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Protection contre les risques du courant électrique
Les risques électriques
L'électrisation peut être provoquée par :
- Contact direct, c'est-à-dire en touchant un des conducteurs normalement sous tension,
- Contact indirect, c'est-à-dire au contact d'une masse métallique quelconque accidentellement mise sous tension,
- Amorçage d'arc ou d'étincelle,
- Foudroiement.
L'accident d'origine électrique a des effets directs ou indirects très variables pour le corps humain. Ses conséquences dépendent des caractéristiques du courant électrique : intensité (ampère), tension (volt), fréquence (Hertz), de la résistance du corps humain (ohm), du trajet parcouru et du temps de contact (seconde ou fraction de seconde).
Les effets du courant sur l'homme
=>LES EFFETS PHYSIOLOGIQUES DIRECTS OU IMMÉDIATS
Les caractéristiques de la figure ci-dessous, durée de contact en fonction de l'intensité de contact, indiquent les limites des différents effets physiologiques du courant (50 Hz).
1 – Aucune réaction
2 – Aucun effet physiologique
3 – Pas de risque de défibrillation cardiaque
4 – Risque de fibrillation dans 50 % des cas
5 – Risque de fibrillation
L'électrisation désigne les différentes manifestations physiologiques et physiopathologiques dues au passage du courant électrique à travers le corps humain,
L'électrocution est une électrisation mortelle,
Les brûlures par arc sont provoquées par la chaleur intense dégagée lors de la production d'un arc électrique,
Le foudroiement est un électro-traumatisme mortel dû à la foudre (effet d'arc).
Effets physiologiques immédiats en fonction de l'intensité du courant traversant l'organisme :
L'intensité du courant (I) exprimée en ampères (A) est égale à la tension (U) exprimée en volts (V) divisée par la résistance au passage du courant (R) exprimée en ohms (Ω).
La résistance du corps humain peut varier considérablement selon les caractéristiques individuelles et les conditions d'environnement (humidité, isolement…).
En pratique, au delà de 25 volts, il y a toujours un danger potentiel (surtout en présence d'humidité).
Les effets physiologiques indirects ou différés
Ce sont les troubles, les complications et les séquelles qui peuvent apparaître avec un temps de latence plus ou moins long, pouvant atteindre des années : complications cardio-vasculaires, neurologiques, rénales….
Les risques pour les installations
L'échauffement non contrôlé d'un matériel sous tension peut provoquer des incendies ou des explosions.
Les mesures techniques pour prévenir les risques
L'échauffement non contrôlé d'un matériel sous tension peut provoquer des incendies ou des explosions.
Les mesures techniques concernent le matériel et les dispositifs de protection. Ces derniers constituent une chaîne continue depuis la production du courant électrique jusqu'à son utilisation. L'ensemble des dispositifs de cette chaîne doit être calculé, vérifié, contrôlé et entretenu.
Les classes de matériels
Les matériels utilisés doivent être classe I (symbole de mise à la terre ) c'est-à-dire équipés d'un conducteur de protection (de couleur vert/jaune dit conducteur de terre) ou à la rigueur ils peuvent être classe II c'est-à-dire posséder un double isolement. Dans ce cas, ils ne doivent pas être reliés à la terre.
Les matériels de classe III fonctionnent sous une tension alternative de 48 volts dite très basse tension de sécurité.
Les matériels de classe 0 (zéro), c'est-à-dire ne comportant pas de conducteur de protection ( symbole de mise à la terre) ou n'étant pas repérés par le symbole classe II sont formellement interdits sur les lieux de travail. Les tensions alternatives (50 Hz) ≥ 50 volts sont dangereuses pour l'homme.
L'équipotentialité
Pour prévenir l'électrisation, toutes les masses métalliques accessibles doivent être reliées entre elles par des conducteurs adaptés de façon à ce qu'elles soient au même potentiel. S'il n'existe pas de différence de potentiel entre deux masses métalliques, l'électrisation devient impossible car aucun courant ne peut circuler entre ces masses.
