Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans 9MC04 CMI Electromécanique La solution aux questions de sécurité.

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1 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans 9MC04 CMI Electromécanique La solution aux questions de sécurité

2 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Les problématiques de la sécurité Sécurité des personnes –NFC15-100 Sécurité des matériels –Vis-à-vis de l’intensité –Vis-à-vis des intempéries (foudre essentiellement) –Ressources diverses normes et mémotech electrotechnique F7199 BU

3 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des personnes contraintes sociétales CNAM,INRS, normes continuité de service et situation de l’application Personnel à sécuriser personnel sécurisé poly 7ME01 matériel normé, memotech TT,TN, ITelectrotechnique Choisir un schéma de liaison à la terre et ses protections associées : Isoler et disjoncter

4 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Choix du schéma de protection : isoler Principe : rendre impossible les contacts directs avec les pièces sous tensions dangereuses > TBT Les pièces sous tension sont protégées par des enveloppes(armoires métalliques reliées au potentiel de terre. Il faut couper l’accès à la tension on dit sectionner : l’organe de coupure s’appelle un sectionneur Ses missions: 1/ Action manuelle résultant d’une volonté délibérée de se protéger 2/ Couper l’alimentation sans courant pour isoler la partie aval de l’installation: Exemple un sectionneur est obligatoire sur un toit pourvu de capteurs solaires de manière à protéger les intervenants en toiture : couvreur pompier car on ne peut pas sectionner le soleil. Ce sectionnement intervient au plus près des panneaux. Il s’agit donc d’un appareil manuel dont le pouvoir de coupure en courant est faible: PdC Il doit biensur supporter le courant nominal de l’installation mais est dans l’incapacité d’ouvrir le circuit. Si son pouvoir de coupure est de l’ordre du courant nominal il s’agit alors d’un interrupteur Ces 2 pôles supportent le passage du courant nominal mais ne peuvent pas le couper

5 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Choix du schéma de protection : le sectionneur Les critères de choix –La tension de service –Le courant nominal(efficace) de l’application sectionnée –Le nbre de pôles –Déclassement à prévoir suivant la température et l’altitude Que se passe-t-il avec un utilisateur incompétent? Il ouvre le sectionneur machine opérante : il faut le prévoir Une option: le contact de précoupure Il y a toujours un organe de coupure apte à couper le courant nominal (relais de puissance appelé contacteur il possède un Pdc adapté ) Il est commandé par un solénoïde actif sur la marche. On peut introduire un contact arrêt dans cette commande en provenance du sectionneur qui s’ouvre avant les pôles sectionnés d’où le nom contact de précoupure. Levier 3 pôles Exemple le sectionneur tripolaire

6 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Choix du schéma de protection: disjoncter contraintes continuité de service et situation Les principes – TT TN mise à la terre des masses, les défauts provoquent l’apparition de courant masse vers terre qui sont détectés par un DDR dont le seuil de déclenchement est calé sur le courant maximal tolérable physiologiquenent (30mA) –L’IT est fondé sur la règle du pont diviseur en plaçant en série avec l’humain potentiellement en danger une forte résistance entre neutre et mterre qui rend la division de tension inoffensive. Le meilleur en continuité de service : IT il est fait pour 1 er défaut sans interruption Le plus mauvais sur sites extérieurs en présence d’orage : IT les poussières la pluie réduisent l’effet protecteur de la résistance forte en série entre le neutre et la terre car elles apparaissent en parallèle. Compromis le TNS permet l’accès aux tensions simples et composées sur un site, déconseillé sur les sites de grandes longuers (cas de la ferme) il retrouve son efficacité avec l’introduction non obligatoire à priori de disjoncteurs différentiels. Le disjoncteur différentiel DDR 2 filsune boucle de mesure de la somme des courants commande de l’ouverture 2 pôles de coupure

7 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Le DDR Sa fonction ouvrir sur défaut de courant I n : HS(6;12;30 mA) MS(100;300;500mA) autres 3;5;…A Il peut couper des courants de court-circuit. Il possède un fort pouvoir de coupure c’est la valeur maximale du courant que ses pôles peuvent couper sans destruction exemple PdC 10KA Règle le PdC doit être supérieur au courant de court-circuit présumé(calculable en supposant le court-circuit derrière la disjoncteur) Exemple générateur amont de 400v avec un impédance de Thévenin RL série en amont du disjoncteur. R=ρl/S et L de 1μH/m Application en continu 400v 20m de câble de 2.5mm 2 en cuivre 1.8.10 -8 Ω.m Calcul du courant présumé de court-circuit symétrique dans le cas d’une asymétrie * 2.

