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Etude de cas d’usage. 8 octobre 2012 15:42, par fulupIl me semble important d’éclairer quelques points sur la distribution de l’électricité, pour comprendre le role et la différence entre la terre et le neutre, et de connecter ensuite le tout à des cas de défauts classiques. Au final c’est seulement en cas de problème que les sécurité servent.
1) Le neutre : En simplifiant à l’extrême, le courant produit par les centrales arrive à nos transformateur de quartier exclusivement par les trois fils de phases, le retour du courant vers la centrale utilisant la terre. Le neutre est donc fabriqué artificiellement par EDF dans votre poste de distribution local, en connectant le point centrale du transformateur à la terre. http://www.memoireonline.com/07/08/...
Nous avons donc le fonctionnement suivant : le courant part de la centrale, passe dans les différent transformateurs de distribution avant d’arriver à votre maison. Après avoir été utilisé (ex : pour allumer une ampoule), il repart par le neutre que vous fournit EDF jusqu’au poste de distribution, avant de repartir vers la centrale (image 1, en haut).
Le neutre vous est donc fourni par EDF et le différentiel vérifie que tout le courrant qui sort par la phase EDF revient par le neutre EDF. Si l’écart est supérieure à la valeur du différentiel (typiquement 30ma dans un bateau) alors la sécurité se déclenche et le courrant est coupé. Noté toutefois que le différentiel EDF est à 500ma et plus prévu pour éviter le vol de courant que de vous protéger, vous risquez donc d’être mort avant qu’il ne déclenche.
2) La terre elle utilisé comme zéro de référence par les centrales électriques et par votre transformateur de distribution local. Elle permet à tous les courants résiduels de retourner vers la centrale. Techniquement le courant EDF peut donc retourner à la centrale aussi bien en passant directement par la terre que par le neutre qui vous est fourni.
Maintenant la terre est à la fois votre allier et votre ennemie. C’est une amie car elle permet à tous les courants de fuite perdus dans votre installation de retourner tout seul comme des grands vers la centrale, mais c’est aussi une ennemie car si vous retrouvez pour une raison quelconque entre la phase et la terre vous risquez une électrocution. Le courant va en effet essayer de retourner vers la centrale électrique en passant par votre corps puis par la terre. L’autre point important à comprendre c’est que la terre n’est pas un zéro électrique uniforme. Plus la distance entre deux points de terre est grande, plus des écarts de tension entre deux points de terre peuvent exister. C’est particulièrement vrai quant la foudre tombe. Dans ce cas les écarts entre deux point de terre éloignés de seulement quelques dizaine de mettre peut atteindre plusieurs millier de volts, soit bien assez pour vous électrocuter (image-2 a gauche).
C’est la raison pour laquelle la terre doit être aussi locale que possible. Elle n’est jamais fournie par EDF, et c’est à vous de la créer localement. Dans un port la terre du quai est fabriquée par le port et non pas par EDF. Il est important de comprendre que quelque soit la qualité de la terre fournie, elle ne sera jamais aussi efficace que celle que vous pouvez créer locale. C’est l’écart de tension entre vous et la terre local qui compte. En absence d’interrupteur différentiel, l’utilisation d’une terre distance est interdite, en effet vous pourriez vous retrouvez électrocuté juste parce qu’il existe une différence de tension entre la terre distante qui connecte le châssis de vos appareils, et la terre locale ou vos pieds se trouvent.
3) L’électrocution provient du courant qui traverse votre corps. Deux cas sont à séparer, vous touchez à la fois la phase et le neutre, et aucun courant de fuite ne part à la terre (cas de gauche image 3) dans ce cas aucune sécurité ne peut détecter le problème et vous êtes mort. Soit vous touché la terre par un endroit ou un autre, un courant de fuite ce crée et avec un peu de chance le différentiel va sauter (cas de droite dans l’image 3).
Si je prend un schéma très simple sans transformateur d’isolation avec 4-options compatible avec le norme ISO. Mon schéma de base est donc :
- arrivé du quai du 220v (phase, neutre et terre)
- un interrupteur différentiel à 30ma
- trois disjoncteurs à 10A (prises, chauffe eau, chargeur)
- pour la terre 4 options, nous avons en effet deux terres. La terre distante qui est distribuée par la prise du quai (terre-quai), et la terre-locale qui est celle que nous fabriquons nous même via l’hélice et son arbre (terre-mer)
- Avec :
Option-1 : la terre-quai uniquement est reliée aux châssis chargeur/chauffe-eau et prise, mais est isolée de la terre-mer
Option-2 : la terre-mer uniquement est reliée aux châssis chargeur/chauffe-eau et prise, mais est isolée de terre-quai
Option-3 : les deux terre-quai et la terre-mer sont reliées entre elles, et le tout est relié au circuit du bateau comme dans le option 1&2
Option-4 : Idem option 3 mais la terre-quai passe d’abord par un isolateur galvanique avec d’être connecté à la terre-mer qui elle est reliée en direct au circuit du bateau.
Cas d’usage et analyse des résultats en fonction des options.
- Votre chargeur de batterie chauffe, et les fils de connections fondent. Quelque soit les options 1,2,3,4 le système va finir par sauter, avec en fonction des fils qui fondent en premier : soit le disjoncteur, soit le différentiel. Dans le cas ou c’est la neutre et la phase qui se touchent, c’est le disjoncteur qui va sauter, toutefois il est possible que le bateau prenne feu avant qu’il saute, dans le cas d’une phase avec la terre, le différentiel sautera avant même que ça est le temps chauffer.