Les disjoncteurs
Disjoncteur de branchement
Il est également appelé AGCP en tarif bleu (appareil général de commande et de protection). Ses bornes aval constituent la frontière entre les normes NF C 14-100 (distributeur d'énergie) et NF C 15-100- (partie privative).
Disjoncteur divisionnaire
Appareillage électromécanique coupant l'alimentation du circuit à la suite d'une surcharge ou d'un court-circuit afin de protéger la durée de vie des isolants entourant les conducteurs de la canalisation.
Dispositif différentiel*
Appareil électromécanique destiné à provoquer l'ouverture d'un ou plusieurs circuits par suite d'un défaut d'isolement (disjoncteur différentiel ou interrupteur différentiel).
*Définition sur Promotelec
Domaine de tension et courbes de sécurités
Document technique sur la sécurité Protection électrique
Prise de terre
Ci-dessous un lien permettant de télécharger des documents techniques
– Prise de terre
Le parafoudre
Le parafoudre, ou parasurtenseur, est un dispositif de sécurité visant à protéger les installations et appareils électriques contre les surtensions engendrées par la foudre.
Un excès brutale de tension est en effet très destructeur pour bon nombre d'appareils, en particulier les appareils électroniques.
Principe de fonctionnement du parafoudre :
Quel que soit le type de parafoudre, le principe reste le même. Le parafoudre se comporte un peu comme un interrupteur, qui au-delà d'un certain seuil de tension va laisser s'échapper le courant électrique vers la terre, et ainsi éviter qu'il ne se fraye son propre chemin au sein des différents appareils raccordés au réseau électrique.
Le parafoudre est obligatoire dans certains départements français, et est placé le plus souvent en tête des tableaux électriques, protégeant ainsi l'ensemble des installations électriques qu'ils désservent (voir schémas à la suite de l'article).
A défaut de voir toute son installation protégée, certains parafoudres sont intégrés à des multiprises, afin d'au moins protéger les matériels les plus sensibles et souvent onéreux , notamment les appareils multimédia (ordinateurs, TV, modem, …).
Trois technologies de parafoudre
Un parafoudre est composé soit d'éclateurs (à air ou gaz), soit de varistances, soit, pour les meilleurs d'entre eux, de diodes TVS ou Zener
Fonctionnement des trois technologies
Les éclateurs
Ils sont composés d'électrodes (cathode et anode) les unes en face des autres et d'air ambiant ou d'un gaz.
A partir d'un certain seuil ; un champ magnétique se crée entre les électrodes, l'air ou le gaz ne suffisent plus à l'isolement des électrodes. Un arc électrique se forme et la surtension est dirigée vers la terre. Un cône d'amorçage permet de couper le court-circuit produit lors de la surtension.
Les varistances
A partir d'un certain seuil, l'impédance des varistances chute pour permettre l'évacuation de la surtension. Quand la tension redevient correcte l'impédance des varistances reprend sa valeur à l'état normal. Elles vieillissent et chauffent lorsqu'une surtension les traverse. Du fait de l'échauffement plus ou moins important, elles sont souvent équipées de déconnecteurs thermiques.
Les diodes TVS (ou Transient Voltage Suppressor) ou Zener
Le fonctionnement est identique aux varistances mais elles offrent une meilleure protection grâce à un temps de réponse très faible. Elles ont une durée de vie quasiment illimitée. Si une surtension est plus forte que celle pour laquelle elles sont prévues, les diodes se mettent en court-circuit de manière définitive.
Les différents types de parafoudres
Les types 1
Ces parafoudres utilisent principalement la technologie à éclateur (souvent à gaz), ils sont conçus pour les locaux équipés de paratonnerres.
Les types 2
Ces parafoudres utilisent les technologies à varistance ou diodes TVS.
