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Un aquarium : de l'eau, de l'électricité - Partie 2

Qui vit innocent… vit content ! POURQUOI ?


Toujours de l'eau et beaucoup d'électricité, dans cette seconde partie ! Ce couple infernal peut produire des réactions très variées selon les circonstances et la fée, des effets inattendus. Afin que le conte ne se termine pas en drame, il est essentiel de comprendre, autant que possible, POURQUOI certaines situations se présentent, et POURQUOI le respect des règles relatives au système électrique d'un aquarium, est indispensable. Ces notions peuvent paraître austères, mais illustrées et agrémentées d'exemples concrets, le contenu de cette seconde partie pourra servir à tous notamment pour les choix d'une future installation et répondre à de nombreuses questions que les aquariophiles se posent, ou malheureusement pas, sur le forum de Cap récifal. Un peu moins innocent, les chances grandiront de vivre content.

Partie 1 : Qui vit innocent… vit content ! QUOI ?
Partie 2 : Qui vit innocent… vit content ! POURQUOI ?
Partie 3 : Qui vit innocent… vit content ! COMMENT ?

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Partie 2 : Qui vit innocent… vit content ! POURQUOI ?

 

Toute une époque !

Les installations étaient ultra simples ; tu t’en sortais avec 3 Ampère sous 110 Volt… et le feu de temps en temps !

En 36 ans de professorat, j’ai connu huit réformes de normes (pas seulement la NF C 15-100), six révolutions technologiques (les automatismes câblés, puis séquencés, puis programmés, tout cela en moins de cinq ans, ensuite les variateurs devenus aujourd’hui intelligents, les terminaux intelligents et animés en temps réel, les capteurs intelligents, la possibilité de manipuler des nombres avec les automates programmables industriels, le numérique, les régulateurs P.I.D., …) et six évolutions des appareils et des matériels (les fabricants français sont nombreux et rivalisent honorablement avec les meilleurs du monde). Un exemple frappant : on est passé en 6 ans de la minuterie à balancier qui coûtait 900 francs en 1975 à la minuterie à microprocesseur qui coûte aujourd’hui 15 €… La première était un capharnaüm à régler et à maintenir en bon état ; la seconde se remplace pour un oui ou pour un non…Il fut une époque où nous n’avions pas le temps de mettre nos progressions à jour ; l’informatique individuelle n’en était qu’à des balbutiements et, en dehors du texte, ne permettait rien. Tous les schémas électriques étaient dessinés à l’encre de chine sur calque et les bouleversements se succédaient à une cadence infernale !

Nos installations électriques sont devenues, en quelques années, d’une complexité extrême. Peut-être que certains d’entre vous ont connu comme moi, qui compte 67 printemps, les installations de nos Grands-parents :

  • Des fils torsadés isolés au coton pour transporter l’électricité ;
  • des interrupteurs et des prises de courant en porcelaine ;
  • des « plombs » rechargés « à la va com’ j’te pousse » avec du papier aluminium ;
  • une lampe vissée dans une suspension pendue à côté du papier tue mouche crachotant une lumière vacillante…

Chez les particuliers, le matériel est devenu plus sécurisé et plus esthétique. Prenons un exemple simple et parlant : l’éclairage de la salle à manger. En une cinquantaine d’années, on est passé de la lampe au lustre à cinq lampes, et de l’interrupteur simple allumage au double allumage (deux lampes ou trois lampes ou les cinq, grands progrès pour économiser l’énergie électrique), puis au variateur qui fixe la luminosité désirée en appuyant plus ou moins longtemps sur un bouton poussoir, et puis à la télécommande infrarouge qui permettait de tout piloter avec un seul boîtier qu’on mettait dans sa poche, plus tard au détecteur de présence qui nous affranchit d’appuyer sur une touche quelconque, enfin au variateur asservi à une cellule photo-électrique pour n’apporter que ce qu’il faut de lumière artificielle pour compléter la lumière naturelle et finalement à l’explosion des diodes électroluminescentes, très économes de l’énergie électrique et qui offrent des spectres lumineux adaptés à toutes les utilisations. Et demain… ?

C’est beau, sauf que… Sauf que toute médaille possède un revers : tout cela complique terriblement les appareils, lesquels du coup sont bourrés d’électronique, programmable ou non, avec deux défauts majeurs :

  • Elle reste extrêmement sensible aux champs électrostatiques : un gros cumulus d’été peu très bien détruire certains composants d’un circuit électronique, qui se mettent en court-circuit.
  • Elle est tout aussi sensible aux parasites qui circulent dans les lignes électriques : elle peut les prendre comme une véritable information qu’il faut traiter ou à laquelle il faut obéir, parasite généré par un écran de n’importe quoi placé à plusieurs mètres. Je reviendrai sur cette histoire de parasites. Mais d’ores et déjà, dites-vous que vos habitations sont d’énormes usines à fabriquer des parasites et que cela pose des problèmes complexes à E.D.F. pour « nettoyer » le réseau national, de cette pollution.

La meilleure solution pour éviter ces deux écueils est encore de n’utiliser que des matériels conçus pour l’industrie ; ils possèdent une excellente immunité à tout, ou presque, sauf que… Sauf que notre inconscient, qui n’a pas encore, ou pas toujours, intégré que plus de lignes électriques, plus d’appareils bourrés d’électronique, plus d’appareils totalement autonomes, aboutissaient à des installations plus sensibles. Il ne faut pas être grand clerc pour comprendre que la probabilité de panne lorsque nous avons dix appareils est dix fois plus grande que lorsque nous n’en avons qu’un ! Je reviendrai sur cette notion de sensibilité de nos installations.

1. Tout n’a pas encore été dit

1.1. Pour en finir avec ces histoires de résistance et/ou d’impédance… et peut-être pour faire un peu le malin !

Lors de mesures en courant continu, la relation entre la tension U et le courant I est définie par la loi d'Ohm : U = RI. R étant la résistance du circuit. En courant continu, cette relation n'utilise que la résistance qui entre seule en jeu. Par contre, en signal alternatif sinusoïdal d'autres éléments que les résistances, sont à considérer. On parle alors de manière plus générale d'impédance Z qui s'exprime également en ohm. En courant alternatif, la loi d'Ohm s'exprime ainsi :

U = Z I
avec
Z = ZR + Zb + Zc
U : tension aux bornes du circuit en volt V
Z : impédance totale en ohm Ω
ZR : impédance de résistance en ohm Ω
ZL : impédance de bobine (inductance) en ohm Ω
Zc : impédance de condensateur en ohm Ω
I : intensité du courant en ampère A

 

On voit que l'impédance totale du circuit Z, se décompose en 3 éléments d'origines différentes (résistance, inductance ou condensateur).

  1. Un condensateur possède une impédance Zc telle que :
  2. Zc = 1 / Cω Zc : impédance du condensateur en ohm Ω.
    C : valeur du condensateur en Farad F.
    ω : pulsation en radian par seconde rad.s-1, avec ω = 2πf  où f est la fréquence en hertz Hz du courant distribué : 50 Hz en Europe (60 Hz en Angleterre).
    ω = 2 x 50 x 3,14 = 314 → Zc = 1 / 314C.

    Si C est grand, Zc est petit… et le courant de fuite est grand !

  3. Une bobine possède une impédance Zb (inductance) telle que :
  4. Zb = Lω Zb: impédance de la bobine en ohm Ω.
    L : valeur de la bobine en Henry.
    ω : pulsation 50 Hz.
    Zb = 314L.

    Si L est grand, Zb est grand.

    Figure 1
  5. Une ligne électrique longue de plusieurs centaines de kilomètres (comme la ligne 400 000V qui relie toutes les centrales nucléaires en France) forme, pour chacune des trois phases, un condensateur non négligeable… Pour chaque phase, C est grand… donc Zc est faible… donc un courant significatif circule entre chaque phase et la terre pour se reboucler dans les alternateurs des centrales.
  6. Chaque conducteur de cette ligne 400 000 Volt est formé par des fils en aluminium enroulés sur eux mêmes (Fig. 1)… donc des spires… donc des bobines… donc une impédance Zb significative, qu’il ne faut pas négliger… donc des pertes en ligne importantes.
  7. Chaque mètre de cette ligne, isolée du sol par des isolateurs en verre, possède une résistance d’isolement qui est très grande ; tous ces mètres de ligne constituent autant de résistances en parallèles. La valeur de l’ensemble, c'est-à-dire l’isolement total de la ligne, est d’autant plus faible que la ligne est longue.
  8. L’impédance totale d’un circuit vaut : , ça ne rigole pas…

Et bien voilà ! C’est fait ! Et c’est comme çà et pis c’est tout ! En réalité, ces petits exemples ne sont là que pour étayer les conclusions d’une argumentation précise et indiscutable : et pourtant, elle tourne… sans compter le sérieux qu’apportent des formules complexes avec des racines et des carrés… des carrés de racines ou des racines de carrés !

1.2. Ligne réellement… réelle

Figure 2

Une ligne électrique réelle est modélisée aujourd’hui comme en figure 2. Ce modèle sert aux spécialistes, à déterminer le courant de court-circuit en tous points de la distribution ; ainsi, il est facile de déterminer quels types de disjoncteurs doivent être installés pour protéger les lignes.

Modestes récifalistes, notamment ceux de la catégorie des récifalistes distraits, retenons que tenir les deux extrémités d’un conducteur, c’est mettre les mains aux bornes d’une impédance ; avec la loi d’Ohm, c’est s’exposer à une tension qui peut dépasser la tension limite de sécurité. Tout dépend de la valeur de l'impédance Z (en ohm) et de celle de l'intenssité I (en ampère).

1.3. Défaut d’isolement

Lorsque l’isolant d’un câble ou d’un conducteur (sur une ligne ou dans un récepteur) est détérioré (par un objet coupant, à la suite d’un coup, par la température, par l’eau, par un produit chimique, par un rongeur, par des insectes, par des moisissures, …), il n’est plus en mesure de remplir sa fonction. Dans ce cas, deux possibilités :

  • L’isolant a perdu une partie de ses caractéristiques. Un courant, souvent faible, passera du conducteur actif aux masses métalliques, on parle alors de défaut impédant. On entend par conducteur actif : les Phases et le Neutre, les conducteurs de terre, les liaisons équipotentielles, les conducteurs de masses… Les conducteurs passifs sont tous ceux en cuivre nu ou de couleur vert/jaune, qui ne sont là que pour nous protéger. On entend par masses métalliques : les chemins de câble, supports, châssis...
  • L’isolant a perdu la totalité de ses caractéristiques. Le cuivre (ou l’aluminium) est en contact avec une masse métallique ; on parle alors de défaut franc.

