1 .3 .6

100/100V. 300/300V. 300/500V. 450/750V. 0,6/1KV. 1,7/3KV. 3,5/6KV. 3-Isolation conducteur et gaine

B E N R S V V2 V3 X

Ethylène Propylène Caoutchouc. Polyéthylène. Polychloroprène. Caoutchouc naturel. Caoutchouc au silicone. PVC à 70°C. PVC à 90°C. PVC à 105°C. Polyéthylène façonné.

4-construction spécial. H H2 F H K R S U

Câble plat à disjoindre. Câble plat non séparable. 5-forme et type de conducteur. Conducteur souple classe 5 CEI 228. conducteur souple classe 6 CEI 228. conducteur souple pour installations fixes. conducteur fixe à fils torsadés cylindriques. conducteur fixe à fils torsadés et contour sectoriel. conducteur fixe à fil massif et cylindrique.

CENELEC= (Comité Européen de Normalisation en ELECtronique et en électrotechnique)

CENELEC= (Comité Européen de Normalisation en ELECtronique et en électrotechnique)

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LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

Tableau d’harmonisation européenne avec indication des dénominations antérieures.

Ancienne

Nouvelle

Ancienne

Nouvelle

dénomination

dénomination

dénomination

dénomination

VOB

H 07 V-U

VVB ou XVB

inchangée

VOBs

H 07 V-K

VFVB

VFVB-F2

VOBst

H 07 V-U

VHVB

inchangée

VTB

H 05 V-K

CRVB

Supprimé

VTBs & st

H 05 V-K

CSuB

H 03 RT-F

VTLmB

H 03 VH-H

CTLB

H 05 RR-F

VTLB

H 03 VV-F

CTMB-N

H 07 RN-F > 6mm

VTLBp

H 03 VVH2-F

CTFB-N

H 07 RN-F < 6mm

VTMB

H 05 VV-F

CTSB-N

inchangée

VGVB

inchangée

Indication du nombre de conducteurs sur les câbles. 1. si le câble possède un conducteur de terre. Sur la plupart des câbles, on signale la présence d’un conducteur de terre par la lettre G. (en anglais, Ground=le sol, le terrain). Ex : V.T.M.B 3G2,5mm² = 3 conducteurs au total, de 2,5mm² de section, dont un des conducteurs est réservé exclusivement à la mise à la terre. (jaune/vert).

On signale aussi le conducteur de protection en ajoutant la section de celui-ci au nombre de conducteurs d’énergie. Ex : X.V.B2x2,5+2,5mm² = 2 conducteurs d’énergie + 1 conducteur de protection. Les 3 conducteurs ont la même section. X.V.B3x2,5mm² = 3 conducteurs d’énergie.

Section des conducteurs. Elle exprime l’aire (surface) de la section droite du conducteur. En général, les conducteurs sont cylindriques.

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LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

- pour les circuits d’éclairage : 1,5mm² ( = 1,382mm). - pour les circuits de prises de courant : 2,5mm² ( = 1,784mm²). - pour les circuits mixtes (éclairage + prises) : 2,5mm² ( = 1,784mm²).

Sections standardisées. 0,5 – 0,7 – 1 – 1,5 – 2,5 – 4 – 6 – 10 – 16 – 25 – 35 …

Intensité admissible par les câbles : Les fabricants de câble donnent les intensités que peuvent transporter les câbles qu'ils fabriquent tout en conservant un échauffement normal du câble.

Ainsi, les tableaux suivant donnent les sections à utiliser en fonction des longueurs, des tensions, et des intensités à transporter pour une chute de tension de 3 % (monophasé) et 5 % (triphasé).

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LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

74

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

II. CALCULE DE LA SECTION DU CABLE : La canalisation en générale doit : - véhiculer le courant maximal d'emploi et ses pointes transitoires normales - ne pas générer des chutes de tension supérieures aux valeurs admissibles. Le dispositif de protection doit : - protéger la canalisation contre toutes les surintensités jusqu'au courant de court-circuit - assurer la protection des personnes contre les contacts indirects. Le logigramme de la figure ci-dessous résume le principe de la méthode qui peut être décrite par les étapes suivantes : 1ère étape : - connaissant la puissance d'utilisation, on détermine le courant maximal d'emploi IB et on en déduit le courant assigné In du dispositif de protection - on calcule le courant de court-circuit maximal Icc à l'origine du circuit et on en déduit le pouvoir de coupure PdC du dispositif de protection. 2ème étape :

- selon les conditions d'installation (mode de pose, température ambiante, ...), on détermine le facteur global de correction K - en fonction de In et K, on choisit la section adéquate du conducteur.

3ème étape :

- vérification de la chute de tension maximale - vérification de la tenue des conducteurs à la contrainte thermique en cas de court-circuit - pour les schémas TN et IT, vérification de la longueur maximale relative à la protection des personnes contre les contacts indirects. La section du conducteur satisfaisant toutes ces conditions est alors retenue.

