Nature Humaine (amocalypse)
Bâtiment>Électricité
Première version: 2004-06-05
Dernière version: 2013-08-10
Avant toute chose, l'électricité est très dangereuse, je vous laisse regarder ici les bases de la sécurité personnelle en électricité.
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Les problèmes électriques représentent la majorité des cas d'incendie. Ils sont aussi source d'électrocutions (mortelles par définition). Chaque cas est analysé, les défauts rencontrés permettent de faire évoluer les normes pour toujours plus de sécurité. C'est pourquoi il faut toujours se référer à la dernière norme en vigueur.
L'électricité dans une maison est généralement du courant alternatif monophasé, c'est à dire qu'il y a 2 fils (on parle de conducteurs) pour conduire le courant, un conducteur de phase et un conducteur de neutre. Dans le courant alternatif, les électron vont dans un sens puis dans l'autre, ces aller et retours se produisant 50 fois par seconde (dans un réseau 50 Hz). Si on regarde la tension d'un tel courant, elle oscille entre +230 V et -230V.
Le courant est généré par un alternateur distant, alternateur actionné par une éolienne, une turbine hydraulique, une turbine à vapeur d'une centrale, la vapeur provenant d'un réacteur nucléaire, des gaz d'échappement d'une turbine à cycle combiné, d'une chaudière solaire, de la combustion de charbon, etc. Elle peut aussi venir d'un onduleur derrière des panneaux photovoltaïque. Cet alternateur est triphasé (meilleur rendement que monophasé, besoin de 3 conducteurs de phase uniquement) et émet sur 3 conducteurs en haute tension, avant que les transformateurs locaux ne transforment ce triphasé en monophasé (les 2 cables qui arrivent chez vous).
Pour la petite histoire le monophasé provient d'une des 3 phases d'arrivée et du neutre, créé à partir du point milieu du transformateur (connexion entre les 3 phases après passage dans les bobinages, la somme des tensions d'un système triphasé équilibré étant nulle).
L'altternateur joue le rôle de la pompe qui fait circuler le courant. Si le neutre n'était pas relié à la terre à chaque transformateur, on pourrait toucher la phase (une seule à la fois) sans qu'un courant puisse circuler (c'est d'ailleurs le cas pour les systèmes isolés, dits de neutres isolés ou de tension flottante) car on ne touche pas l'autre cable relié à la pompe. Mais on ne pourrait se protéger de la foudre ni détecter les courants de fuite entre masse et neutre.
Le fil de neutre sert à établir la tension de base de 0V autour de
laquelle oscille la tension. Il permet de prendre les électrons générés par
une phase dans sa partie négative et de les restituer lorsque celle-ci est
dans sa partie positive. En gros, un coup c'est un moins, un coup c'est un
plus.
Le neutre est à la tension du transformateur le plus proche, qui est
différente de 0 à 3V de celle où se trouve votre maison. C'est à dire qu'il
est planté dans la terre au pied du transformateur, cette architecture étant
imposée par le risque de foudre (sans cela, le potentiel d'un cable monterait
à plusieurs milliers de Volt, cramant tous les appareils à la ronde, alors
que là l'éclair se décharge dans le sol via cette mise à la terre
régulière).
La terre est un fil au potentiel d'où est posé votre maison. Comme son nom l'indique c'est un piquet de terre (tube rond plein en cuivre) planté dans la terre, qui est donc mis au potentiel local (différent du transfo situé plusieurs centaines de mètres).
Comme le courant est alternatif, au moment de brancher ses fils finit la question de savoir où est le plus et ou est le moins. On branche les 2 fils d'alimentation avec la phase et le neutre.
1 Phase + 1 Neutre
Attention, sur certains systèmes, le monophasé est monté entre 2 phases d'un système triphasé 230V, il n'y a pas de neutre et les 2 fils sont dangereux à toucher.
3 Phases + N.
Entre phase et neutre, 230 V, entre 2 phases, 400 V (c'est l'ancien fameux 380V).