Tout défaut impédant qui n’est pas recherché puis éliminé se transformera un jour ou l’autre en défaut franc. La loi de Joule, la seconde grande loi qu’il faut connaître en électrotechnique (voir l’encadré ci-dessous) nous apprend qu’un courant de défaut Id qui traverse une impédance d’isolement défectueuse Zd dissipe une puissance thermique P qui accentue le défaut.

P = Zd x Id² P : puissance thermique dissipée, en watt W
Zd : impédance d'isolement en ohm Ω
Id : intensité du courant de défaut en ampère A.

 

Figure 3

Exemple : un défaut impédant de 1 000 000 Ω (c’est une grande impédance) qui laisse « passer » un courant de défaut de 0,01 A (par contre, c’est un faible courant) dissipe une puissance thermique de 1 000 000 0,01² = 100 Watt… Prenez à pleine main une lampe de 60 Watt lorsqu’elle est allumée… Petit à petit, à l’endroit du défaut d’isolement, cet échauffement détériore un peu plus l’isolant (les isolants utilisés actuellement supportent très mal la chaleur ; ils durcissent, se fendent, puis des morceaux se détachent du câble ou du conducteur) ; un effet d’avalanche se crée, conduisant à diminuer la valeur du défaut, donc à augmenter l’intensité de défaut, effet d’autant plus important que la puissance dissipée est fonction du carré de l’intensité de défaut ! La figure 3 montre l’évolution de l’intensité de défaut dans le temps. Si rien n’est fait, c’est la catastrophe assurée !

J’ai eu à vivre un jour une situation dramatique : un câble de 240 mm² de section en cuivre (environ 500 Ampère en permanence dans ce câble) était maintenu au plafond tous les 5 mètres dans une installation provisoire. En défaut d’isolement à son extrémité, il s’est mis à chauffer ; l’effet d’avalanche était tellement rapide que j’ai vu ce câble s’allonger si vite qu’en moins de 10 secondes il s’est rompu… Court-circuit franc sur les 3 phases, détonation énorme dans l’atelier avec projection de cuivre en fusion, puis le noir complet. 240 mm² de section c’est un diamètre de plus de 18mm.

1.4. C’est du déjà vu !

Dans la Partie 1 de cette série d'articles, nous avons abordé la tension de pas (§ 3.5.), le Neutre relié à la terre (§ 4.2.), le temps de réponse (5 ms pour un fusible H.P.C. et 10 ms pour un disjoncteur), le contact direct ou indirect (§ 1.3.) et l’interconnexion des masses et mise à la terre des masses (§ 6.4.), avec une piqûre de rappel plus loin au § 1.6. Ces notions à relire si besoin, permettront de comprendre ce qui suit.

1.5. De l’art de faire une bonne prise de terre

Cela n’est pas nécessaire pour cet article mais peut rendre service à tous ceux qui construisent ou rénovent une maison. La prise de terre est affaire sérieuse puisqu’elle nous protège des dangers des chocs électriques. Les figures 4 et 5 fournissent de bons conseils pour réaliser correctement une prise de terre.

Figure 4
Figure 5

 

Le tableau 1 détermine la section en mm² du conducteur de protection électrique en fonction de la section du conducteur de phase (le fil vert/jaune repéré PE).

Tableau 1 : Section des conducteurs

 

1.6. L’interconnexion des masses et la mise à la terre de l’interconnexion

Figure 6

Ce paragraphe est une répétition, mais il est tellement important que je le redonne complètement pour que vous n’ayez pas à rechercher les informations nécessaires à la compréhension de la suite. Merci qui ?

Soit le montage de la figure 6. Lorsque les deux récepteurs sont alimentés, on constate qu’une tension existe entre les deux masses métalliques. Cette tension peut être suffisamment importante pour qu’une personne risque un choc électrique.

La solution réside dans l’interconnexion des masses entre elles, de toutes les masses. Châssis de machines, poutres ou poutrelles des structures métalliques, carcasses des moteurs ou des transformateurs, armoires électriques, … capots de capteurs, enveloppes protectrices, … siphon métallique, tuyauterie de chauffage et d’eau chaude ou froide, toutes les masses métalliques doivent être reliées au circuit d’interconnexion des masses (figure 7 les masses reliées entre elles sont au même potentiel ; il n’y a plus de danger), sauf les capteurs et les récepteurs de classe II ou de classe III ! (vu au § 2.6.).

Mais les orages ou les gros nuages d’été (cumulus ou cumulonimbus) font également monter le potentiel des masses ou le circuit d’interconnexion par rapport à la terre. Ce phénomène est extrêmement dangereux (Fig. 8 ). La seule parade est de relier le circuit d’interconnexion des masses à la terre (Fig. 9) !

Figure 7
Figure 8
Figure 9

 

L'interconnexion des masses et la mise à la terre des masses font l’objet d’un chapitre spécifique dans la norme NF C 15-100, chapitre appelé Schémas de Liaisons à la Terre (S.L.T.).

L’art et la manière de réaliser cette interconnexion des masses et la mise à la terre du circuit d'interconnexion sont scrupuleusement définis et détaillés. Il n’appartient pas aux utilisateurs « d’inventer » une norme ! Par contre, ceux-ci
(sont secs ?) sont tenus de respecter fidèlement les textes en vigueur ; les assurances savent très bien trouver les manquements en cas d’accident et déterminer les responsabilités pour ne pas avoir à indemniser….

 

1.7. Symboles qui pourront apparaître ici ou là

Pour ne pas vous perdre dans les méandres de la symbolisation des appareils couramment utilisés en électrotechnique (Fig. 10) :

Figure 10
  1. Disjoncteur thermique : il protège les moteurs ou les lignes contre les surcharges. Une surcharge est une faible surintensité qui dure longtemps ;
  2. Disjoncteur magnétique : il protège les lignes contre les courts-circuits. Un court-circuit est une grande surintensité qui ne dure pas. Il faut admettre, et c’est important, que l'on protège les lignes contre les surcharges et contre les courts-circuits, pour éviter que des incendies, dangereux pour l’homme, se déclarent dans les bâtiments. On ne sait pas prévoir un court-circuit : on constate qu’il est là et on coupe le plus vite possible. Par contre, un défaut d’isolement conduit inéluctablement au court-circuit dans un délai parfois très long.
  3. Disjoncteur magnétothermique : c’est le mélange des deux disjoncteurs précédents. Il protège contre les courts-circuits et les surcharges ;
  4. Disjoncteur différentiel : il détecte les défauts d’isolement en mesurant l’intensité de la Phase et celle du Neutre et en faisant la différence entre ces deux intensités (vu au § 1.7.6.). Si le résultat de cette différence n’est pas nul, c’est qu’un courant de défaut se reboucle par la terre ;
  5. Interrupteur différentiel : il fait la même chose que le disjoncteur différentiel, pour 2 ou 3 fois moins cher. Par contre, il n’a pas la possibilité de couper un courant de court-circuit ;
  6. Disjoncteur E.D.F. : c’est un interrupteur disjoncteur magnétothermique différentiel. Traduction : on peut le manœuvrer à la main (fonction interrupteur) ; il coupe sur surcharge (fonction thermique), sur court-circuit (fonction magnétique) ou sur défaut d’isolement (fonction différentielle).

1.8. Prise de terre et disjoncteur différentiel… tout un roman !

Le disjoncteur E.D.F. qui est chez vous possède un calibre (réglable de 3 à 36 kW (kilo Watt), ou plutôt, comme nous sommes en courant alternatif, en kVA (kilo Volt Ampère) pour limiter la puissance consommée à celle du contrat souscrit avec E.D.F. Son déclencheur différentiel est dit sélectif, c'est-à-dire qu’il permet une sélectivité totale avec les dispositifs différentiels 30 mA en aval, comme l’exige la norme NF C 15-100.

Traditionnellement, en fonction de la zone géographique dans laquelle vous résidiez, E.D.F. installait un disjoncteur « de branchement » dont la sensibilité était adaptée à la nature du sol : 250 mA, 350 mA, 500 mA, 650 mA, 750 mA, … Aujourd’hui, ces disjoncteurs de branchement ont des déclencheurs différentiels standardisés à 500 mA.

La sensibilité de la protection différentielle I∆n , celle du disjoncteur ou de l'interrupteur différentiel, doit-être inférieure ou égale au quotient de la tension limite de sécurité par la valeur de la prise de terre des masses.

I∆n ≤ UL / Zm I∆n : sensibilité du disjoncteur (ou d’un interrupteur) différentiel.
UL : tension limite de sécurité (Cf. Partie 1, § 2.9.) suivant tableau 2.
Zm : impédance de la prise de terre des masses.

 

La connaissance de ces deux valeurs est fondamentale pour choisir les protections différentielles nécessaires.

  • Tension limite de sécurité UL : dans la pratique on la connait, rappelée dans le tableau 2.
Tableau 2 : Tension limite de sécurité selon NF C 15-100
Nature du local Tension limite
de sécurité (UL)
Locaux secs (salle à manger, salon, chambre, …) 50 Volt ~
Locaux humides (W.C., salle de bain, cuisine, cave, extérieur, …) 25 Volt ~
Locaux immergés (piscine, baignoire, douche, bidet, …) 12 Volt ~

 

  • Impédance de la prise de terre des masses Zm : sa détermination est plus complexe. Dans une maison individuelle neuve, le consuel mesure la valeur de la prise de terre des masses pour que E.D.F. branche le compteur ; pour les autres, il est plus difficile d’obtenir la valeur de Zm, sauf à faire venir un consuel pour réaliser la mesure (comptez 200 € ou 300 €).
    Zm se déduit de la formule suivante, sachant que la tension de défaut Ud doit être impérativement inférieure ou égale à UL.
Ud = Id x Zm
et UdUL
Ud : tension aux bornes de la prise de terre des masses en cas de défaut.
Zm : impédance de la prise de terre des masses.
Id : courant de défaut.
UL : tension limite de sécurité.

