Exercices : Schéma de liaison à la terre - Travaux Dirigés

Exercice 1 :

Une installation monophasée alimente une machine électrique dont la masse est métallique. Le régime de neutre de cette installation électrique est TT.
La résistance de la prise de Terre du transformateur de distribution a pour valeur Ra=10 Ω, quant à la prise
de terre des masses de l'installation, sa résistance vaut Rb= 20 Ω.
Le transformateur délivre une tension de 230 V.

a) Schéma électrique

– Faites un schéma de l'installation en fonctionnement normal.
- Dessinez le schéma équivalent électrique prenant en compte le régime de neutre.
b) Contact indirect

 avant contact
- Dans le cas d'un défaut d'isolation au niveau de la machine, calculer le courant de défaut dans le cas le pire.
- En déduire la valeur de la tension de contact.
après contact
- Un homme d'impédance équivalente Rh entre en contact avec la masse de l'appareil. Redessinez le schéma électrique équivalent.
- Calculez à nouveau la tension de contact et le courant qui traverse le malheureux. On prendra Rh=1kΩ.
- Que faire ? 

 Choix du seuil du différentiel
- Montrez que lorsque la résistance de défaut Rd augmente, la tension de contact diminue (ce qui est bien), mais que le courant de défaut diminue (ce qui peut devenir dangereux si le courant de défaut devient plus faible que le seuil du différentiel).
- Quel seuil de différentiel faut il choisir pour être sur d’interrompre une tension de contact Uc>50 V dans le cas d’un défaut d’impédance Rd non nul.
c) Contact direct
- Dans le cas d'un contact direct, redessinez le schéma électrique équivalent.
- Quelle est la valeur de la tension de contact ?
- En conservant la même valeur de Rh, en déduire la valeur du courant de défaut. Que faire ? 

Exercice 2 :

Le régime de neutre d'une installation électrique est TT. Cette installation alimente une machine électrique d’impédance Ru dont la masse est métallique.
La   prise   de   terre   du   transformateur  de   distribution oppose une résistance de valeur Ra= 10 Ω.
La prise de terre des masses de  l'installation s’appelle Rb. 


Le transformateur délivre une tension de 230 V.
Un fusible F protège l’installation des courts-circuits et des défauts d’isolation.


a) La machine consomme une puissance de 10 kW et l’installation est correctement dimensionnée. Choisissez le calibre du fusible parmi : 16 ; 20 ; 25 ; 32 ; 35 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 A


b) Dessinez le schéma équivalent électrique prenant en compte le régime de neutre et en faisant apparaître les potentiels suivants : Phase, Neutre, Terre, Masse.
Dans le cas d'un défaut d'isolation (d’impédance nulle) au niveau de la machine :


c) Donnez l’expression du courant de défaut en fonction des données.

d) Quelle   doit   être   la   valeur  maximale   Rbmax   de   la   résistance   Rb   pour   que   le   fusible  interrompe
l’installation avec le fusible choisi. (On supposera que le fusible agit instantanément)


e)  Que se serait-il passé si le défaut d’isolation était apparu alors que la  machine n’était pas en fonctionnement avec le fusible choisi et la résistance Rbmax?

Exercice 3 : Schéma des liaisons à la terre de type I.T.


On considère l’installation monophasée suivante en régime I.T qui alimente deux machines d’impédance Ru1 et Ru2. La résistance de la prise de terre du transformateur vaut Rb = 2000 Ω.

a)   Mise   en   évidence   du   danger   électrique
(Terre des machines non connectées)


l'impédance de l'homme vaut 1000 Ω.
Le   défaut   électrique   de   la  machine  M2   est franc (la carcasse est directement reliée à  la phase).


Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut.
Déterminer la tension de contact subie par l'homme par rapport au sol lorsque la machine M2 est en défaut d'isolement.
Déterminer le courant de choc supporté par la personne. La personne est-elle en danger ?


2. Mise à la terre de toutes les machines
La résistance équivalente des prises de Terre de l’installation vaut Ra = 22 Ω.
Le défaut est toujours franc.

 Tracer le schéma équivalent électrique de la maille dans laquelle circule le courant de défaut.
Déterminer la tension de contact subie par l'homme par rapport au sol lorsque la machine M2 est en défaut d'isolement.
Déterminer le courant de choc supporté par la personne.
La personne est-elle en danger ?


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