75

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

Lettre de sélection: type de conducteurs

conducteurs et câbles multiconducteurs

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 ou plafond 76

lettre

B

C

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ELECTRICITE DE BORD II

câbles multiconducteurs câbles monoconducteurs

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

E

F

Facteurs de correction K1 et K4 (influence du mode de pose):

K1 lettre

cas d'installation câbles dans profilés encastrés directement dans matériaux thermiquement isolants conduit encastrés dans des matériaux thermiquement isolants B,C câbles multiconducteurs vides de construction et caniveaux C pose sous plafond B,C,E,F autres cas

K1 0,70 0,77 0,90 0,95 0,95 1,00

K4 cas d'installation K4 pose sous fourreaux, conduits ou profilés 0,8 autres cas 1,0

Facteurs de correction K2 et K5 (influence mutuelle des circuits):

K2 lettre B,C C

disposition des câbles jointifs encastrés ou noyés dans parois simple couche sur murs ou planchers ou tablettes

nombre de circuits ou de câbles multiconducteurs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20 1

0,8 0,7 0,65 0,6 0,57 0,54 0,52 0,5 0,45 0,41 0,38

1 0,85 0,79 0,75 0,73 0,72 0,72 0,71 0,7 0,7 77

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

non perforées simple couche au plafond 0,95 0,81 0,72 0,68 0,66 0,64 0,63 0,62 0,61 0,61 simple couche sur tablettes horizontales perforées ou tablettes verticales simple couche sur échelles ou corbeaux

E,F

1 0,88 0,82 0,77 0,75 0,73 0,73 0,72 0,72 0,72

1 0,87 0,82 0,8 0,8 0,79 0,79 0,78 0,78 0,78

K5 nombre de circuits K5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57 0,54 0,52 0,50 0,45 0,41 0,38

Lorsque les câbles sont disposés en plusieurs couches, il faut appliquer en plus un facteur de correction: 2 3 4 5 0,80 0,73 0,70 0,70

nombre de couches facteur de correction

Facteurs de correction K3 et K7 (influence de la température):

K3 température ambiante (°C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

isolation polyéthylène réticulé (PR) élastomère (caoutchouc) polychlorure de vinyle (PVC) butyle,éthylène, propylène (EPR) 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

1,15 1,12 1,08 1,04 1,00 0,96 0,91 0,87 0,82

0,61

0,76

78

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

60

0,50

0,71

K7 température du sol (°C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

isolation polyéthylène réticulé (PR) polychlorure de vinyle (PVC) éthylène propylène (EPR) 1,10 1,07 1,05 1,04 1,00 1,00 0,95 0,96 0,89 0,93 0,84 0,89 0,77 0,85 0,71 0,80 0,63 0,76 0,55 0,71 0,45 0,65

Facteurs de correction K6 (influence de la nature du sol):

K6 nature du sol très humide humide normal sec très sec

79

K6 1,21 1,13 1,05 1,00 0,86

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

Détermination de la section minimale d'une canalisation non enterrée: isolant et nombre de conducteurs chargés (3 ou 2) caoutchouc ou PVC butyle ou PR ou éthylène PR

Iz' lettre

B PVC3 PVC2 C

PR3

PVC3

PR2

PVC2 PR3

PR2

de E sélection

PVC3

F

PVC3

1,5 15,5

section cuivre (mm²)

section

PVC2 PR3

PR2

PVC2 PR3

PR2

17,5

18,5

19,5

22

23

24

26

2,5

21

24

25

27

30

31

33

36

4

28

32

34

36

40

42

45

49

6

36

41

43

48

51

54

58

63

10

50

57

60

63

70

75

80

86

16

68

76

80

85

94

100

107 115

25 35 50 70 95 120

89 110 134 171 207 239

96 119 144 184 223 259

101 126 153 196 238 276

112 138 168 213 258 299

119 147 179 229 278 322

127 158 192 246 298 346

138 169 207 268 328 382

150

299

319

344

371

395

441 473 504

185

341

364

392

424

450

506 542 575

240

403

430

461

500

538

599 641 679

300

464

497

530

576

621

693 741 783

400

656

754

825

940

500

749

868

946

1083

630

855

1005 1088

1254

2,5 16,5 4

22

149 185 225 289 352 410

18,5

19,5

21

23

25

26

28

25

26

28

31

33

35

38

80

161 200 242 310 377 437

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

aluminium 6

28

32

33

36

39

43

45

49

10

39

44

46

49

54

59

62

67

16

53

59

61

66

73

79

84

91

25 35 50 70 95 120

70 86 104 133 161 186

73 90 110 140 170 197

78 96 117 150 183 212

83 103 125 160 195 226

90 112 136 174 211 245

98 122 149 192 235 273

101 126 154 198 241 280

108 135 164 211 257 300

150

227

245

261

283

316

324 346 389

185

259

280

298

323

363

371 397 447

240

305

330

352

382

430

439 470 530

300

351

381

406

440

497

508 543 613

400

526

600

663

740

500

610

694

770

856

630

711

808

899

996

(mm²)

121 150 184 237 289 337

Détermination de la section minimale d'une canalisation enterrée:

Iz' SECTION CUIVRE (mm²)

1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

Isolant et nombre de conducteurs chargés Caoutchouc ou PVC Butyle ou PR ou éthylène PR 3 conducteurs 2 conducteurs 3 conducteurs 2 conducteurs 26 32 31 37 34 42 41 48 44 54 53 63 56 67 66 80 74 90 87 104 96 116 113 136 123 148 144 173 147 178 174 208 174 211 206 247 216 261 254 304 256 308 301 360 290 351 343 410 81

LV KALLEL AHMED

SECTION ALUMINIUM (mm²)

ELECTRICITE DE BORD II

150 185 240 300 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300

328 367 424 480 57 74 94 114 134 167 197 224 254 285 328 371

397 445 514 581 68 88 114 137 161 200 237 270 304 343 396 447

Exemple :

82

387 434 501 565 67 87 111 134 160 197 234 266 300 337 388 440

463 518 598 677 80 104 133 160 188 233 275 314 359 398 458 520

LV KALLEL AHMED

ELECTRICITE DE BORD II

SECTION DU CONDUCTEUR DE PROTECTION Section du conducteur de phase Section du conducteur de protection SPE SPH SPH