 

Toute la sécurité « électrique »repose sur cette équation simple ! Ou sur cette simple équation (Fig. 11) ? Ou… ou rien d’autre !

Exemples :

Figure 11
  • Dans votre salle de bain, vous souhaitez installer un interrupteur différentiel, 2 à 3 fois moins cher qu’un disjoncteur différentiel. Mais l’interrupteur ne coupe que sur défaut d’isolement) ; UL = 25 V (local humide) ; la valeur de votre prise de terre des masses Zm est de 38 Ω ; I∆n UL / Zm → 25 / 38 ≈ 0,658 soit 650 mA ! Oui, vous avez bien lu 650 mA pour être parfaitement protégé… Bien sûr, trouver un différentiel 650 mA est très aléatoire, mais en cherchant sur l'Internet j’ai trouvé des disjoncteurs différentiels de 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA, 1 000 mA… Pour cet exemple, je prendrais un interrupteur différentiel 500 mA qui sera 3 ou 4 fois moins cher qu’un disjoncteur différentiel 30 mA.
  • Si votre prise de terre des masses est de 138 Ω, toujours pour protéger un circuit dans votre salle de bain : I∆n ≤ UL / Zm → 25 / 138 ≈ 180 mA, soit un interrupteur différentiel dont la sensibilité est de 100 mA. On voit bien que la connaissance de Zm est importante pour faire des économies tout en étant protégé !.
  • Si j’habite un chalet dans le Doubs, seul en haut de la montagne du coté de Morteau… (heu, on peut rêver non ?), j’ai un problème : il n’y a pratiquement pas de terre mais de la roche partout ! Ma prise de terre des masses vaut… 2008 Ω ! (Pourquoi 2008 exactement, et non pas 2000 pour simplifier ? Réponse : parce que ! ).I∆n UL / Zm → 25 / 2008 ≈ 12 mA, soit un interrupteur ou un disjoncteur différentiel 10 mA pour être protégé.


Pour l’industrie, Schneider, grand constructeur français, a catalogué des « détecteurs différentiels réglables » (gamme Vigirex) couvrant de 10 mA à… 30 A ! Oui, je sais que ça surprend, 30 A en différentiel… Mais si c’est au catalogue, c’est bien que le besoin existe. Alors pourquoi, me direz-vous, n’entend-on parler que de 30 mA ? Primo, le 30 mA partout n’est pas dans la norme : c’est une recommandation de l’Union Technique des Électriciens. Secundo, parce que les gens n’ayant pas les connaissances nécessaires pour faire les calculs, on utilise une solution passe-partout avec le 30 mA… 30 mA sauf pour les chalets de montagne ?
Un aquarium, surtout un aquarium berlinois avec sa cuve technique sous le bac principal, est dangereux si on ne prend pas garde aux mesures les plus élémentaires de protection. Mais cela ne signifie pas que l'’on soit obligé d’engloutir des fortunes en appareils… qui ne sont pas indispensables pour notre sécurité et celle de notre entourage.

Figure 12

En figure 12, je vous redonne le dessin d’un disjoncteur magnétothermique différentiel monophasé (même fonctionnement pour le triphasé sauf qu’il y a 4 contacts au lieu de 2), pour reprendre le fonctionnement du déclencheur différentiel. La bobine de la Phase est enroulée autour du circuit magnétique en forme de tore dans le sens contraire de la bobine du Neutre. En temps normal, IPhase = INeutre IPhaseINeutre = 0 ; aucun flux magnétique résultant ne tourne dans le tore. En cas de défaut d’isolement, Id = IPhase - INeutre  ; ce courant de défaut génère un flux résultant ɸd qui tourne dans le tore ; ce flux génère à son tour une tension induite dans la bobine de détection ; le courant qui circule dans cette bobine est proportionnelle au courant Id ; lorsqu’il atteint la valeur I∆n, l’électro-aimant libère le système mécanique qui maintient les contacts fermés ; des ressorts ouvrent ces contacts et le circuit électrique concerné se retrouve hors tension.

1.9. Sélectivité des protections

La sélectivité des protections électriques est l’aptitude à ne couper que la partie de la distribution affectée par un défaut (surcharge, court-circuit, défaut d’isolement) et de permettre la continuité du service des autres appareils, tout en protégeant le personnel et les matériels. C’est une tâche difficile, exigeant une connaissance fine des matériels de protection ; des logiciels spécialisés forts coûteux existent pour aider les techniciens et/ou les ingénieurs dans cette tâche.

Pour obtenir une installation sélective, on dispose de trois possibilités :

  • Jouer sur la valeur de l’intensité nominale des protections. C’est ce qu’on appelle une sélectivité ampèremétrique ;
  • Jouer sur le temps de réaction des protections. C’est ce qu’on appelle la sélectivité chronométrique. On peut même, en respectant certaines conditions, retarder le déclenchement d’un disjoncteur pour assurer une sélectivité chronométrique totale ;
  • Jouer enfin sur la sensibilité des différentiels. C’est ce qu’on appelle la sélectivité différentielle.

Dans la pratique, les trois possibilités sont utilisées en même temps. Il est pratiquement impossible de réaliser une sélectivité totale au-delà de cinq niveaux.

1.9.1. Sélectivité ampèremétrique (on joue sur les calibres des disjoncteurs).

Pour assurer une sélectivité ampèremétrique il faut que le calibre du disjoncteur amont soit deux fois plus grand que le calibre du disjoncteur aval (pour les fusibles H.P.C., c’est 2,5 fois).

Soit l’exemple de la figure 13 : il s’agit d’un schéma de distribution unifilaire d’un aquarium imaginaire (en repère A, le trait oblique simple signifie que c’est une Phase, le trait oblique avec le petit cercle signifie que c’est un Neutre). Quatre départs protégés par quatre disjoncteurs (D2, D3, D4 et D5) et un disjoncteur général (D1). Le départ « Pompe Relevage » est protégé par le disjoncteur D3 de calibre 12 A ; le disjoncteur général D1 est de calibre 16 A ; or, 12 x 2 = 24 ; D1 est trop petit ; il faut prendre le calibre immédiatement supérieur à 24 A soit 25 A. La figure 14 nous donne le schéma de cette petite installation avec une sélectivité complètement assurée. Mais cette sélectivité pose 2 problèmes :

  • Le surcoût occasionné par un disjoncteur dont le calibre est deux fois plus grand n’est pas négligeable ;
  • la ligne protégée par D1 supporte-t-elle 25 A au lieu des 16 prévus au départ ?
Figure 13
Figure 14

1.9.2. Sélectivité ampèremétrique (on joue sur les courbes de déclenchement des disjoncteurs).

Figure 15
Figure 16

Ce cas peut également servir pour une remise, une grange, un garage, un atelier…, placé à quelques mètres de votre maison. Vous avez besoin de protéger le tableau électrique placé dans ce local secondaire, mais vous désirez avoir une sélectivité entre un problème dans le local et un problème dans la ligne. La figure 15 résume ce problème avec D2 qui protège le tableau du local et D1 qui intervient lorsque la ligne a un problème. Vous n’avez besoin que d’une prise de courant et une lampe dans le local : 16 A suffisent ; 3 G 2,5² pour le câble (3 fois 2,5 mm² dont un conducteur est en vert/jaune). Mais D1 ? La solution du paragraphe précédent s’avère fort coûteuse car si vous prenez un disjoncteur 25 A pour D1 la ligne doit devenir 3 G 4²… et votre portefeuille va très vite faire la différence !

Dans le premier chapitre de cet article, je vous ai donné les courbes de déclenchement des disjoncteurs courbe Z (inutile pour nous), courbe B, courbe C et courbe D. Vous retrouvez cet abaque figure 16 :

  • On voit qu’un disjoncteur courbe B réagit entre 3,2 et 4,8 fois l’intensité nominale (pour cet exemple, il disjoncte entre 51 A et 77 A pour un court-circuit).
  • Un disjoncteur du même calibre en courbe D réagit entre 10 et 14 fois I nominale (soit 160 A et 224 A).
Figure 17
Figure 18

La figure 17 est donc une solution possible, mais on distingue deux cas :

  • Cas 1 : la ligne a un problème, D1 réagit et D2 qui n’est pas concerné reste fermé.
  • Cas 2 : le problème est dans le local, D2 réagit avant que D1 ne le fasse.

Tout cela serait merveilleux si… si la sélectivité est assurée dans tous les cas, ce qui reste à prouver. L’axe des abscisses (la ligne horizontale du bas) est l’axe des intensités et celui des ordonnées (verticale de gauche) est celui du temps de réponse. Figure 18 on voit que de 1 à 10 fois l'intensité I nominale, seul D2 fonctionne, puisque l’intensité est trop faible pour que le déclencheur magnétique de D1 réagisse ; par contre, à partir de 10 fois l'intensité I nominale, les deux déclencheurs magnétiques sont sollicités… Si l’intensité de court-circuit est de plus de 10 fois i nominale, c’est la loterie : soit D1 est le plus rapide, soit D2, soit les deux déclenchent en même temps.
C’est donc une sélectivité partielle qui est obtenue avec cette solution. Si vous désirez absolument une sélectivité totale, il faut une ligne 3 G 4², un disjoncteur D1 25 A courbe D et un disjoncteur D2 16 A courbe B… ou alors, une sélectivité chronométrique.

1.9.3. Sélectivité chronométrique

Elle consiste à retarder le déclenchement de D1 dans l’exemple du § 1.9.2. Certains disjoncteurs possèdent un retardateur réglable. Dans la pratique, on retarde un disjoncteur amont de 300 ms par rapport au disjoncteur aval.
Cette solution n’est pas non plus la panacée : en cas de coup dur (court-circuit entre Phases sur un réseau triphasé), il faut que la ligne tienne pendant ces 300 ms. Un court-circuit Phase-Phase, c’est au moins 40 000 A, très souvent 100 000 A, parfois 200 000 A !
Pour nous, pauvres petits récifalistes attentionnés, c’est un autre monde. Si, pour votre aquarium, ou votre cabane au fond du jardin cabrellisée… nous nous contenterons des sélectivités des § 1.9.1. et 1.9.2.

