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Exercices : Transport et distribution de l'énergie électrique

Cours : Transport et distribution de l'énergie électrique. I) Capacités .... Le seuil de dangerosité des tensions est fixé par la tension limite de sécurité notée UL.




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Cours : Transport et distribution de l’énergie électrique
Capacités exigibles
Compétences
1Rechercher, extraire et organiser l’information utile,2Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes3Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide d’un langage adapté4Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique, démontrer,Capacités
Thème : Habitat
Sous-Thème : Gestion de l’énergie dans l’habitat
Notions et Contenus : Transport et distribution de l'énergie électrique. Protection contre les risques du courant électrique.
H.4.24 Citer les caractéristiques essentielles du réseau de distribution électrique européen ; représenter le schéma simplifié de l'organisation du transport et de la distribution de l'énergie électrique. Activité documentaire ID 2-3-4-5-6-11-12H.4.25Citer le rôle d'un transformateur de tension TP Ex 12 -13 ID 7-8-12-13H.4.26Citer les principaux effets physiologiques du courant électrique. Ex 15 -20 ID 15H.4.27Citer des dispositifs de protection contre les risques du courant électrique et l'ordre de grandeur du seuil de dangerosité des tensions. TP & Ex 13-16-19-21-22& investigation ID 9-10-14-16Organisation du réseau :
 HYPERLINK "http://www.dailymotion.com/video/xg1myf_les-chemins-de-l-electricite_tech" http://www.dailymotion.com/video/xg1myf_les-chemins-de-l-electricite_tech
Production : en général produite par un alternateur (transforme l’énergie mécanique de rotation en énergie électrique).
En France l’origine est à 75% nucléaire.
(puis hydraulique, thermique …)Transport : sur des lignes à 400 kV (THT) 20000 km afin de limiter les pertes "pJ = RI2".. Elles sont connectés aux pays voisins
Réseau d’alimentation régional : en 225, 90 ou 63 kV à destination des grands consommateurs et du réseau de distributionRéseau de distribution : par l’intermédiaire des postes sources qui abaissent la tension à 20 kV, 400 V ou 230 V, ils alimentent les particuliers et les entreprisesEDF
Poweo Direct Energie
GDF Suez Dolcevita
E.ON
 HYPERLINK "http://www.rte-france.com/fr/developpement-durable/eco2mix/production-d-electricite-par-filiere" R.T.E (filiale d’EDF)

E.R.D.F. (95%)

Commercialisateurs :  HYPERLINK "http://www.energie-info.fr/fichier/Liste_Fourn_Particuliers.pdf" Liste
Utilisation de la haute tension :
Utilité de la haute tension
Pour transporter une puissance P=U x I on a intérêt à augmenter U ce qui diminuera I et ainsi moins de pertes seront présentes Les lignes de transport présentent une résistance (rligne H"0,1 ( /km). Des pertes par effet Joule sont donc inévitables  EMBED Equation.DSMT4 
On utilise un alliage d aluminium qui permet de baisser la valeur de la résistance des lignes ;
Classement des tensions
Les tensions sont classées de la manière suivante :
 EMBED Word.Picture.8 
Tensions utilisées :
La fourniture d’électricité se fait
en monophasé (une tension de 230 V entre Phase et Neutre)
en triphasé ( 3 tensions de 230 V décalées dans le temps soit déphasées d’1/3 de période (120° =  EMBED Equation.3  rad ) donc 400 V entre chaque fil de phase) .
En France, la fréquence de la tension est de 50 Hz soit une période de 20 ms.

Le transport de l’électricité se fait en triphasé ce qui permet de transporter avec un volume de câble équivalent deux fois plus de puissance électrique.

 HYPERLINK "http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/triphase2.html"  INCLUDEPICTURE "http://www.physique-appliquee.net/physique/triphase/triphase_qcm/reseau.jpg" \* MERGEFORMATINET  INCLUDEPICTURE "http://www.positron-libre.com/cours/electrotechnique/schema/images/symbole-schema-unifilaire.gif" \* MERGEFORMATINET 
Monophasé 16 AMonophasé 32 ATriphasé (sans neutre)Triphasé (avec neutre)Le transformateur électrique
Observation des tensions en amont et aval d’un transformateur
Inversion du transformateur
Alimentation d’une ampoule 12 V au moyen du réseau et d’un transformateur
Attention le transformateur transmet presque parfaitement la puissance donc quand il élève la tension, il abaisse le courant.