C'est le type le plus utilisé dans le domaine domestique.
Les types 3
Ces parafoudres utilisent principalement la technologie à varistances. Ils assurent la protection finale et doivent être assistés par un parafoudre de types 1 ou 2.
Dernière mise à jour le 15/12/2013
Présentation
Qu'est ce qu'un optotriac ?
Un optotriac est un montage qui intègre un triac et une LED. La mise en œuvre de ce dispositif est des plus simples, puisqu'il suffit d'appliquer un niveau positif basse tension sur la LED de l'opto-triac, qui commande à son tour le triac. L'opto-triac fait donc figure d'interface, en quelque sorte, entre le circuit de commande et le circuit commandé. On peut donc le comparer a un interrupteur.
Ce composant assure à lui seul l'isolation électrique (galvanique) entre la partie commande et la partie puissance.
Le MOC3041 est un composants constitué d'une diode infrarouge, ils sont conçus pour l'utilisation avec un triac dans l'interface de logique à équipement alimenté en 115VAC et alimentant des lignes, comme des téléimprimantes, CRTS, des moteurs, des appareils de consommations etc…
Schéma
Étage d'entrée
Si vous décidez d'appliquer une tension directement sur l'entrée de l'optotriac il va fonctionner c'est certain mais pendant quelque microseconde (je pense pas que ça soit une bonne idée).
LE MOC3041, d'après le datasheet accepte une tension typique d 1,25V (1,5V MAX), pour un courant absorbé de 60mA, (bon je préfère mettre 10mA cela suffit)
R1=(5-1,25)/0.010A=375 Ohms (390 Ohms normalisé).
Etage intermédiaire (zéro crossing)
(zéro crossing=zéro croissement), comme sont nom l'indique croissement de la tension lorsque celle-ci passe par zéro.
Le principe est simple, à chaque passages du zéro de la sinusoïde détecter entre les pattes 4 et 5, et lorsque aucune tension est présente en entrée de l'optotriac , le triac (interne au MOC3041) ne sera pas amorcé, dans ce cas la tension du réseau ce retrouve au borne du triac qui lui est représenté comme un interrupteur ouvert.
Lorsqu' une tension sera présente sur l'entrée de l'optotriac, le triac va s' amorcé, la tension entre les pattes 4 et 5 étant quasiment nulle, le triac est représenter comme un interrupteur fermé.
Pour que celui-ci s'ouvre automatiquement sans l'aide de personne, il faut que la tension du réseau passe par zéro, (le zéro de la sinusoïde) et l'interrupteur qui était fermé s'ouvrira.
Prenons des exemples come le montrent les Figures a), b), c), d), e). Un signal créneau de fréquence 100Hz avec une amplitude de 5V, ce signal sera appliqué en entrée. Tien d'ailleurs pour info, la largeur de ce signal créneaux va varier de 10ms à 0ms, avec une variation de 2ms à chaque fois.
Tous d'abord le signal PWM envoyé sur l'entrée du MOC3041 est décalé de 5ms sur la droite (ceci permettra de mieux observer les choses qui vont se passer..), ainsi ce signal sera retardé de 5ms par rapport au zéro de la sinusoïde appliqué entre les bornes 4 et 5 du MOC3041.
Aperçu du fonctionnement par graphe
Commençons par un signal PWM d'une fréquence de 100Hz , soit un signal qui ce répète toute les 10ms, si le signal à une largeur de 0ms, il en résulte que le triac sera amorcé toutes les 5ms puisque comme nous l'avons dis précédemment il est retardé.
Figure a)
Faisons la même chose pour un signal de 4ms de largeur et toujours retardé de 5ms, dans ce cas la fin de l'impulsion se trouvant à 9ms (5ms+4ms=9ms) proche des 10ms, le triac est un peut contrarier, il veut se désamorcer mais nous l'empêchons….