1.9.4. Sélectivité différentielle

Figure 20
Figure 19

Reprenons notre exemple avec D1, D2 et la caaabaaane au fond du jaaardin : nous voulons mettre deux disjoncteurs magnétothermiques différentiels pour savoir où est le défaut d’isolement, s’il y en a un sur la ligne ou dans la caaabaaane (Fig.  19). C’est important parce qu’il y a de grandes chances que la ligne qui alimente votre caaabaaane soit enterrée. Il serait idiot de creuser une tranchée pour rien ! A noter qu’une méthode de mesure simple pour un professionnel (le pont double de Thomson) permet de localiser le défaut d’isolement au décimètre près. Dans la pratique, on multiplie par trois la sensibilité du disjoncteur aval pour déterminer la sensibilité du disjoncteur amont.

Dans notre exemple, imaginons que j’ai une prise de terre des masses qui vaut Zm = 108 Ω ; je choisis UL = 12 Volt parce que le terrain est légèrement inondable aux périodes de crues.
I∆n = UL / Zm I∆n = 12 / 108 = 0,111 A soit 111 mA ;

  • Disjoncteur D2 : je choisis un disjoncteur 16 A, Courbe C, 100 mA.
  • Disjoncteur D1 : je choisis un disjoncteur 16 A, Courbe D, 300 mA (Fig. 20).

J’ai une sélectivité totale en cas de surcharge ; J’ai une sélectivité partielle en cas de court-circuit (tout dépend de l’impédance de la ligne E.D.F. qui m’alimente en électricité), et j’ai une sélectivité totale en cas de défaut d’isolement, ce qui est le plus important.

1.9.5. La sélectivité

Il existe d’autres types de sélectivité, parfois très complexes (énergétiques, booléenne, …). Tout cela est nécessaire pour ne couper que la partie d’une installation qui a un problème. C’est grâce à ces techniques que vous n’avez pratiquement plus, aujourd’hui, de coupure E.D.F., ce qui n’était pas le cas il y a seulement 30 ans…

1.10. Transformateur

Le transformateur d'alimentation adapte la tension du secteur, en augmentant ou en diminuant sa valeur, à la tension nécessaire au bon fonctionnement d’un circuit. Inventé par Michael Faraday en 1831, c’est un appareil indispensable en distribution de l’énergie électrique : les pertes en ligne sont proportionnelles au carré de l’intensité. Pour une même puissance (en triphasé, S = U x I x ) plus U est grand, plus I diminue ; diviser I par 2 c’est diviser les pertes en ligne par 4. A la sortie des centrales, thermiques, nucléaires, hydrauliques pour l’essentiel, la tension est montée à 250 000 V ou même 400 000V ; la ligne qui vous alimente est en 400 V entre Phases : 1 000 fois plus faible…

De ce qui précède on peut conclure que le transformateur ne fonctionne qu’en courant alternatif. Branchez un transformateur sur du courant continu et il explose !

1.10.1 Principe de fonctionnement.

Figure 21

Autour d’un circuit magnétique refermé sur lui-même, sont enroulées deux bobines : une nommée primaire, reliée au secteur, l’autre nommée secondaire sur laquelle est relié un circuit d’une tension différente que celle du secteur (Fig. 21). Par convention, on donne l’indice 1 pour toutes les grandeurs physiques du primaire et l’indice 2 pour le secondaire.
On a donc U1, I1 et une puissance primaire S1 = U1 x I1 ; U2, I2 et S2 = U2 x I2. Théoriquement, S1 = S2 ; la perfection n’existant pas, S1 = S2 + ∑pertes (∑, sigma, signifie somme de). Un transformateur E.D.F. a un rendement de 99,5% au minimum. Dans ces pertes, il y a des pertes dans le circuit magnétique (pertes fer), dans le primaire (pertes Joule primaire) et dans le secondaire (pertes Joule secondaire).

Figure 22

La bobine du primaire crée un flux magnétique qui tourne dans le circuit magnétique nommé noyau. Comme U1 est une tension sinusoïdale, le flux ɸ est sinusoïdal (Fig. 22) donc le flux ɸ varie constamment (50 sinusoïdes par seconde).
La bobine du secondaire, qui est fixe, baigne dans ce flux qui est variable. La loi de Lenz (Partie 1, § 6.3.) explique que dans chaque spire de la bobine secondaire apparait une tension telle que : U2 = e x N2 (e : tension induite dans une spire ; N2 : Nombre de Spires au Secondaire).
En fonction de N1 et N2, on peut élever ou abaisser la tension U2 par rapport à U1. On caractérise un transformateur par ses tensions U1 et U2 et par sa puissance S (en kVA, Kilo Volt Ampère… Pour vous, disons des Watt, la différence n’est pas très grande).
Il existe d’autres types de transformateurs : transformateur d’intensité, transformateur d’impédance. Pour autant, ces transformateurs ont un fonctionnement strictement identique.

1.10.2. Transformateur et autotransformateur

L’automatisation et même la robotisation de la fabrication des transformateurs ont changé la donne :

Figure 23
Figure 24
Figure 25
Figure 23 : regardez attentivement, il s’agit d’un transformateur monophasé avec d’un côté un primaire et ses bornes pour le raccorder (V/J, Neutre et Phase au fond) et de l’autre le secondaire avec ses bornes (0V, 12V et 24V). Figure 24 : il s’agit de deux transformateurs avec seulement trois bornes au total. Ce sont deux autotransformateurs. Un robot bobine le primaire, s’arrête, sort le fil, puis bobine le secondaire. Figure 25 : différence entre transformateur et autotransformateur. Bien évidemment, les autotransformateurs coûtent moins cher.

 

1.10.3. Transformateur de séparation des circuits.

Un transformateur de séparation de circuits est un transformateur dont les enroulements primaires et secondaires sont électriquement séparés par une isolation double et renforcée, en vue de limiter, dans le circuit alimenté par l'enroulement secondaire, les risques en cas de contact simultané accidentel entre la terre et les parties actives ou les masses portées au même potentiel en cas de défaut d'isolement. Ces transformateurs sont généralement équipés d'un écran électrostatique. Un transformateur de séparation des circuits a une tension au secondaire identique à celle du primaire. Les prises pour rasoir électrique sont des transformateurs de séparation des circuits.

1.10.4. Transformateur de sécurité

C’est un transformateur de séparation des circuits dont le secondaire est en 12 V ou 24 V. De plus, il est possède une isolation renforcée avec l’extérieur qui interdit tout contact avec les bornes du secondaire.

Figure 26

1.10.5. Symbolisation.

La figure 26 définit les symboles des différents types de transformateurs :

  • Repère A : autotransformateur ;
  • Repère B : transformateur quelconque ;
  • Repère C : transformateur de séparation des circuits ;
  • Repère D : transformateur de sécurité.

2. La Très Basse Tension peut Très Bien Tuer… En somme, la T.B.T. peut T.B.T !

On parle, on parle, mais encore faut-il que nous nous entendions sur le sens des mots ! Par exemple, la haute tension (H.T.), ça commence à partir de combien de Volt ? Et la moyenne ? Il doit bien y avoir des chiffres quelque part ? Trois domaines de tensions sont désormais recensés en Europe (Tableau 3). Les électriciens ont une ou plusieurs habilitations pour intervenir sur les installations électriques. Un manœuvre habilité pour la haute tension A ne peut pas intervenir sur la basse tension.

Tableau 3 : Domaines de tension électrique

 

2.1. Problème !

Figure 27

Certaines sources de T.B.T. de forte puissance peuvent générer des quantités importantes d’énergie en cas de court-circuit. A la clé, des risques d’électrisation : des lésions, brûlures (le démarreur de votre voiture demande 160 A pendant les quelques secondes du démarrage. Ne court-circuitez jamais une batterie 6, 12 ou 24 V, sous peine de vous brûler gravement.), une dégradation de la vue due aux rayons ultraviolets, une perte auditive (phénomène de blast), ou encore des risques d’électrocution. Pour les éviter, chaque appareil doit fonctionner dans un environnement propice, c’est-à-dire qui ne soit pas perturbé par des champs électromagnétiques. Il ne doit pas lui-même émettre de champs électromagnétiques perturbateurs.

Plus grave encore et surtout plus fréquent, c’est un défaut d’isolement de la Phase du primaire d’un autotransformateur avec des spires du secondaire, les deux bobinages étant imbriqués dans ce type de transformateur (Fig. 27). Dans ce cas, le 230 V~ se retrouve sur le secondaire ! Imaginez votre fils avec son train électrique et du 230 V sur les rails…

Donc parler de très basse tension ne veut rien dire si on ne précise pas de quelle très basse tension on parle ! Je l’ai déjà dit et je le répète : il n’appartient à personne de pouvoir établir une norme en matière de sécurité électrique ! Il revient à tout le monde l’obligation de respecter les normes, et à l’I.R.N.S. la charge de les faire évoluer.

Les trois paragraphes qui suivent citent des extraits de la norme et l’interprétation qu’il faut en faire.

