DOSSIER TRAVAUX PRATIQUES - jm.bousquet.icbf.free.fr

DOSSIER

TRAVAUX PRATIQUES

CORRIGE

TECHNICIEN SUPERIEUR

en

MAINTENANCE INDUSTRIELLE

TP série 3.3 " Régime de neutre : TN - IT "

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TS1-MS P / JM-Bousquet

Au programme :

Ce qu'il faut savoir sur le régime de neutre TN et le régime IT, le

tout d'un point de vue mise en œuvre et maintenance.

Pour le REGIME TN :

D'un point de vue fonctionnement il va falloir prouver ou remédier

aux cas exposés ci-dessous :

Un disjoncteur donné ne permet pas toujours la protection des personnes car il faut respecter certaines règles

précises.

D'un point de vue maintenance apporter des solutions aux problèmes

suivants :

Quels remèdes sont à apporter si pour une installation don-née la protection des personnes n'est pas assurée de manière

satisfaisante.

L'utilisation de dispositif différentiel est à prévoir dans certain cas.

Pour le REGIME IT :

D'un point de vue fonctionnement il va falloir prouver ou remédier

aux cas exposés ci-dessous :

L'interconnexion et la mise à la terre des masses sont des conditions nécessaires et suffisantes pour assurer la

protection des personnes en cas de premier défaut.

Le rôle du contrôleur permanent d'isolement ;

La protection par disjoncteurs nécessite la prise en compte règles précises.

D'un point de vue maintenance apporter des solutions aux

problèmes suivants :

Recherche du premier défaut suivant 2 méthodes :

- par ouvertures successives des diverses branches du réseau

en défaut.

- par l'utilisation d'appareils spécifiques.

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Connaissances associées ( pré requis) :

- le régime TT. - les différents matériels utilisés pour protéger lignes et personnes. - les lois physiques de bases pour les calculs en électricité.

Le cours sur les régimes de neutre.

Objectifs terminaux :

Appréhender les risques liés à l’électricité et les

différents moyens de protection permettant d’assurer une

sécurité optimale des personnes tout en garantissant une

bonne disponibilité (cas du régime IT).

On donne :

- Une documentation technique de la platine de manipulation (voir

TP1.6 partie annexe).

- La norme NFC 15-100.

- La platine de manipulation.

- Un appareil de recherche de panne pour le régime IT.

On demande :

De rendre en fin de séance un TP par personne pour l’évaluation (cf. fiche de suivi affichée en salle A2I): - Votre copie double présentant l'objectif du TP et l'ordonnancement du travail à réaliser, suivie de justifications éventuelles, remarques pertinentes, problèmes rencontrés, conclusion. - Les documents réponses uniquement. - les parties modifiées des listings uniquement.

Il n’y a pas de séance de rattrapage. En cas d’absence, c’est à vous à rattraper le TP (voir

avec vos camarades) et à me le remettre pour l’évaluation

de suivi.

Vous pouvez ensuite rendre votre TP autant de fois

désirées pour faire évoluer votre note de suivi pendant la

série de 6 semaines.

PLAN DU DOSSIER TP :

- Régime TN........................page 3 à 8

- Régime IT........................page 9 à 20

TP2.3

!

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LE SCHEMA DE LIAISON A LA TERRE T.N.

A) Vérification du premier point du cahier des charges, soit :

Un disjoncteur donné ne permet pas toujours la protection des personnes.

Représenter sur la feuille page suivante (schéma partiel de la platine de manipulation) les

connexions traduisant le schéma de principe ci-dessous :

Schéma 1

Nota : La résistance de 25 Ω symbolise la résistance du câble de mise à la terre d'un départ long.

1 - Ouvrir tous les organes de coupure (Q1 à Q34).

2 - Réaliser le montage correspondant. Faire vérifier et valider par le professeur :

signature :

3 - Mettre sous tension en fermant Q1, Q21, Q32.

4 - Créer un défaut en plaçant une résistance de 0 Ω dans le récepteur R2 et fermer Id2.