3 Phases (3 sinusoïdes décalées de 120° l'une de l'autre). La somme des tensions des 3 phases est nulle sur un système parfaitement équilibré (par exemple les 3 bobinages d'un moteur triphasé), mais comme l'installation d'une maison n'est jamais équilibrée (la machine à laver sur une phase et le sèche linge sur une autre phase marchent rarement en même temps, mais l'un après l'autre, il y a donc un gros courant sur une phase mais pas ensore sur l'autre), EDF rajoute le neutre (issu du point milieu du transformateur, mis au potentiel local de la terre du transformateur) pour évacuer les courants provoqués par le déséquilibre.
Il faut équilibrer les consommateurs entre les 3 phases, chacun étant relié a 1 phase et le neutre pour obtenir 3 systèmes monophasés, chacun alimenté par une des 3 phases d'arrivée.
Plus complique que le monophasé de par le besoin d'équilibrer les phases, mais utilisation de cables plus petits si on utilise des systèmes triphasés comme des moteurs triphasés.
Reprendre le cablage pour augmenter la section des conducteurs.
Pour tester le fil de phase (le seul dangereux), rien ne vaut un tournevis testeur. Avec un multimètre sans testeur de courant, il n'y a pas moyen vu que le courant est alternatif!
Dès qu'il y a de l'électricité quelque part, on parle de la mesurer avec un multimètre bien sûr! A moins que vous ne vouliez faire comme mon voisin, qui pour mesurer la bonne tension d'une batterie met un cable dénudé et regarde la profondeur de la brûlure sur sa main...
Ensuite les gants isolants, le masque anti-UV en cas d'étincelle accidentelle.
En électricité du batiment, on rencontre 3 conducteurs électriques :
- La terre (fil de couleur jaune et verte), qui permet de mettre les carcasses métaliques des appareils au potentiel local, pour éviter de s'électrocuter en les touchant en cas de défaut d'isolement. Il estl. au potentiel nu
- la phase (fil importe quelle couleur, sauf jaune et verte ou noir), qui amèmne l'électricité, donc mise au potentiel.
- le neutre, de couleur noir, qui récupère le courant engendré par la phase. Il est au potentiel nul.
Ces fils ont une couleur décrite par des normes pour savoir quel fil on peut toucher sans danger... chose évidemment à ne jamais faire, par exemple un collègue faisant confiance à l'installation ayant touché le fil normalement neutre mais relié par erreur à la phase....
La navette est le fil utilisé entre deux prises montées en va-et-vient
(permet d'éteindre et de rallumer une lampe à partir de plusieurs prises
différentes).
Monophasé
Avant 70 : phase = vert; neutre = rouge; terre=bleu; navette=noir;
Après 70 : phase = marron ou rouge; neutre = bleu; terre = jaune et vert;
navette=noir.
Triphasé
phase 1 : brun, phase 2 : noir, phase 3 : gris, neutre : bleu
Ce qu'il faut retenir c'est qu'actuellement les deux seuls fils ayant une couleur obligatoire sont le neutre (en bleu) et la terre en jaune et vert. Après on peut trouver pour la phase toutes les couleurs restantes...
Même si l'installation vous semble bien faite, il reste impératif de vérifier avec le tournevis testeur que la phase est bien de la bonne couleur, et qu'il n'y a pas de jus sur la terre ou le neutre (en effet, rien n'empêche quelqu'un de brancher un bleu sur la phase, ne jamais faire une confiance aveugle à l'installateur).
Je parle de section, donc une surface en mm². C'est Pi*R², R étant le rayon du cable de section ronde. N'allez pas me mesurer une section de cable avec un pied à coulisse! Cette section est généralement marquée sur la gaine du conducteur.
La section des fils électriques (exprimées en mm²) dépend uniquement de l'intensité du courant. Plus un conducteur à une faible section, plus sa résistance augmente, et la puissance dégagée en chaleur étant P = RI², il ne faut pas que le fil se mette à chauffer au point de s'enflammer et de foutre le feu à la baraque.