2.2. Très Basse Tension de Sécurité

  1. Norme : Les sources de sécurité peuvent être soit un transformateur de sécurité conforme à la norme NF EN 61558-2-6 soit un convertisseur électronique conforme à la norme NF EN 61347-2-2.
    Interprétation : L’étiquette du constructeur doit impérativement être présente sur l’appareil ET indiquer que l’appareil est conforme à la norme NF EN 61558-2-6 ou NF EN 61347-2-2 (Combien de fois avons-nous du jeter un transformateur de sécurité dont l’étiquette avait été arrachée par un élève… Geste idiot que les contribuables payent sans le savoir !).
  2. Norme : Le secondaire du transformateur (côté utilisation) ne doit en aucun cas être relié à la terre.
    Interprétation : Le circuit Très Basse Tension ne comporte que deux conducteurs : une Phase et un Neutre ou un Plus et un Moins.
  3. Norme : Les masses des matériels électriques devront être isolées de toutes les autres masses et ne pas être reliées à la terre, ni à un conducteur de protection (P.E.).
    Interprétation : Comme il n’y a pas de conducteur de protection électrique dans le circuit du secondaire, aucune masse dans ce circuit n’est reliée à la terre. Par contre, les masses sont isolées.
  4. Norme : Le câblage du coffret ou de l'armoire électrique renfermant la source, devra être organisé afin qu'il ne puisse exister de "contamination" entre les circuits fonctionnant dans des domaines de tension différents. Concrètement, s'ils cheminent dans une même goulotte ou sur un même support, les conducteurs de câblage des circuits issus de la source de sécurité devront être isolés pour la tension la plus importante (généralement 400 Volt). De plus les borniers T.B.T.S. devront être séparés des autres soit par un espace d'au moins 50 mm, soit par une cloison métallique reliée à la terre. S'il est fait usage de câbles multi paires pour véhiculer la Très Basse Tension les paires non utilisées devront être rassemblées sur un bornier mis à la terre.
    Interprétation : Les conducteurs (fils) du secondaire sont éloignés des conducteurs reliés directement ou indirectement au primaire.
  5. Norme : Attention : le développement de moyens de protection pour éviter la "contamination" d'un circuit fonctionnant en T.B.T.S., doit aussi s'exercer au niveau de son récepteur si celui-ci intègre aussi une alimentation électrique de toute autre nature ; ce peut être le cas sur certaines cartes électroniques.
    Interprétation : Certaines cartes électroniques nécessitent plusieurs tensions différentes. Toutes les tensions doivent être en T.B.T.S. sur une même carte.
  6. Norme : La protection contre les chocs électriques (contacts directs ou indirects) n'est pas obligatoire pour des tensions inférieures ou égales à 25 Volt en courant alternatif et 60 Volt en courant continu. Au delà, elle est obligatoire.
    Interprétation : Pas de différentiel obligatoire pour une tension T.B.T.S. inférieure ou égale à 25 V~.
  7. Norme : En condition immergée la tension ne doit pas dépasser 12 Volt, la source de courant devant être déportée au-delà des volumes 0, 1 et 2 des salles d'eau. La protection contre les contacts directs doit être assurée, quel que soit le niveau de tension.
    Interprétation : Le matériel doit posséder une isolation renforcée ET un différentiel (interrupteur ou disjoncteur) est obligatoire dans ce cas. La tension est au maximum de 12 V. C’est typiquement le cas des systèmes à bulles pour les baignoires.

2.3. Très Basse Tension de Protection.

Figure 28
  1. Norme : La conception des installations fonctionnant en T.B.T.P. est identique à celle des installations fonctionnant en T.B.T.S. mais la liaison entre les parties actives et la terre côté utilisation existe.
  2. Norme : La protection contre les chocs électriques (contacts directs ou indirects) n'est pas obligatoire pour des tensions inférieures ou égales à 12 Volt en courant alternatif et 30 Volt en courant continu. Au-delà, elle est obligatoire.
  3. Norme : En condition immergée, la T.B.T.P. n'est pas admise.

    Interprétation : Le schéma de la figure 28 montre une T.B.T.P. conforme à la norme. La liaison du Neutre du secondaire au conducteur PE permet de ne pas mettre de différentiel : tout défaut de la Phase se transforme en court-circuit Phase-Neutre. Dans ce cas, le fusible F2 fond immédiatement.

2.4. Très Basse Tension Fonctionnelle

  • Norme : Est considérée comme fonctionnant en Très Basse Tension Fonctionnelle, toute installation ne satisfaisant ni aux conditions de mise en œuvre de la T.B.T.S., ni à celles de la T.B.T.P.
    Interprétation : Le transformateur ne possède plus l’étiquette d’origine mise par le constructeur ou n’est pas un transformateur de sécurité. Il n’y a pas de séparation des conducteurs T.B.T. avec des conducteurs coté primaire.
  • Norme : L'utilisation de la T.B.T.F. requiert une protection contre les chocs électriques (contacts directs ou indirects) lors de toute intervention sur les circuits concernés.
    Interprétation : Il faut obligatoirement un différentiel pour protéger les utilisateurs.

3. Deux cas particuliers…

3.1. Séparation des circuits

On peut très bien utiliser des récepteurs en 230 V~ dans des locaux humides, mouillés, exigus, … Pour ce faire, il faut :

  • Un transformateur de séparation des circuits par récepteur ;
  • Des récepteurs uniquement de classe II (donc pas de PE) ;
  • Une protection contre les courts-circuits et les surcharges au secondaire du transformateur (disjoncteur magnétothermique) ;
  • Pas de procédé de secours en énergie ;
  • Une puissance limitée à 25 kVA en mono et 40 kVA en tri.

Votre prise pour rasoir électrique, qui possède un transformateur de séparation des circuits, répond fidèlement à toutes ces prescriptions.
Comme il n’y a aucun point commun entre le secondaire du transformateur et le circuit auquel le primaire est raccordé, il ne peut y avoir de courant de défaut, même si l’isolant est abîmé. Si un second défaut apparaît, il se transforme soit en surcharge (défaut impédant) détectée par le déclencheur thermique, soit en court-circuit (défaut franc) détecté par le déclencheur magnétique.

3.2. Conditions d’emploi des matériels électriques dans une enceinte conductrice exiguë

Norme : Une enceinte conductrice exiguë est définie comme étant un local ou un emplacement dont les parois sont constituées de parties métalliques ou conductrices, à l’intérieur duquel une personne, du fait de l’exiguïté du lieu, a une partie importante de son corps en contact avec les éléments conducteurs (Caisson de ventilation, vides sanitaires, intérieur d’un silo, d’une cuve, d’une chaudière).

  • Les lampes baladeuses doivent être alimentées obligatoirement en T.B.T.S. par l'intermédiaire d'un transformateur de sécurité.
  • L’outillage électroportatif à main peut être alimenté en T.B.T.S. mais aussi, en cas d'impossibilité, en Basse Tension, par l'intermédiaire d'un transformateur de séparation individuel.
  • Dans tous les cas, les transformateurs d’alimentation devront être placés à l’extérieur des enceintes.
  • Le matériel sera de préférence de classe II, à défaut de classe I, mais dans ce cas la masse de ce matériel sera reliée à l’ensemble des éléments conducteurs de l’enceinte.
  • Les lampes baladeuses de fortune sont totalement interdites. Seul l’emploi de matériel normalisé répondant aux prescriptions de la norme NF EN 60598-2-8 est autorisé.
  • L’indice de protection (IP) doit être au minimum IP 45. De plus le câble d’alimentation et la fiche de courant doivent être non démontables afin de garantir un IP minimum. Avant utilisation d’une baladeuse, il est indispensable de vérifier son bon état.

Interprétation : heu..., une décantation, c’est aussi une enceinte conductrice exigüe ? Tout est dit, je n’ai rien à ajouter, si ce n’est que ce qui est obligatoire dans un cadre professionnel l’est peut-être également dans un cadre familial… non ? Au moins, utilisez du matériel IP 45 pour l’éclairage (personnellement, je prends de l’IP 55) et ne mettez pas votre tableau électrique dans les parages !

Dans la présentation de cet article j’évoque le décès d’un collègue de 28 ans : il devait souder à l’intérieur d’une cuve en inox de 2,5 mètres de diamètre. Le poste de soudure à l’arc était bien en dehors de la cuve, mais pas la baladeuse ! Cette baladeuse n’était pas en T.B.T.S., et son cordon trop court ! La rallonge utilisée était un « bricolage » vite fait/mal fait ! Le collègue est mort électrocuté, certes, mais le corps était… brûlé en partie. Tout est dit !

4. Distribution de l’énergie électrique en Alsace et en Lorraine

Il n’est pas question pour moi de stigmatiser tel aquariophile ou tel autre passionné par le récifal ! L’histoire récente, si on regarde l’histoire depuis son origine, n’est que guerre entre la France et l’Allemagne au sujet de deux provinces françaises qu’ils se disputent. Après moult guerres, dont deux mondiales, on ne peut que constater les traces laissées ici ou là… y compris dans nos installations électriques. Amis de l’Est français, par pitié, ne voyez dans ce qui suit qu’un peu d’humour, pardon, qu’un peu d’amour, et rien d’autre…

On parle dans la norme NF C 15-100 de schéma de liaison à la terre, c'est-à-dire de l’art et la manière de relier le Neutre à la terre. Dans le temps (hé oui ma pauv’ dame, c’était l’bon temps), on parlait de « régime de Neutre ».

Il existe en France quatre façons de relier le Neutre à la terre (six dans le monde). Nous ne verrons ici QUE ce qui nous concerne, soit le régime majoritairement utilisé en Allemagne, et celui retenu en France par E.D.F.

4.1. Principe.

Figure 29

C’est le régime de neutre implanté en Alsace, en Lorraine, qui est adopté pour les groupes électrogènes de chantiers ou des particuliers.
On le nomme « Régime T.N. » :

  • T : le neutre est relié directement à la terre ;
  • N : le conducteur de protection PE est relié au Neutre.

On crée volontairement un défaut franc du Neutre en le reliant à la terre (Fig. 29). En industrie, le Neutre et le PE sont « confondus » en un seul conducteur.

L’impédance de la prise de terre du Neutre doit faire moins de 1 Ω et est mesurée tous les ans. Cette valeur, moins de 1 Ω, est voulue pour que la tension entre le circuit d’interconnexion des masses et la terre n’atteigne pas la valeur de UL.

4.2. Distribution T.N. : aucun défaut d’isolement.

Soit la situation d’un récifaliste… distrait de la figure 30. Ce schéma déjà fort simple peut être encore plus épuré : retirons tout ce qui ne concerne pas notre récifaliste distrait. On obtient le schéma équivalent de la figure 31. Dans la boucle PE, A, récifaliste, sol lointain, Neutre, PE, il n’y a aucun générateur. De même pour la boucle PE, B, … Il n’y a donc aucun danger à mettre directement le conducteur Neutre à la terre.

Figure 30
Figure 31

4.3. Distribution T.N. : un défaut d’isolement impédant.

Soit la situation d’un récifaliste distrait de la figure 32. Recherchons le schéma équivalent (Fig.  33).

Figure 32
Figure 33

 

On serait tenté d’étudier la boucle Ph1, défaut d’isolement, récifaliste, sol lointain, Neutre, Phase. Permettez-moi de vous poser une question : à quoi sert le PE ? Parce qu’avec ce raisonnement, il n’a aucune utilité… alors même qu’un défaut d’isolement existe !
En réalité, que notre ami récifaliste touche ou pas au récepteur A, il y a un courant de défaut Id qui tourne dans la boucle Phase1, défaut d’isolement, PE, Neutre, Phase1.