8 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité L’objectif : rendre impossible les incendies en éliminant les situations d’échauffement excessif. Les échauffements proviennent de l’effet Joule donc des I RMS consommés en aval de la coupure La norme NFC15-100 distingue les surcharges des courts-circuits qui sont des surcharges violentes –Les surcharges peuvent être supportées sans disjonction pour un délais prévu : exemple du démarrage en direct de MAS –Les surcharges doivent être éliminées quand elles augmentent l’énergie Joule donc au bout d’un temps –Les courts-circuits doivent être éliminés le plus rapidement possible et cela d’autant plus que la valeur du courant du court-circuit est élevé. –Il faut s’assurer que l’organe de coupure possède le PdC supérieur au courant de court-circuit présumé sinon il y a destruction de l’organe de coupure PdC > I ccp exemples de PdC 10,20, 50KA le courant présumé de court-circuit résulte d’un calcul sur un modèle électrique du schéma dans la situation la pire du court-circuit directement en sortie de l’élément de coupure. Protéger automatiquement contre les surcharges et courts-circuits suivant t(I) Appareil à protéger Appareil protégé I ccp du circuit et nature des chargesContraintes d’utilisation : dem, cycle température ambiante t(I) Effets physiques magnétiques thermiques Contacteur disjoncteur fusibles

9 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité la caractéristique de fonctionnement t(I) Elle spécifie l’exigence de la protection: Le temps maximal d’action de la coupure en fonction de l’intensité à laquelle l’organe de coupure est soumis en coordonnées logarithmiques décimales. Les courbes de déclenchement des matériels de coupure doivent se situer en dessous de cette spécification. t 10 2 s 10s 1s Protection contre les surcharges Protection contre les courts-circuits 1 10 10 2 10 3 I/In (A) Il n’y a pas d’organe de coupure universel qui puisse couper en attendant et couper rapidement donc il faut les associer Parmi lesquels Les fusibles, les disjoncteurs sensibles en surcharge et les disjoncteurs sensibles en courant élevés rapides

10 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité: les surcharges Objectifs : ouvrir déclencher sur des intensités supérieures aux valeurs nominales mais au bout d’un temps qui dépend de la charge protégée à inertie thermique propre. Le principe : L’inertie thermique est une propriété de la charge: –1/Le câblage que l’on souhaite protéger –2/ Le moteur que l’on veut commander –3/ Le composant électronique : PV, le thyristor la diode Etcc Le critère : la contrainte thermique en A 2 S notée A –Cette caractéristique provient du calcul de l’énergie dissipée dans une résistance qui est à la base du calcul des pertes tf est le temps mis pour ouvrir La protection de la charge est assurée si A coupure < A de la charge La matérialisation cas 1/ et 2/ seulement : le relais thermique Une cellule de type bilame chauffée par le courant réel assure la commande d’un relais puissance apte à couper l’intensité de manière mécanique. La matérialisation de la coupure : Ces pôles comportent des contacts mécaniques conçus pour supporter des arcs provenant de l’énergie stockée dans la self série de la charge et les couper dans une chambre de coupure. (problématique de la coupure d’arcs) Cas des disjoncteurs et des contacteurs grande permet d’attendre un peu avant de couper.

11 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité: surcharges :le relais thermique 1/ Définitions –Le contacteur peut établir couper et conduire le courant nominal c’est l’organe type de commande à distance des parties dites de puissance. C’est un relais de puissance 2/ Schémas et apparences bobine de commande 3/ l’association à la protection thermique 4/ Réglage de l’intensité nominale RT »Attention au pouvoir de coupure Pdc à respecter Pôles protégés de coupure

12 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité: court-circuit : le relais magnétique 1/Objectifs : ouvrir déclencher sur des intensités supérieures aux valeurs nominales le plus rapidement possible sans contrainte thermique à partir d’une valeur précise de l’intensité. La matérialisation de la coupure : association à des contacteurs et des disjoncteurs 2/ Schémas et apparences 3/ Fonction réglage Peut être associé à un contacteur ou intégré à un disjoncteur pôle de mesure

13 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité disjoncteurs 1/ Définition: C’est un appareil de coupure automatique sur plusieurs critères Les surcharges par son capteur thermique et sur les courts-circuits par son déclencheur magnétique Il est également interrupteur par un levier manuel accessible On peut lui associer un DDR donc coup sur défaut différentiel on assure ainsi la protection des personnes. 2/ 3 Fonctions, apparence et schéma: chambre de coupure 3/ critères : Pdc intensité permanente et admissible plusieurs sensibilités de la partie RT dans l’ordre du plus au moins B,C,D,AM

14 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité 5 fonctions en une : appareil intégré 1/ Fonctions réalisées Il intégre suivant le cas plusieurs fonctions parmi : F1 sectionneur F2disjoncteur thermique et magnétique F3contacteur arrêt d’urgence. Il obéit aux mêmes critères de choix pour chaque fonction que les appareils séparés : économie de main d’œuvre de câblage 2/ Schéma et apparence F1 F2F3

15 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité la famille des fusibles 1/ Fonctions La protection ultime nécessaire contre les courts-circuits Dangereux sur les faibles surcharges pas de coupure nette et échauffement important cause des incendies Souvent placés dans le sectionneur Le choix obéit à la contrainte thermique évoquée plus haut En coupant le courant sur la première demi période du secteur ils limitent la contrainte thermique du circuit donc la valeur du court-circuit. 2/ Adaptés aux différentes charges les circuits et câblage notés GL usage général les moteurs et transformateurs AM plus lent et plus totérant sur les surcharges Accompagnement moteur les semi-conducteurs de type diode et thyristor appelé ultra-rapide et HPC les cellules photovoltaïques type PV Il n’y a pas de fusible efficace pour les transistors de tout type.

16 Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans Sécurité des matériels vis à vis de l’intensité coordination Application au projet MC solar 2012