La sécurité électrique : cours de 3e

Tu utilises l'électricité tous les jours sans y penser : éclairage, chargeur, plaque de cuisson, ordinateur. Les documents de l'Éducation nationale pour les filières technologiques notent que, dans notre société, aucune autre forme d'énergie n'est autant employée. ² Plus on s'en sert, plus il faut savoir s'en protéger.

Dans ce cours, tu vas voir ce qui peut mal tourner dans un circuit, comment on prévient les accidents, et comment on vérifie par le calcul qu'une installation reste raisonnable. Tu t'appuieras sur ce que tu connais déjà : la puissance électrique et l'énergie électrique.

Plan du cours

• Les deux grands axes de la prévention.
• Les causes d'un danger : le courant trop important et le défaut d'isolement.
• Les dispositifs de protection.
• Les règles et les normes.
• Les calculs qui permettent d'anticiper une surcharge.

Cette idée change la façon de raisonner. La sécurité ne dépend pas seulement de la prudence de la personne qui utilise un appareil. Elle dépend d'abord de la manière dont l'installation a été conçue.

Le même document précise que la mise en sécurité s'applique aux installations et aux matériels dès leur conception. ² Autrement dit, on cherche à construire une installation dans laquelle une erreur ou une panne ne devient pas un accident.

Deux situations reviennent dans les documents officiels : un courant trop important dans un circuit, et un défaut d'isolement.

Cet exemple montre qu'un courant excessif a deux conséquences possibles :

• sur le matériel : un composant est détruit ;
• sur la personne : un risque de brûlure apparaît.

La question posée dans cette activité est celle que se pose tout concepteur : comment améliorer la sécurité électrique du système ? La démarche consiste à analyser la procédure de mise en marche, puis à comparer différents dispositifs de protection. ⁴

Pour limiter les conséquences d'un défaut, on place dans l'installation des dispositifs de protection. Dans un bâtiment, les protections, les organes de contrôle et de distribution sont regroupés dans les tableaux électriques. Chacun doit répondre à des exigences de tension, de courant et de fiabilité de fonctionnement. ⁶

Un câble n'est donc pas choisi au hasard. Il doit pouvoir supporter le courant que les appareils vont demander. Si on y fait passer plus de courant que prévu, on retrouve le problème du gyropode.

Cette double exigence aide à comprendre le principe. Une protection qui couperait au moindre doute serait très sûre, mais gênante : plus rien ne fonctionnerait. Une protection qui ne coupe jamais laisserait un danger. Le bon dispositif coupe quand c'est nécessaire, pas davantage.

Ces règles ne sont pas les mêmes partout. Les installations doivent respecter des codes qui varient selon les pays. ⁶ Quelques exemples issus des sources :

• aux États-Unis, c'est le National Electrical Code qui est adopté ; ⁶
• au Canada, on utilise le Code canadien de l'électricité ; ⁶
• dans de nombreux pays européens, la norme IEC 60364 sert de base aux codes électriques. ⁶

La Commission électrotechnique internationale cherche à rapprocher les normes des pays membres, mais de grandes différences persistent dans les exigences de conception et d'installation. ⁶

À quel niveau agit chaque règle ?

Tu connais la puissance électrique. Pour un appareil alimenté sous une tension $U$ et traversé par un courant $I$, la puissance $P$ s'exprime ainsi :

$P = U \times I$

On en déduit le courant demandé par l'appareil :

$I = \frac{P}{U}$

Avec $P$ en watts (W), $U$ en volts (V) et $I$ en ampères (A).

Ce calcul explique le choix des câbles, dimensionnés d'après le courant qu'ils doivent supporter. ⁶ Il explique aussi pourquoi brancher trop d'appareils sur une même multiprise est une mauvaise idée : le courant s'additionne, alors que le câble, lui, ne change pas.