Dimensionnement des conducteurs et protection : méthodologie et définitions

L’ensemble d'un circuit électrique et de sa protection est déterminé de manière à satisfaire à toutes les contraintes de fonctionnement.

Ce chapitre présente une étude suivant les normes CEI 60364 (série), principalement les normes CEI 60364- 4- 43 et -5-52. Les normes d’installation nationales peuvent différer, adapter ou compléter cette norme internationale.

Pour la France, une étude complète suivant la norme NF C 15-100 et le guide NF C15-105 est présentée au sous chapitre G8.

Méthodologie

(cf. Fig. G1)

Après une analyse préliminaire des besoins en énergie électrique de l’installation, comme décrite au chapitre A sous chapitre 4, une étude des canalisations de chacun des circuits et de sa protection électrique est à entreprendre, en commençant à l'origine de l'installation pour aboutir aux circuits terminaux.

Chaque association canalisation-protection doit répondre simultanément à plusieurs conditions qui assurent la sûreté de l'installation :

• véhiculer le courant d'emploi permanent et ses pointes transitoires normales ;
• ne pas générer de chutes de tension susceptibles de nuire au fonctionnement de certains récepteurs, comme par exemple les moteurs en période de démarrage.

En outre, la protection, disjoncteur ou fusible, doit :

• protéger la canalisation ou le jeu de barres pour toutes les surintensités jusqu'au courant de court-circuit ;
• assurer la protection des personnes contre les contacts indirects, en particulier dans les schémas TN et IT, où la longueur des circuits peut limiter le niveau des courants de court-circuit rendant ainsi possible le risque d’une coupure automatique non instantanée.

Note : en schéma TT, cette condition est naturellement satisfaite par l’installation obligatoire d’un DDR de sensibilité 300 mA placé à l’origine de l’installation.

La section des conducteurs est définie par la méthode générale décrite ci-après (cf. sous-chapitre 2). Des récepteurs particuliers (cf. chapitre N) peuvent nécessiter de surdimensionner le câble d'alimentation et sa protection.

Fig. G1 – Logigramme pour le choix d’une canalisation et de son dispositif de protection pour un circuit

Définitions

Courant d'emploi : I_B

• Au niveau des circuits terminaux, c'est le courant qui correspond à la puissance apparente des récepteurs. Dans le cas de démarrage ou de mise en service fréquente (ex : moteur d'ascenseur, poste de soudure par points), il faut tenir compte des appels de courant lorsque leurs effets thermiques se cumulent et affectent les câbles et les relais thermiques.
• Au niveau des circuits de distribution (principaux, secondaires), c'est le courant correspondant à la puissance d'utilisation, laquelle tient compte des coefficients de simultanéité et d'utilisation, respectivement ks et ku comme décrit en Figure G2 (voir aussi le Chapitre A paragraphe 4.3).

Fig. G2 – Exemple de calcul du courant d'emploi I_B dans un circuit

Courant admissible : Iz

C'est le courant maximal que la canalisation peut véhiculer en permanence sans préjudice pour sa durée de vie.

Ce courant dépend, pour une section donnée, de plusieurs paramètres :

• constitution du câble ou de la canalisation (en cuivre ou en aluminium, isolation PVC ou PR, nombre de conducteurs actifs),
• température ambiante,
• mode de pose,
• influence des circuits voisins (appelé effet de proximité).

Surintensité

Il y a surintensité chaque fois que le courant traversant un circuit est supérieur à son courant d'emploi I_B .

Ce courant doit être coupé dans un temps dépendant de son intensité, de telle sorte qu’une dégradation irréversible de la canalisation, ou d’un récepteur suite à un défaut interne, puisse être évitée.

Des surintensités de faible durée peuvent cependant se produire dans des conditions normales d’exploitation. On distingue 2 types de surintensités :

• Les surcharges

  Ce sont les surintensités se produisant dans un circuit électriquement sain, par exemple à cause de la mise en fonctionnement simultanée de charges même durant une faible durée : démarrage de plusieurs moteurs, etc. Cependant, si ces conditions durent au delà d’une période supportable (dépendant du réglage de la protection thermique ou du calibre des fusibles), le circuit est automatiquement coupé.

• Les courants de court-circuit

  Ils sont consécutifs à un défaut, dans un circuit, entre plusieurs conducteurs et/ou entre un des conducteurs actifs et la terre (dans les schémas TN du fait de la très faible impédance entre le conducteur neutre et la terre) selon les combinaisons suivantes :

  • court-circuit triphasé (3 conducteurs de phase sont en court-circuit),
  • court-circuit biphasé (2 conducteurs de phase sont en court-circuit),
  • court-circuit monophasé (1 conducteur de phase et le neutre sont en court-circuit).