Exemples de sections à prendre :
1 mm² = 6 A ou 1500 W
1,5 mm² = 10 A ou 2200 W
2,5 mm² = 20 A ou 4500 W
6 mm² = 32 A ou 7000 W
J'en profite pour faire une disgression sur les rallonges électriques. Ces rallonges sont données par exemple pour 16 A, mais ça veut dire que c'est 16 A pendant 20 minutes avec 40 min de refroidissement. Dans l'exemple d'une voiture électrique qui recharge 4 h à 16 A en permanence, vous comprenez pourquoi le fil est chaud, et pourquoi les rallonges sont interdites. En effet, les connectiques à force de chauffer s'oxydent de plus en plus, il y a de plus en plus de résistance, et le fil est de plus en plus chaud, jusqu'à ce qu'un malheur arrive.
Le fil de terre à une ddp avec le neutre de quelques millivolts à 1V, et 230 V avec la phase.
Le fil de terre est la mise au potentiel local, c'est à dire que c'est un fil qui est enterré dans le sol autour de la maison, il reflète donc le potentiel électrique de l'endroit où est situé la maison, au contraire du neutre qui reflète le potentiel du lieu ou se trouve le transformateur, qui peut être distant de plusieurs kilomètres, ce qui explique la différence de potentiel mesurée.
En cas de défaut d'isolement (une phase se retrouve accidentellement en contact avec un neutre ou une terre, ça peut -être une envelope de cable usée ou de l'eau), il se créé un court-circuit qui fait passer un court mais surtout monte le potentiel du neutre ou de la masse à un niveau dangereux. Si on touche la carcasse métallique, on s'électrise. Un courant passe dans le corps pour rejoindre la terre, ce courant est mortel à partir de 30 mA. C'est pourquoi un disjoncteur différentiel coupe l'alimentation si un courant supérieur se produit. On pourrait déclencher plus bas, mais avec le risque que ça disjoncte en permanence en présence d'humidité.
La norme demande une résistance de 100 ohm.
C'est la valeur de la résistance entre votre piquet ou prise de terre et le piquet de terre du transformateur EDF.
Cette résistance de terre est fonction:
1) de la valeur du courant qui peut passer dans les masses (carcasse de machine
à laver, etc..) de manière à ne pas élever ces masses à une tension
dangereuse (50 volt en locaux secs, 25v en locaux mouillés, et 12 v
immergé)
2) de la valeur du courant que peut couper le différentiel.
Diff= 650 mA R = 77 ohms
Diff= 500 mA R = 100 ohms
Diff= 300 mA R = 166 ohms
Diff= 30 mA R = 500 ohms.
Pour la mesurer, on peut soit considérer que la valeur de la résistance
intrinsèque de la terre locale, mesurée avec un appareil spécial ohmmètre
de terre ou par un montage à réaliser, est la même résistance que la terre
qui va de votre piquet de terre au piquet du transformateur EDF.
Ce qui dans une certaine mesure peut être vrai à condition que le sous sol,
sous votre "bonne terre", ne soit pas isolant.
La mesure, avec un ohmmètre de terre, de la valeur intrinsèque de la terre
permet d'avoir une idée de la longueur et ou du nombre de piquet, ou du type
de terre à installer.
La mesure de votre piquet de terre à celui du transfo est réalisé, par le
consuel dans les villes en mesurant la valeur de la boucle de défaut (piquet
de terre maison, piquet de terre transfo, phase transfo, phase maison).
On peut avoir une valeur approché en mesurant la boucle, si l'on ne détecte
aucune différence de potentiel entre le neutre maison et la terre maison, en
mesurant avec un ohmmètre entre la terre et le neutre. C'est à dire qu'avec
un multimètre on devait trouver :
- 230 V entre phase et neutre
- 0 V entre neutre et terre
- 230 V entre phase et terre
Ils mesurent en permanence le courant dans la terre, et en cas d'apparition de courant (en général quand on a mis la main quelque part ou fallait pas!) ils coupent le courant.