Le disjoncteur Q32 ne déclenche pas. Justifier :

la résistance du PE limite Id (de court-circuit), Id<Irm des disjoncteurs.

5 – Mesurer le courant de défaut Id (pour cela placer un ampèremètre dans la boucle de défaut)

Id = 5,08 A

6 - Mesurer la tension aux bornes de H2 entre R1 et R2 :

UC12 = 127V

Conclusion : Il y a danger car la masse en défaut est soumise au potentiel de phase

et R1 à un potentiel neutre se qui justifie la tension simple pour UC12 .

Rque : UC1 = URAB 0V Conclusion : la résistance du PE limite la tension UC1 .

7 - Mesurer la tension aux bornes de H2 entre R2 et la terre :

UC2 = 127V

Conclusion : Il y a danger car la masse en défaut est soumise au potentiel de phase

et la terre à un potentiel neutre à RAB près se qui justifie la tension simple pour

UC2 .

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8 - Rechercher sur la norme NFC 15-100 la durée maximale de maintien de la tension de contact

dans votre cas. Donner les références justificatives de la norme.

Conclusion : Maintient de 132V pendant 0,8s donc les disjoncteurs ne sont pas des

moyens de protections suffisants si le PE est résistif donc trop long.

(voir tableau 41A norme NFC 15-100 413.1.3.3 – 413.1.3.5)

9 - Vérifier la condition sur Lmax en prenant les hypothèses suivantes :

Sph = Spe = 2,5 mm2 ; Résistivité du cuivre : 12 ...5,22 mmmmCU

Rpe= ×L/Sd'oula longueur réelle du PE est :

L= (R×S)/25×2,5/0,0225=2777,7m

V = 127, m = Sph /Spe = 1 et Irm = 6*10

Lmax = (0,8×V×Sph) / (m)×Irm ) = (0,8×127×2,5) / (0,0225×2×60) = 94,1m

L PE>Lmax, Id<Irm les disjoncteurs ne déclenchent pas donc danger.

La protection n’est pas assurée. Il faut vérifier que L PE<Lmax.

Rappel :

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PLAN DE CABLAGE CORRESPONDANT AU SCHEMA 1

12 V

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B) Vérification du deuxième point du cahier des charges, soit :

Quels remèdes sont à apporter si pour une installation donnée la protection des

personnes n'est pas assurée de manière satisfaisante.



Schéma 2



signature :

3 - Mettre sous tension en fermant Q1, Q21, Q32.

4 - Créer un défaut dans le récepteur R2 et fermer Id2.

Que fait le disjoncteur différentiel Q32 : Q32 déclenche

Quelle est la valeur de la sensibilité du différentiel Q32 ? : 30mA

Justifier : Q32 a une sensibilité 30mA<Id (Id V/4,7 27A)

Conclusions et autres remèdes possibles :

- Diminuer la résistance du PE en augmentant sa section ;

- Changer la courbe du disjoncteur pour une courbe B plus sensible ;

- Utiliser des DDR.

Rque : Un disjoncteur peut inclure ou non une détection thermique ;

de ce fait il existe deux types principaux de disjoncteurs :

avec déclencheur thermique :

courbe B : seuil de déclenchement du magnétique entre 3 et 5 ou 3,2

et 4,8 fois In ;

courbe C : seuil de déclenchement du magnétique entre 5 et 10 ou 7

et 10 fois In ;

courbe D : seuil de déclenchement du magnétique entre 10 et 14 fois

In ;

courbe K : seuil de déclenchement du magnétique entre 10 et 14 fois In ;

courbe Z : seuil de déclenchement du magnétique entre 2,4 et 3,6 fois In.

sans déclencheur thermique :

courbe MA : seuil de déclenchement du magnétique à environ 12 fois In.

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12 V

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C) Vérification du troisième point du cahier des charges, soit :

L'utilisation de dispositif différentiel est à prévoir dans certain cas.

En vous aidant de la norme NFC 15-100 dire dans quel cas il est nécessaire d'utiliser un DDR.