Figure c)
Regardons ce qu'il ce passe avec un signal de 6ms de largeur et toujours retardé de 5ms
Figure d)
Et pour finir passe avec un signal de 10ms de largeur et toujours retardé de 5ms qu'en pensez vous ?
Figure e)
Conclusions
Pour une tension nulle en entrée, la tension au niveau des pattes 4 et 5 est égale à la tension du réseau (interrupteur ouvert). Pour une tension non nulle en entrée, la tension au niveau des pattes 4 et 5 est égale à zéro (interrupteur fermé). Lorsque nous envoyons une tension créneaux en entrée il est donc possible de faire varier la valeur efficace aux bornes 4 et 5, Oh !! Mais on dirait un gradateur….Ce qui est intéressant c'est que si nous gardons une largeur constante, et que nous faisons varier le retard dis « retard à l'amorçage (tous vous revient à l'esprit ?), nous faisons varier notre valeur efficace.
Historiques
15/12/2013
– 1er mise à disposition
Moteur à machine à laver
Ce moteur possède 4 enroulements distincts:
- 1 enroulement principal grande vitesse (3.000trs) monophasé
- 1 enroulement auxiliaire grande vitesse (3.000trs) monophasé
- 2 enroulements biphasés petite vitesse (500trs)
La grande vitesse est à sens de rotation unique et la petite vitesse à 2 sens de rotation.
Lorsque le commutateur ROT est en position haute, nous somme en grande vitesse
Lorsque le commutateur ROT est en position centrale, nous somme en petite vitesse dans un sens de rotation.
Lorsque le commutateur ROT est en position basse, nous somme en petite vitesse dans l'autre sens de rotation.
Le repérage par la méthode de repérage ohmique est possible en faisant la mesure entre les 5 fils (10 mesures)
On doit retenir que
- L'enroulement principal 3.000trs est l'enroulement le moins résistant entre fils (1) et fils (5)
- L'enroulement auxiliaire 3.000trs est l'enroulement moyennement résistant entre fils (2) et fils (5)
- Les enroulements 500trs sont les plus résistants.(entre fils (3) et fils (5) et entre fils (4) et fils (5))
Les mesures avec les autres fils ne donnent que de sommes de mesures mais qui permettent de confirmer l'ensemble des mesures.
Condensateur permanent
Voir aussi => Moteur asynchrone monophasé
Les condensateurs de marche (dis de permanence): qui ont une faible capacité (rarement plus de 30 microfarads uF) sont conçus pour rester sous tension en permanence sans aucun échauffement excessif.
Ces moteurs équipent la plupart des petits compresseurs alimentés en monophasé 220V. Ils sont constitués de 2 enroulements.
Le moteur à condensateur permanent est constitué de 2 enroulements : 1 principal et un auxiliaire. L'enroulement auxiliaire sert en même temps de démarrage et de renforcement de l'enroulement principal pour donner toute la puissance au moteur. L'enroulement principal est beaucoup moins résistant que l'enroulement auxiliaire, on peut donc distinguer ces 2 enroulements par mesure ohmique avec un contrôleur digital en position ohmmètre sur la gamme 200 Ohms.
Inversion du sens de rotation:
Certains moteurs spécifiques sont câblés pour un seul sens de rotation. Il est parfois p]ossible « mécaniquement » de modifier ce sens en inversant la position du stator (avant/arrière du moteur) par rapport au rotor, à condition que celui-ci ne se trouve pas décentré des tôles du stator. Dans ce dernier cas il ne reste que la solution de refaire les connexions au stator afin de ressortir les fils nécessaires à l'inversion.
De part le nombre d'enroulements (2) on ne devrait pas trouver de moteur monophasé à condensateur avec moins de 4 fils, hélas il n'en est rien puisqu'il existe des types de moteurs à 3 fils dont il faut distinguer 3 sortes.
Pour distinguer l'un ou l'autre type il est nécessaire de faire une mesure ohmique entre les 3 fils avec un contrôleur digital en fonction ohmmètre sur la gamme 200 ohms.