L’enroulement du transformateur est un générateur de courant ; donc dans cette boucle un courant de défaut Id tourne. Ce courant de défaut n’est limité que par Zd , l’impédance de l’enroulement du transformateur, l’impédance de la ligne, l’impédance du défaut et l’impédance du PE. Toutes ces impédances sont très faibles ; le point où se situe le défaut d’isolement chauffe (loi de Joule : P = R x) ; le défaut s’aggrave (les isolants sont détruits par la chaleur) et, par effet d’avalanche, se transforme rapidement en un court-circuit Phase-Neutre. La protection qui protège la ligne qui alimente le récepteur A, agit dès que Id dépasse le calibre de celle-ci (disjoncteur magnétique).

4.4. Distribution T.N. : défaut sur le Neutre.

Un défaut d’isolement du conducteur Neutre est-il dangereux (Fig. 34) ?

Le schéma équivalent donné en figure 35 montre, s’il en était besoin, que dans la boucle Neutre, PE, Neutre, il n’y a aucun générateur de courant, donc aucun danger. On serait même tenté de dire que le récepteur A est relié deux fois au circuit d’interconnexion des masses…

Figure 34
Figure 35

4.5. Distribution T.N. : défaut sur un départ très long.

Soit la situation de la figure 36 à savoir un défaut franc de la Phase 1 avec la masse du récepteur A. Le schéma équivalent (Fig. 37) résume bien la situation.

Figure 36
Figure 37

 

Dans la Phase 1, on a le courant nominal In plus le courant de défaut IdIPh= In + Id. Comme il y a un défaut franc de la Phase 1, le courant de défaut est le courant de court-circuit :Id=Icc. L’impédance de la Phase 1 et celle du Neutre limitent le courant de défaut. Dans le cas le plus défavorable, le court-circuit risque de ne pas être détecté par le déclencheur magnétique du disjoncteur protégeant la ligne du récepteur A. Dans ce cas, la surcharge dans la Phase 1 risque de « fatiguer » la ligne, voire même de l’endommager sans que rien ne nous signale le problème. Seul un déclencheur thermique peut détecter la surcharge ; mais son action est retardée de plusieurs dizaines de minutes. Si les conditions sont complètement contre nous, le déclencheur thermique risque de ne pas voir lui non plus le défaut d’isolement. C’est le cas le plus dramatique parce qu’un second défaut est toujours possible. Loi de Murphy : si la probabilité qu’un second défaut apparaisse est très faible, elle n’est pas nulle ; donc un second défaut surviendra… sur la Phase 2 par exemple ! La figure 38 pose ce nouveau problème. Le schéma équivalent (Fig.  39) est plus que jamais nécessaire pour déterminer quels sont les dangers dans cette situation.

Figure 38
Figure 39
Figure 40

 

De fait, le second défaut change tout : le court-circuit Phase-Neutre se transforme en court-circuit Phase1-Phase2. Ce dernier se fait sur du 400 V au lieu de 230 V. Dans un premier temps, on est tenté de penser que notre ami récifaliste Alsacien ne risque rien. Loi de Murphy : si ça va mal grand comme le petit doigt, rassure-toi ; bientôt, ça ira mal grand comme le bras(Je vous laisse imaginer les difficultés pour faire comprendre la loi de Murphy ! Une photographie avec le doigt levé… ou avec le bras en « honneur »… La vie du rédacteur d’un article pour Cap Récifal n’est pas simple… Chienne de vie !). Le conducteur de Protection Électrique, le fameux PE, n’est pas un conducteur parfait ! Donc, figure 40…

Le conducteur réel PE possède une impédance ZPE. Traversée par un courant Icc, cette impédance présente à ses bornes une tension de défaut Ud telle que Ud=ZPE xIcc. SiUd >UL, notre ami est en danger mortel !

Certains m’objecteront que ce cas est un cas d’école. A ces septiques je réponds que si le cas est possible, alors il arrivera (version optimiste de la loi de Murphy) ! Alors que faire ? Le seul appareil de protection capable de détecter un courant de défaut même très faible est le différentiel. En l’occurrence, un différentiel 10 mA sur un départ long est une bonne mesure pour assurer notre sécurité.

4.6. Schéma complet d’une installation en régime T.N.

Figure 41

 

5. Distribution de l’énergie électrique en France

On le nomme « Régime T.T. » :

  • T : le neutre est relié directement à la terre ;
  • T : le conducteur de protection PE est relié à la terre.

5.1. Principe.

Le Neutre est relié à la terre par une prise de terre spécifique, possédant une impédance repérée Zn. Les masses sont reliées à une prise de terre spécifique elle aussi repérée Zm. (Fig. 42). C’est typiquement le régime adopté par E.D.F. La prise de terre du Neutre doit être inférieure à 1 Ω et est mesurée tous les ans.

Figure 42
Figure 43

5.2. Distribution T.T. : aucun défaut d’isolement.

Il n’est pas besoin de dessiner le schéma équivalent (Fig. 43) pour avoir la certitude qu’aucun courant ne circule dans le PE, la prise de terre du Neutre et la prise de terre des masses. Il faut remarquer que toutes personnes situées entre ZN et Zm peuvent très bien être en danger sans le savoir si un courant circule dans les deux prises de terre.

5.3. Distribution T.T. : un défaut d’isolement impédant.

Soit la situation de la figure 44 ; le récepteur A est en défaut impédant sur la Phase 1. Le schéma équivalent de la figure 45 permet de comprendre la situation dans sa totalité.

Figure 44
Figure 45

 


Dans la boucle Ph1, Zd, A, PE,Um, sol lointain, ZN, Ph1, il y a un enroulement de transformateur, donc un générateur de courant ; un courant de défaut Id tourne. Ce courant est limité par Zd, ZN et Zm étant les plus petites possibles.

Notre récifaliste préféré est aux bornes de Zm ; celle-ci est traversée par le courant de défaut Id → loi d’ohm → Ud = Zm x Im. Si Ud >UL, notre ami est en danger de mort.

Une coupure automatique et rapide est nécessaire si Ud ≥ UL

 

Cette coupure ne peut être assumée que par un disjoncteur ou un interrupteur différentiel. La sensibilité de la protection différentielle (I∆N) dépend de la valeur de la prise de terre des masses Zm et a été vue et revue au § 1.8.

5.4. Distribution T.T. : un défaut d’isolement franc.

Figure 46

Si le défaut impédant de la figure 44 n’est pas recherché et éliminé rapidement, il se transformera en défaut franc un jour ou l’autre. Le schéma équivalent de la figure 46 nous donne la nouvelle situation.
Le courant de défaut n’est limité que par ZN et Zm, qui sont très petites → Id Icc (nous sommes proche d’un court-circuit Phase-Neutre). La protection contre les courts-circuits doit agir automatiquement et rapidement.

5.5. Distribution T.T. : deux défauts d’isolement impédants.

Le premier défaut d’isolement n’a pas été éliminé ; loi de Murphy : il n’y a strictement aucune raison pour qu’un défaut impédant n’apparaisse pas sur la Phase 2… (Fig. 47).

Figure 47
Figure 48

 

Le schéma équivalent de la figure 48 montre que le courant de défaut Id ne passe plus par les prises de terre ZN et Zm. Notre ami, ex récifaliste heureux, a eu l’immense joie post mortem de constater que notre affection était immense…
Cette situation très inquiétante peut perdurer : tout dépend de la valeur de Zd1 et Zd2qui déterminent la valeur deId. Il est plus que souhaitable qu’au moins une des deux protections différentielle intervienne au plus vite.

Figure 49

5.6. Distribution T.T. : deux défauts d’isolement francs.

Deux défauts francs simultanés (Fig. 49) est un phénomène rare. Mais, loi de Murphy oblige… On assiste à un court-circuit franc entre phase. Le courant de défaut est un courant de court-circuit. On est certain que les protections contre les courts-circuits vont agir… sauf que… Sauf qu’un court-circuit Phase-Phase (donc avec du 400 V) laisse des traces : les lignes souffrent. On peut même voir des câbles « gonflés » : les force électrodynamiques ont écarté les Phases l’une de l’autre. Dans ce cas, les isolants ne sortent pas intacts d’un tel évènement…

5.7. Distribution T.T. : défaut du Neutre.

Un défaut franc du conducteur Neutre ne semble pas, à priori, très grave (Fig. 50).
La figure 51 nous montre qu’en fait, ce défaut du Neutre transforme notre régime T.T . en régime T.N. La seule différence est que les deux impédances ZN et Zm se retrouvent en parallèle et de fait l’impédance résultante sera encore plus faible, ce qui n’est pas plus mal.

Figure 50
Figure 51

5.8. Schéma complet d’une installation en régime T.N.

Figure 52

 

6. Poignée de main fatidique ? Non ! Le bébé sur la pelouse… Ouf, on échappe au pire !

Imaginons deux voisins, dans une cité pavillonnaire… ou au centre d’un vieux village aux maisons tout juste retapées… un samedi matin de printemps brumeux… les hirondelles qui discutent perchées sur les fils E.D.F… la fraîcheur matinale qui hérisse les poils sur les bras… un chien au loin qui gueule on ne sait après qui, ou après quoi… et cette sal _ _ _ rie de pelouse qui pousse plus vite que les thuyas plantés l’année dernière… et bien sur la compagne adorée qui susurre à l’oreille : « Tu vas tondre ? », comme si l’avenir de l’humanité reposait sur la hauteur de la pelouse…

Comme de juste, le voisin, qui est dans la même situation, a exactement le même problème… Il a également la même tondeuse… thermique les tondeuses, parce que même si ça fait beaucoup de bruit, ça coupe mieux… et puis tout le monde en a une !
Donc Dupond et Du… rand (là, je suis sûr que j’en ai eu quelques-uns ! Et ça me fait hurler de rire !) sortent chacun leur tondeuse et commence le dur labeur de couper cette maudite pelouse, pleine de pissenlits, de chardons divers et variés, de liseron… bref, de va _ _ eries qui elles n’ont besoin de rien pour vous pourrir le weekend ! Oui ! Ça sent le vécu !

L’herbe humide bourre dans les tondeuses… Les deux esclaves s’arrêtent de pousser, autant pour se serrer « la louche » par-dessus le grillage que pour permettre à la machine de vomir le trop plein d’herbe… On arrête les deux bolides dont le bruit interdit toute conversation… « Ça va ? »… et gnan gnan gan… Durand, pris soudain d’une inspiration incroyable, confie à son acolyte « Pendant que la pelouse sèche, je vais nettoyer la tondeuse et ré affûter la lame : elle n’arrête pas de bourrer… » ; Dupond approuve et décide d’en faire autant.

