La mise à la terre : exercices corrigés de CAP Électricien

Le phénomène s'appelle un défaut d'isolement : une phase sous tension touche une partie métallique accessible, ici la carcasse ⁵.

La carcasse est alors sous tension. Une personne qui la touche risque l'électrisation, voire l'électrocution ⁵.

Si la carcasse est reliée au conducteur PE, le courant trouve un chemin facile vers la terre : il s'agit d'un courant de défaut ⁵.

Ce courant de défaut permet le déclenchement du disjoncteur différentiel, qui coupe l'alimentation avant que quelqu'un ne soit exposé longtemps ⁵.

Sans conducteur de terre, la carcasse resterait sous tension en attendant qu'une personne la touche.

Baignoire à structure métallique : oui, elle fait partie des pièces conductrices d'une salle d'eau à relier à la terre ⁵.

Tuyaux métalliques d'alimentation en eau : oui, ils sont cités avec la baignoire pour la salle d'eau ⁵.

Armoire métallique : oui, elle figure aussi parmi les éléments de salle d'eau à relier ⁵.

Lave-linge à carcasse métallique : oui, un appareil à carcasse métallique est relié à la terre de l'installation par son conducteur de protection PE ⁵.

Miroir sans partie conductrice : non, rien n'est à relier, car aucune pièce conductrice n'est en jeu.

Raisonnement commun : toutes les pièces conductrices qu'une personne peut toucher ensemble sont connectées à la terre de référence, pour éviter qu'elles aient des potentiels différents ⁵.

Un SLT, qu'on appelle aussi régime de neutre, fixe la manière de relier à la terre deux choses : le point neutre du transformateur de distribution et les masses de l'installation de l'utilisateur ⁶.

La lettre T signifie qu'un point est relié directement à la terre ⁶.

La première lettre décrit comment le système électrique est relié à la terre. La seconde décrit comment les parties conductrices accessibles de l'installation, les masses, sont reliées à la terre ⁶.

Avec le schéma IT, un premier défaut n'impose pas de couper le courant. On le réserve aux lieux où l'alimentation est vitale, par exemple les blocs opératoires ⁶.

Ce schéma est impossible dans un logement en France : c'est Enedis qui relie le neutre à la terre ⁶.

Les trois résistances sont sur le même trajet, on les additionne : $R = 40 + 5 + 1 = 46\ \Omega$.

On applique la loi d'Ohm : $I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{230}{46}$.

On calcule : $I = 5\ \text{A}$.

On convertit la sensibilité du différentiel : $30\ \text{mA} = 0{,}03\ \text{A}$.

On compare : $\dfrac{5}{0{,}03} \approx 167$. Le courant de défaut est environ 167 fois plus grand que le seuil du différentiel : il déclenche sans difficulté.

On applique la loi d'Ohm : $I = \dfrac{230}{2300} = 0{,}1\ \text{A}$.

On convertit : $0{,}1\ \text{A} = 100\ \text{mA}$.

On compare au calibre du disjoncteur : $\dfrac{16}{0{,}1} = 160$. Le calibre est 160 fois supérieur au courant qui traverse la personne.

Le disjoncteur ne déclenche donc pas : il est conçu pour les surcharges et les courts-circuits, pas pour ce courant.

On compare enfin au seuil de 30 mA : 100 mA est plus de trois fois ce seuil, alors que rien ne coupe le circuit.

Le raccordement du neutre à la terre par le distributeur ne dispense en aucun cas d'une mise à la terre locale ⁵.

Sans terre locale, les défauts ne pourraient pas être détectés par le disjoncteur différentiel ⁵.

L'association d'un disjoncteur différentiel et d'un fil de mise à la terre locale assure la sécurité des personnes ⁵.

Réponse type : « Le neutre relié par le distributeur ne suffit pas à vous protéger. Sans fil de terre chez vous, un défaut ne ferait pas déclencher le différentiel. C'est le fil de terre associé au différentiel qui vous protège. »

On écrit la formule avec les données : $R = 0{,}0225 \times \dfrac{25}{2{,}5}$.

On calcule le rapport : $\dfrac{25}{2{,}5} = 10$.

On obtient : $R = 0{,}0225 \times 10 = 0{,}225\ \Omega$.

La mesure de 0,31 Ω est proche et un peu supérieure : l'écart de 0,085 Ω s'explique raisonnablement par les bornes de connexion. Le conducteur est continu.

Une valeur de 40 Ω serait très éloignée : on soupçonne une coupure, un serrage insuffisant ou une borne oubliée. On ne met pas le circuit en service : on cherche le défaut, on corrige, puis on refait la mesure.

La condition est : $R_A \times I \le 50\ \text{V}$, avec $I = 30\ \text{mA} = 0{,}03\ \text{A}$.

On isole $R_A$ : $R_A \le \dfrac{50}{0{,}03}$.

On calcule : $R_A \le 1\,666{,}67\ \Omega$ (valeur arrondie à deux décimales).

Avec 90 Ω : $U = 90 \times 0{,}03 = 2{,}7\ \text{V}$, très inférieure à 50 V. La condition est largement respectée.

Avec 2 000 Ω : $U = 2000 \times 0{,}03 = 60\ \text{V}$, supérieure à 50 V. La condition n'est plus respectée : il faudrait améliorer la prise de terre pour baisser sa résistance.