Distribution d’Électricité et Sécurité

Correction : Distribution d'Électricité et Sécurité

Partie A – Analyse de la Distribution

A.1 Calcul du courant total circulant dans le réseau

Dans un système électrique triphasé, on utilise trois fils pour transporter l’électricité, ce qui rend la distribution plus efficace que sur un seul fil. La « puissance apparente » \(S\) représente la quantité totale d’énergie électrique utilisée, incluant à la fois la partie qui fait vraiment du travail (puissance active) et celle qui est « perdue » à déplacer le champ magnétique (puissance réactive). Pour savoir combien de courant \(I\) circule dans chaque fil, on utilise la formule :

\[ S = \sqrt{3}\times V\times I \]

Où :

• \(S\) (VA) est la puissance apparente totale.
• \(V\) (V) est la tension entre deux fils.
• \(I\) (A) est le courant dans chaque fil.

On isole ensuite \(I\) :

\[ I = \frac{S}{\sqrt{3}\times V} \]

Formule

\[ I = \frac{S}{\sqrt{3}\,V} \]

Données

• \(S = 18\ \mathrm{kVA} = 18\,000\ \mathrm{VA}\)
• \(V = 400\ \mathrm{V}\)

Étape par étape

1. Calculer \( \sqrt{3} \approx 1{,}732 \).
2. Multiplier \( 1{,}732 \times 400 = 692{,}8 \).
3. Diviser la puissance par ce résultat : \[ 18\,000 \div 692{,}8 \approx 25{,}98 \]

Résultat : Le courant dans chaque fil est \(25{,}98\ \mathrm{A}\).

A.2 Détermination de la chute de tension le long du câble

Quand le courant circule dans un fil, il y a une petite perte de tension due à la résistance du conducteur, un peu comme la perte d’eau de pression le long d’un tuyau. Plus le câble est long ou a une résistance élevée, plus la chute de tension \(\Delta V\) est importante. Pour un système triphasé, on calcule :

\[ \Delta V = \sqrt{3}\times I \times R_{ligne} \]

Où :

• \(I\) est le courant (A).
• \(R_{ligne}\) est la résistance du fil pour la longueur considérée (Ω).
• \(\sqrt{3}\) tient compte du système triphasé.

Formule

\[ \Delta V = \sqrt{3}\,I\,(r_{km}\times L_{km}) \]

Données

• \(r_{km} = 0{,}027\ \Omega/\mathrm{km}\)
• \(L_{km} = 0{,}500\ \mathrm{km}\)
• \(I = 25{,}98\ \mathrm{A}\)

Étapes

1. Calculer la résistance : \[ R_{ligne} = 0{,}027 \times 0{,}500 \] \[ R_{ligne} = 0{,}0135\ \Omega \].
2. Calculer la chute de tension : \[ \Delta V = 1{,}732 \times 25{,}98 \times 0{,}0135 \] \[ \Delta V \approx 0{,}61\ \mathrm{V} \].

Résultat : La chute de tension est \(0{,}61\ \mathrm{V}\).

A.3 Vérification de la tension aux charges

Pour que les appareils fonctionnent correctement, la tension à leurs bornes doit rester proche de la valeur nominale (ici \(400\ \mathrm{V}\)). On tolère généralement ±5 %, soit un intervalle de 380 à 420 V. Pour vérifier, on soustrait la chute de tension :

\[ V_{charges} = V_{nominale} - \Delta V \]

Données

• \(V_{nominale} = 400\ \mathrm{V}\)
• \(\Delta V = 0{,}61\ \mathrm{V}\)

Calcul

\[ 400 - 0{,}61 = 399{,}39\ \mathrm{V} \]

Résultat : Tension aux charges = \(399{,}39\ \mathrm{V}\), bien entre 380 V et 420 V. Les charges sont donc correctement alimentées.

Partie B – Sécurité

B.1 Dangers potentiels associés à la surcharge du transformateur et solution

Si on dépasse la puissance que peut supporter le transformateur, il chauffe trop, l’isolant interne se détériore et peut provoquer un court-circuit ou un incendie. Pour éviter cela :

• Installer des capteurs de température (thermostats) qui coupent le circuit si la température devient trop élevée.
• Ajouter un relais de surcharge : c’est un dispositif qui mesure le courant et coupe l’alimentation si le courant dépasse un seuil prédéfini.

B.2 Importance du bon dimensionnement des disjoncteurs

Le disjoncteur est comme un gardien qui protège contre les surintensités. S’il est trop petit, il coupe le courant pour rien. S’il est trop grand, il ne coupera pas à temps en cas de problème, risquant d’endommager l’installation :

• Choisir un courant nominal juste au-dessus du courant de service : \(I_n \geq 25{,}98\,\mathrm{A}\).
• Vérifier le pouvoir de coupure : capacité à interrompre un court-circuit important.

B.3 Mesures de sécurité pour le personnel en maintenance

Travailler sur un réseau sous tension est dangereux. Pour protéger les techniciens :

• Consignation (lock-out/tag-out) : s’assurer qu’aucune remise sous tension n’est possible pendant l’intervention.
• Zone sécurisée : barrières et panneaux pour interdire l’accès aux non-initiés.
• EPI : gants isolants, casque, lunettes, vêtements anti-arc électrique et tapis isolants.
• Habilitation : formation spécifique (norme NF C 18-510) et exercice régulier des procédures de secours.
• Mise à terre : relier à la terre les parties sous tension et utiliser des barrettes pour décharger toute charge résiduelle.

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