Les deux tondeuses posées sur des tréteaux bancals, à deux mètres l’une de l’autre… effectivement, il y a de quoi récurer ! Durand a tiré une rallonge pour son compresseur, histoire de ne pas se fatiguer à gratter, compresseur qui est de classe 1 mais ça il ne sait pas ce que cela signifie,. Durand, pour ne pas être en reste, a tiré la sienne, pour son Karcher, de classe 1 lui aussi. Et puis Dupond demande à Durand la clé plate pour démonter la lame de sa tondeuse. Au moment où Durand la lui passe, Bingo ! Deux d’un coup ! Et comme les tondeuses sont intactes, un bonus : une partie gratuite ! Le S.A.M.U. ne pourra rien pour ces deux forçats…

Ce petit scénario n’est ni drôle, ni un cas d’école : ce n’est pas pour rien que l’U.T.E. nous « conseille » de mettre des différentiels 30 mA partout ! Mais que s’est-il passé ?

Figure 53

La figure 53 résume le problème. Première constatation, ce schéma est tout à fait exact : chacune des résidences possède bien sa prise de terre, repérées ZmA pour la maison A et ZmB pour la maison B… Non ? Vous ne voyez pas ? Je vous aide : reprenez le schéma du § 5.8. Oui ? Ca y est ? Hé oui, il n’y a pas d’interconnexion des masses entre le pavillon A et le pavillon B, contrairement aux prescriptions de la norme ! Or, dans un quartier pavillonnaire, il y a des distances très modestes entre les prises de terre des masses.

Cette proximité est source de danger. C’est si peu vrai que depuis plusieurs dizaines d’années, dans les terrains viabilisés avant l’achat, l’interconnexion est réalisée par E.D.F. Mais cela ne résout pas le problème des pavillons construits avant… ni celle des vieilles maisons lesquelles, très souvent, n’ont même pas de prise de terre ! En effet, les dernières lois rétroactives remontent au gouvernement de Vichy, les fameuses lois raciales…

L’interconnexion de toutes les masses et la mise à la terre de cette interconnexion sont les deux mesures prioritaires à prendre pour se protéger, avant même de se poser la question des protections différentielles !

 

Personnellement, je n’ai pas réussi à convaincre mon voisin de relier « sa terre à la mienne » ! Et comment convaincre puisque ça a toujours marché comme ça… et sans problème !

Revenons à notre cas :

  • Le compresseur de Monsieur Dupond est en défaut d’isolement d’environ 586 Ω ;
  • Le Karcher de Monsieur Durand est également en défaut d’isolement, de 497 Ω ;
  • La valeur de la prise de terre des masses de Dupond est de 57 Ω ;
  • Celle de la prise de terre des masses de Durand vaut 71 Ω ;
  • Les deux pavillons ont un disjoncteur E.D.F. de sensibilité 500 mA.

Imaginons que c’est le compresseur qui est mis en route le premier : un courant de défaut IdA circule (Fig. 54).

Figure 54
Figure 55

 

Le schéma équivalent (Fig. 55) permet de faire les calculs nécessaires.

IdA= U / (ZdA + ZmA + ZN) = 230 / (71 + 586 + 1) = 230 / 658 0,35 A. Le disjoncteur de Monsieur Dupond ne bronche pas…

Monsieur Dupond, en touchant son compresseur, est soumis à une tension de défaut qui vaut UdA = ZmAx IdA = 71 x 0,35 24,85 V… C’est presque la tension limite de sécurité qui est de 25 V ; l’herbe est humide… rien ne se passe…

Mais, me direz-vous, c’est peut-être le Karcher qui a été mis en route le premier. Je reconnais bien là votre esprit critique, affûté, toujours prêt à pointer du doigt la moindre faille dans un raisonnement… la moindre faiblesse chez un interlocuteur… Vous n’avez aucune pitié pour le modeste scribouillard que je suis, et vous m’obligez à tout faire « bien comme il faut »…

Figure 56
Figure 57
Figure 58

 

Le schéma de la figure 56 illustre ce cas. La figure 57 permet de faire les calculs.

IdB= U / (ZdB+ ZmB + ZN) = 230 / (57 + 497 + 1) = 230 / 555 0,41 A. Bien que le courant de défaut soit plus important, le disjoncteur de Monsieur Durand ne bronche pas non plus…

Monsieur Durand, en touchant lui aussi son Karcher, est soumis à une tension de défaut qui vaut UdB= ZmBx IdA = 57 x 0,41 23,37 V… C’est toujours en-dessous de la tension limite de sécurité… il ne se passe, là encore, rien…

Lorsque les deux appareils sont mis sous tension, la situation change complètement. La figure 58 montre la nouvelle situation. Il n’y a plus qu’un seul courant de défaut Id qui vaut : Id= U / (ZdA+ ZmA+ ZmB+ ZdB) = 400 (586 + 71 + 57 + 497) = 400 / 1211 0,33 A… 330 mA.

UzdA= ZdAx Id= 586 x 0,33 193,38 V ;
UdA= ZmAx Id= 71 x 0,33 23,43 V ;
UdB= ZmBx Id= 57 x 0,33 18,81 V ;
UzdB= ZdBx Id= 497 x 0,33 164,01 V.
Ud = UdA = UdB = 23,43 + 18,81 42,24 V
ou encore Ud= U UzdA UzdB= 400 193,38 164,01 42,61 V. Arrondissons à 42,5 V !
Cela a été précisé, l’herbe est très humide… les pieds aussi… et la paire de savates est trempée...

On peut très bien faire un autre calcul, plus édifiant : au moment du passage de la clé plate, on a la boucle Ph1, ZdA, Dupond, Durand, ZdB et Ph2. ZdA= 586 Ω ; ZdB= 497 Ω.

L’impédance du corps humain dans de mauvaises conditions est de 1 000 Ω.
∑Z = 586 + 497 + 1 000 + 1 000 = 3 083 Ω.
Id= U / ∑Z = 400 = 3 083 0,129 A… 129 mA ! Et c’est un courant qui passe par les deux cœurs !
La figure 15 de la Partie 1, § 2.5. (Temps de coupure maximum autorisé) est de 0,5 secondes… et comme le courant n’est que de 129 mA, AUCUN DES DEUX DISJONCTEURS DIFFÉRENTIELS NE DISJONCTE !

Figure 59

Je le répète, ce cas n’est pas un cas théorique ! Et que dire, dans des immeubles bourgeois du 19ème siècle, souvent sans PE distribué, avec des tuyauteries qui servent de prises de terre, et des tuyaux de chauffage central dont on ne sait rien !

Pour en revenir au duo infernal Dupond-Durand (j’en ris encore), la clé plate n’était pas à portée de main mais dans le garage de l’un des deux acolytes ; l’accident n’a pas eu lieu… C’est le petit Mathieu (Fig. 59) de 9 mois, qui, en venant à 4 pattes voir son Papa pour lui faire le gros bisou du matin, s’est retrouvé entre les deux prises de terre… Je vous en ai parlé en Partie 1, § 3.5. (Tension de pas ou pas de tension).

7. Un cas concret

Suite à la publication du premier chapitre de cet article, j’ai été contacté par un membre de Cap récifal à qui il est arrivé une mésaventure, laquelle aurait pu très mal finir. Elle se résume en quelques photos.

 

Les disjoncteurs différentiels 30 mA ne sont pas obligatoires partout ; ils sont recommandés par l’U.T.E. et obligatoires pour toucher une prime dans les bâtiments neufs. Surtout, les calculs de I∆N largement expliqués au § 1.8. nous permettent assez souvent d’utiliser des différentiels 100 mA, 300 mA… moins onéreux. Enfin, l’interrupteur différentiel est encore moins cher et tout aussi efficace pour nous protéger des contacts directs ou indirects.

Mais ce cas est intéressant pour de toutes autres raisons : il s’agit d’un luminaire importé (si j’ai bien suivi) d’un pays quelconque.

  • Le label CE dont tout le monde croit fermement qu’il indique la conformité aux normes signifie uniquement que l’exportateur s’est acquitté des taxes pour vendre en Europe ;
  • Le matériel d’éclairage n’est pas obligatoirement de classe II ; personnellement, je dispose d’appliques sur mes murs de classe I vendues dans le commerce ; si l’utilisation en aquariophilie n’est pas mise en avant sur la notice, rien n’oblige à ce que ce matériel soit de classe II ;
  • Le fabricant parle-t-il de luminaires spécifiquement conçus pour éclairer un aquarium ?... Si oui, il doit respecter les normes inhérentes à cette fonction, mais si non, il doit respecter les normes communes à tous les luminaires ;
  • Puisqu’il y a des diodes, sont-elles alimentées en T.B.T.S. ?

Ce que je crois, c’est que ce type de matériel ne coûte pas très cher… Le but de cet article est justement de vous donner les éléments pour que le prix ne soit pas le 1er critère de choix pour les achats nécessaires au bon fonctionnement de vos aquariums.
Ce que j’espère, c’est que la victime s’en est bien sortie !
Ce qui est certain, c’est que ce type de mésaventures est courant… et que certaines victimes ne sont plus là pour en témoigner !
Ce qui est bizarre, c’est qu’on associe « l’eau » et « danger » dès qu’on parle tricité… Pourtant, un câble Haute Tension relie la France et l’Angleterre... et aucun poisson n’est mort électrocuté !

8. Cas ayant déclenché cet article

Ben oui ; après tout, l’élément déclencheur de ce scribouillage existe. J’ai recherché, sans aller trop loin dans le passé, les trois plus récents topiques dans les archives de Cap Récifal sur ce sujet. Le premier est celui qui m’a motivé pour rédiger cet article.