Ils regroupent tous les fusibles et disjoncteur au même endroit, afin d'en faciliter la maintenance.
Ils servent à ouvrir un circuit (c'est à dire à interrompre le courant)
lorsque l'intensité est supérieure à celle définie à l'avance pour ce
fil.
Il a pour but de fondre avant les fils électriques placés dans les murs. Le
fusible est prévu pour un ampérage max.
Si vous mettez un fusible trop gros comparé au circuit qu'il est censé
protégé (par exemple, pour pouvoir alimenter le frigo, la plaque chauffante,
le four et la machine à partir de la seule prise disponible, vous avez sans
états d'âmes remplacés le fusible de 16 A par 1 de 32 A, les fils
électriques vont s'échauffer, fondre et puis brûler, sans que le fusible ne
bronche. Comme les fils sont bien à l'abri dans les murs, vous ne pourrez
éteindre l'incendie qui va se propager à toute la maison...)
Autrefois, les coupes circuits étaient un seul fil à plomb serré par 2
petits vis à chaque extrémité, mais cela pouvait entrainer la tentation de
remplacer par un fil de fer ou un fil à plombe de section plus grosse. Le fil
fond avant le cuivre s'il est traversé par un trop fort courant. Il y a alors
projection de métal liquide, ce qui était aussi dangereux. Interdits dans les
installations neuves depuis 1975.
Le fil à plomb est alors remplacé par un fusible, plus facile à changer.
L'inconvénient des deux c'est que quand ils ont pétés, on ne peut pas les
réparer, et si on n'en a pas de rechange on reste dans le noir. C'est pourquoi
sont apparus d'autres types de courts-circuits, les disjoncteurs,
réenclenchables ceux-là, et même s'ils sont plus chers ils sont de plus en
plus utilisés.
Ils protègent les appareils en amont des méfaits d'une surtension brutale, comme par exemple la foudre qui tombe sur le fil électrique entre le transfo et votre maison. Ou aussi sur la ligne téléphonique.
L'eau étant conductrice de l'électricité, les salles d'eau (cuisine et salle
de bain) sont soumises à des normes d'installation :
Pour la salle de bain, elle est divisée en 4 volumes :
Volume 0 : la baignoire ou la douche : zone INTERDITE pour l'électricité sous
toutes ses formes.
Volume 1 : Zone au dessus de la baignoire ou de la douche : Eclairage très
basse tension (12 V) ou un chauffe eau protégé.
Volume 2 : 60 cm autour du volume 0 : Les appareils électriques de cette zone
doivent être de classe II en indice de protection, ou être alimentés par un
transfo basse tension.
Volume 3 : Au delà de 60 cm. Les appareils électriques ne doivent pas avoir
de partie métallique. Doivent être reliés à la terre et alimentés par une
ligne protégée (par fusible et disjoncteurs).
- Halogène 12V très basse tension (lampe économie d'énergie)
nécessitent un transformateur et un hacheur (montage électronique intégré
au pied de l'ampoule, ou pour les spots de cuisine par un transfo alimentant
tous les spots. Un peu plus chères que les ampoules classiques (coût de
l'électronique), certaines ampoules demandent quelques secondes avant
d'atteindre leur pleine puissance d'éclairage. Très longue durée de vie,
donc au final moins chères que les ampoules classiques, sans parler de la
très faible conso.
- Tubes néons, conso d'énergie basse, éclairage blanc pouvant provoquer une
fatigue occulaire.
- types à incandescence (les vieilles ampoules en verre avec filament de
tungstène à l'intérieur), alimentés directement au 230 V, durée de vie
limitée et grosse consommation électrique. Faible coût. Transforme
pratiquement toute la puissance absorbée en lumière.
- type halogène, alimentés directement au 230 V, c'est le moins économique
à l'achat et à l'usage, mais très en vogue dans les années 90. Transforme
une grosse partie de la puissance absorbée en chaleur, d'où la très grosse
consommation d'énergie, et a déjà provoqué de nombreux incendies. A
éviter.
à suivre...