Conception - étude détaillée du projet

L’essentiel

• Simuler : calculer une installation sur un modèle avant de la construire ; démarche en boucle jusqu’à des résultats conformes et compris. Le logiciel applique la série NF C 15-100 et édite une note de calcul et un schéma unifilaire.
• Données : source (P_sc, transformateur), câbles (longueur réelle, âme, isolant, pose, groupement, température), charges (P, cos φ, coefficients), protections (calibres, réglages, PdC). Données fausses, résultats faux.
• Surcharges : I_B ≤ I_n (ou I_r) ≤ I_z ; I_z = valeur de référence × facteurs de correction.
• Chute de tension : limites courantes 3 % / 5 % (réseau public) et 6 % / 8 % (poste privé).
• Court-circuit : maximum au début du circuit pour le PdC et la contrainte thermique ; minimum en bout de circuit pour la protection des personnes en TN.
• Sélectivité : seul l’appareil le plus proche du défaut s’ouvre ; ampèremétrique, chronométrique, énergétique, logique ; totale ou partielle.
• Ligne 3 : W7 5G16, 95 m ; Q7 réglé I_r 64 A, I_sd 384 A, t_sd 0,1 s ; ΔU 2,58 % au TD-L3 ; I_cc 22,7 / 2,09 / 0,94 kA aux points A, B, C.
• Sécurité : relevés, réglages et mesures par des personnes habilitées ; l’étudiant calcule, analyse et rédige.

Les définitions clés

• Courant admissible (I_z) : le courant qu’il peut transporter en permanence sans que son isolant dépasse sa température limite.
• Pouvoir de coupure (PdC) : le plus grand courant de court-circuit qu’il sait couper sans être détruit.
• Courant de court-circuit (I_cc) : le courant qui circule quand deux conducteurs actifs (ou un conducteur actif et une masse) se touchent sans résistance notable.
• Sélectivité : Deux disjoncteurs en série sont sélectifs si, pour un défaut en aval du disjoncteur aval, seul le disjoncteur aval s’ouvre.

Méthodes et formules

Courant d’emploi : I_B = S / (√3 × U) = 36 820 / (1,732 × 400) ≈ 53,1 A.

Chute de tension : ΔU ≈ √3 × I × (R cos φ + X sin φ) en triphasé (rapportée à 400 V), 2 × I × (R cos φ + X sin φ) en monophasé (rapportée à 230 V) ; R = ρ × L / S, X = λ × L ; ρ = 0,0225 Ω·mm²/m, λ = 0,08 mΩ/m ; ΔU % = 100 × ΔU / U.

Court-circuit maximal : I_cc = U₂₀ / (√3 × Z), Z = √(R² + X²) en additionnant les R et les X en amont (réseau Z_a = U₂₀² / P_sc, transformateur, câbles), ρ = 0,018 51 Ω·mm²/m.

Contrainte thermique : I² × t ≤ k² × S² (k = 143 cuivre PR, 115 cuivre PVC).

Protection des personnes en TN : I_d ≈ 0,8 × U₀ / (R_ph + R_PE) avec ρ = 0,023 ; protégé si I_d ≥ I_a = 1,2 × I_m. W7 : I_d ≈ 674 A ; avec I_sd = 640 A, I_a = 768 A (alerte de l’indice A) ; avec I_sd = 384 A, I_a ≈ 461 A (indice B).

Sélectivité : le seuil minimal de l’amont reste au-dessus du seuil maximal de l’aval (Q7 : 384 − 10 % ≈ 346 A ; Q16 : 300 A au plus).

Contrôler une note de calcul : données → ordres de grandeur → calcul de contrôle d’un circuit → réponse écrite à chaque alerte → traçabilité (indice, norme, version du logiciel, hypothèses).

Les 3 pièges à éviter

1. Saisir une longueur à vol d’oiseau ou mal placer la virgule (9,5 m au lieu de 95 m) : le logiciel ne signale rien ; contrôler l’ordre de grandeur de ΔU et de I_cc.
2. Calculer I_cc maximal avec ρ = 0,0225 : maximal 0,018 51 ; chute de tension 0,0225 ; méthode conventionnelle 0,023.
3. Changer de matériel pour faire disparaître une alerte : comprendre l’alerte et vérifier les données d’abord.