 

 

 

La lecture de ces trois topiques me laisse pantois. Ils procèdent d’un tropisme étrange : mesurer la tension entre l’eau d’un bac et le conducteur de protection qui traîne dans les parages ? Au cas où il y aurait un défaut d’isolement impédant dans une pompe ou une résistance de chauffage ? La norme impose :

  1. Un indice IP67 minimum à tous les appareils immergeables, ce qui revient à dire que le matériel est étanche à l’eau jusqu’à une profondeur de 1 mètre au maximum ; il suffit de lire l’étiquette de l’appareil pour vérifier si c’est le cas.
  2. Des appareils de classe II c'est-à-dire à double isolement, ce qui revient à dire qu’en aucun cas le courant électrique ne peut se retrouver en contact avec son environnement ; toujours lire l’étiquette.
  3. Bien évidemment, il reste le cas des cordons d’alimentation de ces appareils :
    • les fiches techniques rappellent qu’un moyen simple et efficace d’éviter les accidents est de raccorder l’appareil en question sur une prise de courant située au-dessus de l’aquarium ;
    • qu’il ne faut absolument pas chercher à faire une réparation sur un cordon endommagé ; ceci prouve que cette « réparation » serait problématique pour garder une sécurité optimale ;
    • il n’y a aucune raison pour que le cordon d’alimentation d’un appareil se soit abîmé tout seul, sauf à considérer que les cordons sont comme les papiers qui traînent sur votre bureau et qui se cachent là où on est sur de ne pas les retrouver rien que pour nous em _ _ _ der !
    • ces appareils qui agrémentent vos bacs sont comme nous : ils ont une durée de vie ! Il conviendrait, peut-être, de s’informer sur ce paramètre pour effectuer des échanges standards aux moments propices !

Euh… t’es gentil mec, mais j’ai mesuré 22 Volt ! Ou 45 Volt ! Ou 80 µ Ampère ! Alors ? Alors… Là, c’est un argument indiscutable ! Vérifiable ! Sauf à être de mauvaise foi, on est bien obligé d’admettre qu’il y a une tension et/ou une intensité potentiellement dangereuses… Donc il faut mettre l’eau du bac à la terre ! …Sauf que :

Figure 60
  1. La mise à la terre n’empêche pas l’accident ! La figure 60 rappelle que dans ce cas l’aquariophile est aux bornes de la prise de terre à chaque fois qu’il plonge une main dans le bac, donc soumis à la tension de défaut… et les Volt mesurés sont plusieurs fois plus grands que la tension limite de sécurité qui est de 12 Volt dans ce cas… donc que ce récifaliste est mort depuis longtemps…
  2. Si les Volt mesurés sont réels, on peut très bien remplacer l’appareil de mesure par une lampe 24 Volt ? S’allumera-t-elle ? Heu, une lampe à incandescence à filament *… Je prends les paris : les lampes ne s’allumeront pas !
    * J’insiste sur ce point, une lampe à filament ! Sinon, particulièrement si c’est une lampe à décharge, elle risque de s’allumer ! Ce type de lampe se trouve dans les « tournevis testeurs »… Allez voir un électricien et demandez-lui s’il peut dépanner avec ce type d’appareils...
  3. Pour les 80 µA, je parie là encore que l’appareil de mesure en question trouvera plusieurs microampères entre vos deux mains, sans avoir à toucher autre chose !

Ben alors, d’où ils viennent ces Volt ? Je ne les ai pas inventés ? Oui et non ! Dans la Partie 1, § 3.2. « Notion de champ électrostatique » j’essaie d’expliquer qu’une particule chargée électriquement a une influence sur son environnement. Dans un bac, surtout dans un aquarium récifal qui nécessite nombre de pompes et autres appareillages électriques pour fonctionner correctement, il existe une multitude de champs électrostatiques… En fonction de l’implantation de chacun de ces appareils dans le bac, il en résulte une charge électrostatique du bac (je dois faire lever les cheveux sur la tête de quelques scientifiques ! Mais comment dire cette réalité ?)… Tout cela est trop complexe pour être modélisé. Au moment où vous raccordez votre multi contrôleur à l’eau et à la terre, vous le mettez aux bornes d’un condensateur… Vous mesurez une charge électrostatique… et rien d’autre !

Votre appareil de mesure, est-il conçu pour mesurer des charges électrostatiques ? Mesureriez-vous la distance Paris-Marseille avec un thermomètre ? Ou avec un pèse-personne ? Pourtant, ces deux appareils sont des appareils de mesure ! Votre contrôleur possède une résistance intérieure énorme, de 1012 Ω à 1018 Ω lorsqu’il est utilisé en voltmètre. L’équilibrage des charges statiques demande d’autant plus de temps. Un indice confirmant mes dires est donné dans les deux derniers topiques : plus on retire des pompes du bac, plus la tension mesurée diminue… En réalité, moins le champ électrostatique est important !

L’eau n’est pas de la famille des ferromagnétique. Un gros cumulus d’été n’a aucune action directe sur l’eau (les variations de pression atmosphérique oui). Il n’y a pas de courant induit dans l’eau ! Si on reprend le § 1.6. (Interconnexion des masses et mise à la terre…), il s’agit de masses métalliques.

Pour conclure, on peut affirmer que :

  • les matériels conçus pour une utilisation aquariophile sont toujours immergeables (IP67 au minimum) ;
  • ces matériels sont de classe II (donc aucune liaison à la terre) ;
  • l’eau n’étant pas de la famille des ferromagnétique il n’y a pas d’élévation de son potentiel…
  • ces matériels ont une durée de vie au-delà de laquelle il est préférable de procéder à des échanges ;
  • en aucun cas il ne faut essayer de réparer ou d’intervenir sur les cordons d’alimentation.

Une suggestion : peut-être que l’alcalinité, la présence de substances rejetées par les coraux, que sais-je encore, peuvent donner des sensations aux doigts ou aux mains (démangeaisons, picotements, …). Une mesure élémentaire est encore de mettre des gants…
Dans le chapitre 3, nous verrons comment concevoir une installation électrique, pour un aquarium ou pour une habitation…

9. Enfin, Claude François !

Figure 61

Oui ! On y est ! Que s’est-il passé pour qu’une star de la chanson française finisse électrocutée dans sa baignoire ? En fait, vous avez déjà toutes les réponses aux questions qu’il serait légitime de se poser, que l’on soit fan de Cloclo ou pas… ou comme notre ami Denisio, fan des Claudettes ! Pour ma part, je préfère l’esthétisme de la figure 61 aux trémoussements des Claudettes…

Oui, je sais, pour l’immense majorité des dépravés qui lieront ces lignes, un Degas au milieu d’un article qui parle de tricité…  Et alors, un peu de rêve ne nuit pas !

Glané sur le Net, le récit, confirmé dans une émission de télévision par sa compagne.
« Le 11 mars 1978, Claude François doit enregistrer l’émission Les rendez-vous du dimanche à 16 h. Vers 15 h, il entre dans sa salle de bain. L’applique fixée au-dessus de sa baignoire n’est pas droite. Il décide de la redresser, sans savoir qu’une partie des fils en cuivre est dénudée. Il restera collé sur l’applique jusqu’à sa mort, électrocuté. Sa compagne parvient à le décoller sans s’électrocuter elle-même. Les pompiers sont parvenus à faire repartir son cœur, mais deux minutes plus tard, ce dernier s’arrête définitivement. »

Alors ?  Vous avez 5 minutes pour rendre vos copies...

Je vous aide : fils abîmés ou pas, là n’est pas la question ! Les questions sont :

  • Une applique au-dessus de la baignoire se situe dans quel volume de protection ?
  • Cette applique en bronze possédait quel indice IP ?
  • Cette fatidique applique était-elle alimentée en T.B.T.S. ? Par séparation des circuits ?
  • Etait-elle reliée à la terre ?
  • Quel était l’âge du capitaine ?

La simple condensation de la vapeur d’eau sur le métal suffisait à transformer un objet d’art (je suppose que cette applique en bronze devait-être très belle) en une baignoire électrique. Quitte à passer pour un em _ _ _ deur, du matériel IP56 aurait sauvé l’idole… Oui, bien sur, IP56, c’est laid, et alors ? On est quand même dans le volume 0 ! Ou alors, une alimentation en T.B.T.S. en 12 Volt ? Mais à l’époque, les LED de puissance n’existaient pas, et de la T.B.T.S. pour éclairer n’était guère possible… Sans compter avec le transformateur à caser quelque part, ou encore une séparation des circuits, mais toujours le problème du transformateur ! Et pour ces deux dernières possibilités, l’applique doit être de classe II.

Figure 62

La figure 62 donne le schéma équivalent de ce qui c’est passé. On peut se poser la question légitime : « Mais son disjoncteur différentiel n’a pas sauter ? »… Imaginons que son disjoncteur différentiel avait une sensibilité I∆N = 250 mA, ce qui est la plus grande sensibilité des disjoncteurs E.D.F. de l’époque, il suffisait que le temps d’électrisation dépasse les 30 ms pour que la mort intervienne… 30 ms ; même en courant très vite… (Partie 1, § 2.6., Fig. 15). Pour mémoire, I = U / Z → 220 / 1 000 = 220 mA (à l’époque, 220 V~ était la norme et 1 000 Ω est l’impédance dans un cas défavorable, et les deux pieds dans l’eau n’est pas la meilleure situation…).

Quand je pense au nombre de récifalistes farfelus qui plongent sous le bac, le nez dans la décantation, les deux mains dans la flotte, qui chantent tellement moins bien que Cloclo et qui de plus, phénomène aggravant, n’ont même pas de Claudettes aguichantes autour d’eux… ou alors ils les cachent.

10. Conclusion… toujours provisoire

Normalement, vous avez déjà les éléments nécessaires pour réaliser un équipement électrique sans commettre les erreurs pouvant rendre votre installation dangereuse, que cet équipement soit un aquarium ou l’installation de votre future habitation.

Merci encore à celles ou ceux qui ont eu le courage de lire mon scribouillage : ce fut pour moi un retour en arrière rafraîchissant que de préparer un cours pour des profanes aquariophiles… distraits. Rafraîchissant et cause de multiples questions : que faut-il dire, comment le dire, dans quel ordre…?

Merci à « Cap Récifal » en général et à Denisio en particulier de ne pas agir en censeur : j’ai eu à commettre un article sur ce même sujet pour une autre association ; cet article a été « modifié » parce que je mettais en avant l’utilisation d’interrupteur différentiel, beaucoup moins cher que le disjoncteur différentiel : à cette époque, seul « Legrand » fabriquait ce type de matériel, et il ne fallait pas parler de marques… Je voulais parler sécurité ! Pas commerce ! Cap Récifal a cette intelligence.

Jean Pierre DUMAS

Article publié par Cap récifal le 11 décembre 2015 avec l'aimable autorisation de l'auteur.

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