(donner les référence de la norme à laquelle vous faites allusion)

Nécessité de passer par des DDR afin de couper dans un temps inférieur à la norme si

Id<Irm cas où L>Lmax et que l’augmentation de la section du PE (SPE) ou l’utilisation

d’une courbe B ne suffisent pas.

Article 412.5 – Protection complémentaire par dispositif de protection à courant

différentiel résiduel.

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LE SCHEMA DE LIAISON A LA TERRE I.T.

Rappels de cours :

Le NEUTRE est ISOLE de la terre (1ers

LETTRE : I = isolé)

Les MASSES d'utilisation sont reliées à une prise de TERRE (2ème

lettre : T = terre)

Si la résistance de la prise de terre réalisée est 1 , il est conseillé de relier les masses et le neutre à

cette prisé de terre.

SIGNALISATION AU 1er

DEFAUT

DECLENCHEMENT AU 2ème

DEFAUT

COUPLAGE IT :

1 - Réaliser le raccordement du «cardew» et du C.P.I.

2 - Etablir la liaison du neutre de l'installation triphasée.

3 - Etablir la liaison du neutre du réseau monophasé.

4 - Régler le C.P.I. à 700 Ω en utilisant la notice livrée avec l'appareil TR22 A.

5 - Fermer l'interrupteur situé à droite de la signalisation IT (au dessus du C.P.I.) afin de mettre

le CPI sous tension.

6 – Faire vérifier et valider par le professeur :

signature :

raccordement du «cardew» et du C.P.I.

liaison du neutre de l'installation triphasée.

liaison du neutre du réseau monophasé.

réglage du C.P.I. à 700 Ω.

Limiteur de

surtension

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A) Vérification du premier point du cahier des charges, soit :

L'interconnexion et la mise à la terre des masses sont des conditions nécessaires et

suffisantes pour assurer la protection des personnes en cas de premier défaut



Schéma 1



signature :

3 - Mettre sous tension en fermant Q1, Q21, Q22, Q32 et Q33.

4 - Créer un défaut franc dans le récepteur R3 en fermant Id3.


Id = 0A

6 - Mesurer la tension aux bornes de H2 entre la masse R2 et la terre :

UC2 = 0V

Pas de danger et continuité de service.

7 - Mesurer la tension aux bornes de H3 entre la masse R3 et la terre :

UC3 = 0V


8 - Mesurer la tension aux bornes de H3 entre les mains de H3 (masses R2 et R3)

UC23 = 0V


Conclusions :


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12 V

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B) Vérification du deuxième point du cahier des charges, soit :

Le rôle du contrôleur permanent d'isolement

Représenter sur la feuille page suivante (schéma partiel de la platine de manipulation) les connexions

traduisant le schéma de principe ci-dessous :

Schéma 2



signature :

3 - Mettre sous tension le contrôleur permanent d'isolement en fermant les porte fusibles placés

sur le panneau entre RA et RB.

4 - Mettre le réseau sous tension en fermant Q1, Q21, Q22 et Q33.

5 - Créer un défaut franc dans le récepteur R3 en fermant Id3.

le voyant lumineux du C.P.I. s'allume t’il ? : oui

la signalisation sonore fonctionne t’elle ? : oui

La signalisation globale est elle correcte ? : oui

6 - Augmenter la valeur de la résistance de défaut :

A partir de quelle valeur de la résistance la signalisation disparaît elle ? :

Pour R défaut> R réglage du CPI (700

7 - Diminuer la valeur de la résistance de défaut :

A partir de quelle valeur de la résistance la signalisation réapparaît elle ? :

Pour R défaut< R réglage du CPI (700

Conclusions :

Le CPI indique la valeur de l’impédance du réseau. Lorsque cette impédance est

inférieure au réglage du CPI un signal sonore et lumineux indique le défaut et

l’aiguille de CPI sa valeur.

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12 V

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C) Vérification du quatrième point du cahier des charges, soit :

Recherche du premier défaut suivant 2 méthodes :

C1) par l'ouverture successives des diverses branches du réseau en défaut :

1. Reprendre le schéma précédent.

2. Vérifier que le CPI est sous tension.

3. Mettre le réseau sous tension en fermant Q1, Q21, Q22, Q31, Q32, Q33 et Q34.

4. Créer un défaut < 700 Ω (seuil du CPI) dans le récepteur R3 en fermant Id3 et en le

maintenant fermé.

le voyant lumineux du C.P.I. s'allume.

la signalisation sonore fonctionne.

