Dimensionnement Disjoncteurs et Relais
Comprendre le dimensionnement Disjoncteurs et Relais
Vous êtes en charge de la conception du système électrique pour un petit immeuble de bureaux. L’immeuble est équipé de plusieurs circuits électriques, chacun ayant des besoins spécifiques en termes de puissance et de sécurité.
Pour comprendre le Dimensionnement des Circuits dans un Bâtiment, cliquez sur le lien.
Données
- Circuit d’éclairage: Puissance totale = 5 kW, Tension = 230V.
- Circuit de prises de courant (PC): Puissance totale = 10 kW, Tension = 230V.
- Circuit de chauffage: Puissance totale = 15 kW, Tension = 230V.
- Sécurité: Le coefficient de sécurité pour le dimensionnement doit être de 125%.
Questions
1. Calculer le courant nominal pour chaque circuit.
2. Déterminer la capacité nominale du disjoncteur pour chaque circuit.
3. Choisir un fusible approprié pour chaque circuit.
4. Déterminer les réglages du relais de surcharge.
Questions supplémentaires pour approfondir:
- Comment varierait votre choix de composants si la tension était de 400V?
- Quelles sont les considérations à prendre en compte pour la protection contre les courts-circuits et les surcharges?
- Comment l’installation de dispositifs différentiels peut-elle améliorer la sécurité de l’installation électrique?
Correction : dimensionnement Disjoncteurs et Relais
1. Calcul du courant nominal pour chaque circuit
Le « courant nominal » est la quantité d’électricité (courant) que le circuit consomme en fonctionnement normal. Il se calcule à partir de la puissance et de la tension.
Formule
\[I_n = \frac{P}{U}\]
Avec
- P (en W) est la puissance nécessaire pour faire fonctionner les appareils du circuit.
- U (en V) est la tension d’alimentation.
- Diviser la puissance par la tension donne l’intensité du courant en ampères (A).
Données et calculs
| Circuit | P | U | Calcul | Résultat |
|---|---|---|---|---|
| Éclairage | \(5000\,\mathrm{W}\) | \(230\,\mathrm{V}\) | \[I_n = \frac{5000}{230} = 21{,}74\,\mathrm{A}\] | \(21{,}74\,\mathrm{A}\) |
| Prises de courant (PC) | \(10000\,\mathrm{W}\) | \(230\,\mathrm{V}\) | \[I_n = \frac{10000}{230} = 43{,}48\,\mathrm{A}\] | \(43{,}48\,\mathrm{A}\) |
| Chauffage | \(15000\,\mathrm{W}\) | \(230\,\mathrm{V}\) | \[I_n = \frac{15000}{230} = 65{,}22\,\mathrm{A}\] | \(65{,}22\,\mathrm{A}\) |
2. Capacité nominale du disjoncteur
Le disjoncteur protège le circuit en coupant le courant si celui-ci dépasse une valeur dangereuse. On applique un coefficient de sécurité de 125 %.
Formule
\[I_{sec} = I_n \times 1{,}25\]
multiplication par \(1,25\) pour ajouter 25 % de marge.
Données et calculs
| Circuit | \(I_n\) | \(I_{sec}\) | Calibre standard |
|---|---|---|---|
| Éclairage | \(21{,}74\,\mathrm{A}\) | \[I_{sec} = 21{,}74 \times 1{,}25 = 27{,}17\,\mathrm{A}\] | \(32\,\mathrm{A}\) |
| Prises de courant (PC) | \(43{,}48\,\mathrm{A}\) | \[I_{sec} = 43{,}48 \times 1{,}25 = 54{,}35\,\mathrm{A}\] | \(63\,\mathrm{A}\) |
| Chauffage | \(65{,}22\,\mathrm{A}\) | \[I_{sec} = 65{,}22 \times 1{,}25 = 81{,}52\,\mathrm{A}\] | \(100\,\mathrm{A}\) |
3. Choix d’un fusible approprié
Le fusible fond lorsque le courant est trop élevé. On le calibre à 110 % du courant nominal.
Formule
\[I_{fusible} = I_n \times 1{,}10\]
multiplication par \(1,10\) pour tolérer les pointes de courant.
Données et calculs
| Circuit | \(I_n\) | \(I_{fusible}\) | Calibre fusible |
|---|---|---|---|
| Éclairage | \(21{,}74\,\mathrm{A}\) | \[I_{fusible} = 21{,}74 \times 1{,}10 = 23{,}91\,\mathrm{A}\] | \(25\,\mathrm{A}\) |
| Prises de courant (PC) | \(43{,}48\,\mathrm{A}\) | \[I_{fusible} = 43{,}48 \times 1{,}10 = 47{,}83\,\mathrm{A}\] | \(50\,\mathrm{A}\) |
| Chauffage | \(65{,}22\,\mathrm{A}\) | \[I_{fusible} = 65{,}22 \times 1{,}10 = 71{,}74\,\mathrm{A}\] | \(80\,\mathrm{A}\) |
4. Réglages du relais de surcharge
Le relais de surcharge détecte les excès de courant prolongés et n’agit pas sur les pointes courtes. On le règle à la valeur du courant nominal.
Consigne
Données et réglage
| Circuit | Plage réglable | Seuil réglé |
|---|---|---|
| Éclairage | \(20-30\,\mathrm{A}\) | \(21{,}74\,\mathrm{A}\) |
| Prises de courant (PC) | \(40-60\,\mathrm{A}\) | \(43{,}48\,\mathrm{A}\) |
| Chauffage | \(60-100\,\mathrm{A}\) | \(65{,}22\,\mathrm{A}\) |
5. Questions supplémentaires
a) Si la tension était de 400 V
La formule reste
\[I_n = \frac{P}{U}\]
Avec U = 400 V, le courant diminue (ex. éclairage : \[I_n = \frac{5000}{400} = 12{,}50\,A\]).
b) Protection contre courts-circuits et surcharges
- Courts-circuits : disjoncteur à pouvoir de coupure adapté (kA).
- Surcharges : relais thermiques ou électroniques, réglés sur In.
- Coordination : courbes de déclenchement (type C, D) pour sélectivité.
c) Dispositifs différentiels
Ils détectent l’écart de courant entrant/sortant et coupent en cas de fuite. Seuils : \(30\,mA\) pour la sécurité des personnes, \(300\,mA\) pour la protection incendie.
Dimensionnement Disjoncteurs et Relais
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