- Votre chauffe eau à une fuite de 10ma (cas très courant avec les chauffes eau). Comme la fuite est inférieur à 30ma, le différentiel ne saute pas.
* Option-1 : la fuite repart par la terre du quai.
* Option-2 : la fuite repart par la terre de mer, et crée de l’électrolyse
* Option-3 : dépendant du circuit le plus facile, la fuite repart soit par la terre-quai, soit par la terre-mer soit un peu par le deux. Probablement de l’électrolyse, mais moins que dans le cas de l’option-2
* Option-4 : Idem option-3 car la fuite est en courant alternatif et l’isolateur ne sert donc à rien.
- Votre fille à mis un tas de miette dans le grille pain, qui sont maintenant humides et qui créer un contact avec le chassie métallique de l’appareil. Vous arrivez le matin pas bien réveillé et décider de vous faire griller une tartine. Comme vous êtes pied nus et que le sol est humide, vos pieds sont reliés avec la terre locale (donc la terre-mer quelque soit l’option 1,2,3,4).
* Option 1 : si la terre-quai est bonne, le courant repart plus facilement par le quai que par vos pied et le différentiel saute. Si la terre-quai n’est pas aussi bonne que votre terre-mer, il est probable qu’une partie du courant préfère passer par vos pieds pour aller à mer, dans ce cas vous vous prenez une décharge, mais le différentiel sautera.
* Option 2 : le courant préférera passer par le fil de terre qui relie le chassie à la terre-mer plutôt que de passer par vos pied et le sol. Le différentiel saute, et vous ne prenez pas de décharge (enfin peut être une toute petite quant même).
* Option 3 et 4 : Idem option 2
- L’orage gronde, et juste au moment ou vous allez pour débrancher votre chargeur de quai, La foudre tombe à 100m sur un des poteau d’éclairage du quai. Dans ce cas l’écart de tension entre la terre-quai et votre terre-mer risque d’être de plusieurs millier de volts. Au moment ou la foudre tombe, vous êtes trempé (normal il pleut) et vous touchez le chassie de votre chargeur qui est bien évidemment connecté à la terre du circuit électrique du bateau.
* Option 1 : l’écart de tension entre le chassie de votre chargeur et vos pieds est de plusieurs millier voir dizaine de millier de volts. Si vous vous en sortez vivant c’est un miracle.
* Option 2 : même si la foudre fait augmenter la tension de votre terre-mer, comme vos pieds sont aussi connectés à la terre-mer par l’eau de pluie l’écart reste minimal. Vous risquez tout de même de prendre une grosse châtaigne, mais vous avez de bonne chance de vous en sortir vivant.
* Option 3 : idem option 2, toutefois la foudre pourrait choisir de passer par la terre de votre bateau pour aller à la terre-mer et en passant mettre le feu.
* Option 4 : l’isolation galvanique ne protège que de quelques volts et ne sert donc à rien dans ce cas. On se retrouve donc dans l’option-3.
- A force de frotter avec les vagues/marée sur la distribution électrique de votre ponton le fils de phase fait un peu contact avec le fils de terre. La fuite est de 200ma, mais se trouve avant le différentiel de 30ma du poteau de distribution ou est connecté la prise de votre bateau. Comme le différentiel global en tête de quai est à 500ma rien ne saute. Il faut chaud et humide, vous êtes torse nu, à plan ventre dans le fond de votre coffre à bricoler et votre peau touche le chassie du chargeur de batterie.
* Option-1, le courant revient par votre terre-quai sur le chassie de votre chargeur, qui passe par le sol humide pour rejoindre la terre-mer. Comme rien ne passe par la phase/neutre de votre installation votre différentiel ne voit rien (vous êtes techniquement mort).
* Option-2, comme vous n’êtes pas connecté à la terre-quai, la fuite n’a aucune importante pour vous.
* Option-3, le courant de fuite va passer par l’installation de terre de votre bateau pour aller à la terre-mer. Vous ne recevez pas de châtaigne, par contre la fuite créer une électrolyse énorme qui va bouffer votre hélice.
* Option-4, idem option-3 car c’est de l’alternatif et que l’isolation galvanique ne sert à rien.
- Votre voisin est connecté en mode option-1 et à son chauffe-eau fuit à 50ma. Il Il n’a pas de différentiel et celui du quai à pris l’eau et ne fonctionne plus. Vous touchez le chassie métallique de votre grille pain avec vos pieds mouillés.
* Option-1 : vous récupérez une partie de la fuite de votre voisin par la terre-quai, qui va passez par votre corps pour retrouver la terre-mer, en effet le chassie de votre grille pain est au potentiel de la terre-quai, alors que vos pieds sont au potentiel de la terre-mer. L’écart de tension ne devant pas être trop grand, vous allez sans doute prendre une petit châtaigne, mais rien de plus. Par contre votre différentiel ne voit rien, car la fuite ne vient pas de chez vous.
* Option-2 : vous n’êtes pas concerné par la fuite car vous n’utilisez pas la terre-quai
* Option-3 : Le fuite de courant passera plus facilement par les fils pour aller de la terre-quai à la terre-mer plutôt que par votre corps, donc pas de châtaigne ou de risque d’électrocution. Par contre une électrolyse se met en place.
* Option-4 : Idem option-3 c’est une fuite d’alternatif, et l’isolateur galvanique ne sert à rien.