5 - Basculer l'inverseur situé sur la face avant à droite de RB.

la signalisation sonore s'arrête t’elle ? oui

le voyant lumineux du C.P.I reste t’il éclairé ? oui

Nota : cet inverseur est monté en circuit «va et vient» avec le contact inverseur du seuil du

C.P.I.

6 - Ouvrir brièvement et successivement chaque disjoncteur Q21 et Q22.

lorsque Q22 est ouvert la signalisation sonore fonctionne t’elle à nouveau ? : oui

le défaut se situe t’il en aval ou en amont de Q22 ? : en aval

7 - Refermer le disjoncteur Q22 et ouvrir brièvement et successivement chaque disjoncteur en

aval de Q22 (soit : Q33 et Q34).

lorsque Q33 est ouvert la signalisation sonore fonctionne t’elle à nouveau ? oui

le défaut se situe t’il en aval ou en amont de Q33 ? : en aval

8 – Quelle est la fonction de la signalisation sonore ? : Prévenir auditivement un technicien

qu’il y a un 1er

défaut d’isolement (il y a généralement personne dans ces endroits). 9 – Quelle est la fonction de l’inverseur ? : Arrête l’alarme quand le technicien l’actionne,

puis permet à distance (sans voir le voyant du CPI) le repérage de la ligne en défaut à

chaque fois qu’il s’enclenche à nouveau lors des actions sur les différents départs. 10 – Comment s’arrête le signal visuel ? : lorsque la boucle en défaut est ouverte ou lorsque

le défaut a été réparé.

Conclusion sur la méthode :

Elle permet de trouver le circuit en défaut grâce à la signalisation sonore du CPI qui réapparait

(grâce à l’inverseur du CPI) lorsqu’on supprime le défaut par ouverture des disjoncteurs mais a

comme inconvénient d’enlever la continuité de service aux circuits se trouvant en aval.

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C2) par l'utilisation d'appareils spécifiques :


2 - Réaliser le montage correspondant à la planche N°3. Faire vérifier et valider par le professeur :

signature :

3 - Brancher le Vigidix portatif GR10 entre les deux bornes du C.P.I. (réseau et terre).

4 - Vérifier que le CPI est sous tension.

5 - Alimenter le GR10 (brancher son cordon sur la prise R1).

6 - Mettre le réseau sous tension en fermant Q1, Q21, Q31, Q32, Q33 et Q34.

7 - Créer un défaut 390 Ω (< 700 Ω, seuil du C.P.I.) dans le récepteur R3 en fermant Id3.

le voyant lumineux du C.P.I. s'allume ? oui

la signalisation sonore fonctionne ? oui

8 - Basculer l'inverseur situé sur la face avant à droite de RB.

la signalisation sonore s'arrête ? oui

la signalisation lumineuse du C.P.I. reste en fonctionnement ? oui

9 - Mettre la pince du RM10 autour du conducteur de liaison du GR10 au neutre du réseau.

10 - Ajuster la sensibilité du GR10 pour avoir une indication sur l'affichage du RM10.

11 - Placer la pince en aval de Q1 (les 4 conducteurs actifs doivent passer à l'intérieur de la

pince) :

le GR10 détecte le défaut. Quelle valeur affiche t’il ? : 10 Hz

le défaut est il en aval de Q1 ? : oui

12 - Placer la pince en aval de Q21 (les deux conducteurs actifs doivent passer dans la pince) :

le GR10 affiche t’il une valeur ? : 0 Hz

le défaut n'est donc pas en aval de Q21.

13- Placer la pince en aval de Q22 :



14 - Placer la pince en aval de Q34 :


le défaut n'est donc pas en aval de Q34.