La comparaison de ces mesures pourra être faite avec celles qui sont décrites (voir => ici ) pour chaque type de moteur.
Moteur à 3 fils de sorties à enroulement monophasé à 1 seul sens de rotation
Le monophasé à enroulement monophasé…
On trouve ce genre de moteur dans le cas ou le sens de rotation est imposé et l'exemple type est celui des pompes
Moteur à 3 fils de sorties à enroulement biphasé
Le monophasé à enroulement biphasé…
On trouve ce genre de moteur en petites puissances dans les moto-réducteurs de portails et autres petites applications car le système d'inversion de sens de rotation est grandement facilité.
Moteur à 3 fils de sorties à enroulement biphasé avec contacteur de ligne
Moteur à 3 fils de sorties à enroulement triphasé
Le monophasé à enroulement triphasé…
Attention!! Toujours brancher le condensateur entre le neutre et un enroulement ne pas brancher le condensateur ne doit pas voir à ses pattes une phase en direct
Moteur à 3 fils de sorties à enroulement triphasé avec contacteur de ligne
Moteur à 4 fils de sorties à enroulement monophasé (avec plaque à bornes)
Moteur à 4 fils de sortie à enroulement monophasé avec contacteur de ligne (sur plaque à bornes)
Le monophasé à enroulement triphasé
Pour distinguer l'un ou l'autre type il est nécessaire de faire une mesure ohmique entre les 3 fils avec un contrôleur digital en fonction ohmmètre sur la gamme 200 ohms.
La comparaison de ces mesures pourra être faite avec celles qui ont été décrites dans Moteur asynchrone monophasé (condensateur de démarrage ou permanent ?).
Résumé:
- Enroulement principal (de marche) U1/U2 => gros fils résistance plutôt faible.
- Enroulement auxiliaire (de démarrage) V1/W2 => fils fin résistance élevée.
Calculs du condensateur permanent
Et oui!!! La valeur d'un condensateur permanent sur un moteur monophasé n'est pas calculable et cela n'a rien à voir avec la valeur de celle d'un moteur triphasé transformé en monophasé , la valeur de la capacité est indiqué sur la plaque signalétique. Pour le calcul du condensateur voir Transformé un moteur triphasé en monophasé
Cette valeur varie suivant le calcul de l'ingénieur qui a fait fabriquer le moteur et donc vous ne trouverez aucune abaque nulle part pour le calculer. Si vous mettez moins fort, vous perdez en petit peu en puissance, si vous mettez plus fort vous cramez l'enroulement auxiliaire. Mais il ne faut pas oublier que les fabrications à l'heure actuelle, sont toujours un peu limite, et dans la plupart des cas augmenter la capacité de 10 à 15% ne peut qu'améliorer les choses
Forum
"Je parle par expérience car à chaque fois que j'ai "taré" à nouveau les condensateurs sur ce genre de moteur, à toutes les fois j'ai mis plus fort et parfois plus de 20% en plus."
Condensateur permanent et de démarrage
Voir aussi => Moteur asynchrone monophasé
Bien que l'enroulement auxiliaire soit conçu pour un condensateur permanent il est toutefois possible d'ajouter un condensateur de démarrage pour avoir un meilleur couple de démarrage. Ce condensateur de démarrage est branché en parallèle avec le condensateur permanent mais en série avec un relai de démarrage ou un relai temporisé.
Pour un plus simple montage il peut être utilisé un condensateur de démarrage avec relai électronique incorporé.
Montage 4 fils sans contact centrifuge avec relais de démarrage (sur plaque à bornes)
Montage 4 fils avec contact centrifuge + relais de démarrage et contacteur de ligne (sur plaque à bornes)
Montage 4 fils avec contact centrifuge (sur plaque à bornes)
Montage 4 fils avec contact centrifuge et contacteur de ligne (sur plaque à bornes)