15 - Placer la pince en aval de Q33 :



Conclusions :

Cette méthode permet de trouver le défaut en gardant la continuité de service. Ce matériel est

obligatoire en SLT IT ainsi que du personnel qualifié.

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PLANCHE N° 3

12 V

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D) Vérification du troisième point du cahier des charges, soit :

La protection par disjoncteurs nécessite la prise en compte de règles précises.



Schéma 4


2 - Réaliser le montage correspondant à la page suivante. Faire vérifier et valider par le

professeur :

signature :

3 - Mettre sous tension en fermant Q1, Q21, Q22, Q31, Q32, Q33, et Q34.

4 - Créer un défaut franc dans R2 (phase 3) en fermant Id2 :

les signalisations lumineuse et sonore fonctionnent elles ? : oui

5 - Arrêter la signalisation sonore à l'aide de l'inverseur situé en face avant à droite de RB.


Id = 0A

7 - Créer un deuxième défaut en fermant Id3 (phase 1).

8 - Mesurer UC1 sur H1 :

entre R1 et terre : UC1 = 0V (= UC3 = UC4)


entre R2 et terre : UC2 = 30V

entre R2 et R1 : U’C2 = 30V(= U’C3)



entre R3 et R2 : U’C3 = 30V

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entre R4 et R3 : U’C4 = 0V (U’C4 = UC3 - UC4 )

12 – Mesurer le courant de défaut I’d en présence des deux défauts (pour cela placer un

ampèremètre à la place du défaut franc de la question 4)

I’d = 7.5 A (220V/28.9)

Conclusion :

UC1>Ul1 et UC2 et U’C2>Ul1 donc les tensions sont dangereuses il faut couper lors de deux défauts simultanés.

13 – Vérifier la condition sur Lmax en prenant les hypothèses suivantes :

- Sph = Spe = 2,5 mm2

- Résistivité du cuivre : 12 ...5,22 mmmmCU

- Rpe= ×L/Sd'oula longueur réelle du PE est L= (Rpe×S)/3,9×2,5/0,0225=433m

Soit une longueur de câble AR de 216,5 m.

- Lmax = (0,8×U×Sph) / (×m)×Irm )

= (0,8×230×2,5) / (2×0,0225×2×60) = 85m.

Lpe > Lmax, Id<Irm les disjoncteurs ne déclenchent pas donc danger.

La protection n’est pas assurée. Il faut vérifier que Lpe < Lmax.

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12 V

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Troisième point suite :


2 - Conserver le montage correspondant au schéma 4.

3 - Alimenter le réseau à travers le DDR de Q1.

4 - Mettre le réseau sous tension en fermant Q1, Q21, Q22, Q31, Q32, Q33 et Q34.

5- Créer un défaut franc dans R2 en fermant Id2.

les signalisations lumineuse et sonore fonctionnent elles ? : oui

6 - Arrêter la signalisation sonore.

7 - Créer un deuxième défaut en fermant Id3 comme précédemment.

Les deux défauts se maintiennent. Pourquoi ?

Le DDR de Q1 n’est pas réglé convenablement.

8 - Ouvrir Q32.

9 - Alimenter le départ Q32 à travers le DDR correspondant.

Préciser sa sensibilité : 30mA

10- Fermer Q32.

11 - Créer un défaut franc dans R2 (phase 3) en fermant Id2.

les signalisations lumineuse et sonore fonctionnent elles ? oui

12 - Arrêter la signalisation sonore.

13 - Créer un deuxième défaut en fermant Id3 (phase 1) comme précédemment.

Que fait le disjoncteur Q32 ? : Il déclenche immédiatement.

le défaut double est immédiatement éliminé par quel disjoncteur ? : Q32

Justifier : car Id>In

Conclusions :

Il faut régler la sensibilité de Q1≤ Ul/RA ≤ 12/22 ≤ 0,47A soit par exemple 300mA et

le temporiser à 60ms.

Afin d’obtenir une sélectivité totale :

- il faut régler la sensibilité de Q32 inférieure à celle de Q1/2 soit 100mA, ici elle est

de 30mA donc elle convient ;

- il faut Q32 instantané ce qui est le cas.

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