Un transformateur est constitué de deux enroulements de cuivre et d’un circuit magnétique.
Le nombre de spires au primaire est N1 différent du nombre de spires au secondaire N2.
* L’enroulement primaire est alimenté par une tension sinusoïdale : c’est un récepteur, l’autre joue le rôle d’un générateur.
* Toutes les grandeurs liées au primaire sont affectées de l’indice 1, toutes celles liées au secondaire de l’indice 2.
* On définit le rapport de transformation  EMBED Equation.DSMT4   INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Symb-transfo.png" \* MERGEFORMATINET 
ou INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Symb-transfo.png" \* MERGEFORMATINET Symbole du transformateur* Si le nombre N1 < N2 (U1 < U2), alors m > 1, le transformateur est dit élévateur de tension.
* Si le nombre N1 > N2 (U1 > U2), alors m < 1, le transformateur est dit abaisseur de tension.
Les dangers de l’électricité
Effets physiologiques du courant électrique
L’intensité du choc électrique dépend du courant qui traverse le corps de la personne, qui se comporte comme une résistance.
Ce courant électrique provoque des effets physiologiques, un très faible courant peut donc entraîner la mort.
Ci-contre les effets physiologiques du courant électrique : INCLUDEPICTURE "http://www.courstechinfo.be/Hard/Images/EffetPhysiologique.jpg" \* MERGEFORMATINET Seuil de dangerosité des tensions
Quatre paramètres interdépendants influent sur le niveau des risques lorsqu’une personne est en contact avec un conducteur électrique :
1) IC : courant qui circule dans le corps humain,
2) UC : tension appliquée au corps,
3) R : résistance du corps,
4) t : temps de passage du courant dans le corps.
L’intensité du courant vaut alors : IC = EMBED Equation.3 .
Le seuil de dangerosité des tensions est fixé par la tension limite de sécurité notée UL.
Dans le cas de dépassement de cette valeur limite, un dispositif de protection est installé pour protéger les personnes. Il doit couper l’alimentation électrique avant une durée indiquée dans le tableau ci-dessus.
Seuil de dangerosité des tensionsDurée de coupure en fonction de la tensionLocalsechumideimmergéTension de contact (en V)50120220350UL : tension limite de sécurité en alternatif (V)502512Temps de coupure maximal (en s)50,340,170,08

Seuil de dangerosité des tensionsDurée de coupure en fonction de la tensionLocalsechumideimmergéTension de contact (en V)50120220350UL : tension de sécurité ~ (V)502512Temps de coupure maximal (en s)50,340,170,08
 INCLUDEPICTURE "http://sitelec.org/cours/abati/images/hab11.gif" \* MERGEFORMATINET   INCLUDEPICTURE "http://sitelec.org/cours/abati/images/hab12.gif" \* MERGEFORMATINET 

Les dispositifs de protection :
Dans le cas des surintensités provoquées par des courts-circuits ou par des surcharges qui échauffent les câbles, provoquent des incendies. Les principaux dispositifs de protection sont les fusibles et le disjoncteur.
Le fusible :

Un fusible a pour rôle de protéger les appareils électriques. Lorsque l’intensité du courant électrique dans le circuit dépasse le calibre du fusible, le fil de plomb fond par effet joule.
 INCLUDEPICTURE "http://webel.fr/doc/fus1.gif" \* MERGEFORMATINET   INCLUDEPICTURE "http://webel.fr/doc/sect.gif" \* MERGEFORMATINET  INCLUDEPICTURE "http://webel.fr/doc/fus0.gif" \* MERGEFORMATINET 

Le disjoncteur :

Un disjoncteur est un appareil qui peut couper automatiquement le circuit en cas de surintensité (s'il y a un défaut). Pour le réenclencher il suffit de remonter un levier. Son avantage par rapport au fusible est qu’il est réutilisable.
L'utilisateur peut également couper le disjoncteur manuellement en abaissant un levier.
 INCLUDEPICTURE "http://forum.diagnostiqueur-immobilier.fr/uploads/965/marq_disj.gif" \* MERGEFORMATINET  INCLUDEPICTURE "http://webel.fr/doc/disjm.gif" \* MERGEFORMATINET 

Le disjoncteur différentiel associé à une prise de terre :


Les carcasses métalliques des appareils sont reliées à la terre par le conducteur de protection (prise de terre).
Dans le cas d’un défaut, un courant de fuite circule vers la terre et donc IP `" IN car IP = IN + If, le disjoncteur différentiel détecte alors cette différence d intensité IP  IN `" 0 et s ouvre.
Le disjoncteur différentiel permet d ouvrir le circuit et de protéger les personnes en limitant les risques d électrocution en cas de défaut.
Dans les habitations, la sensibilité différentielle du disjoncteur vaut 30 mA.

 INCLUDEPICTURE "https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS7-BT5aH6E1_nxMPVZqjVl13xTkqpAhdlzj1fylMNPE5tFu_NJ" \* MERGEFORMATINET  INCLUDEPICTURE "http://f-electricite.fr/vatt7831_fonction-test-differentiel.png" \* MERGEFORMATINET 
 INCLUDEPICTURE "http://www.chimix.com/an7/sup/image/plp73.gif" \* MERGEFORMATINET 


Exercices : 11, 12, 13, 14, 16, 17, 19, 20 et 21 pages 34 et 35.

Manipulation : Transport et distribution de l’énergie électrique
Le transformateur
Observation des tensions Amont et Aval d’un transformateur

Utilité de la Haute tension sur les pertes joules

Le fusible
Quelle est la fonction d’un fusible

Exercices : Transport et distribution de l’énergie électrique
Exercices

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence1QCM2 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 1p 32 H.4.22&23c
Enoncé
Un câble de longueur 10 km a une résistance de 2 (.km-1. II est parcouru par un courant d'intensité efficace I = 10 A. La puissance dissipée par effet Joule dans le câble est égale à :
( a) 200 W
( b) 2 kW
( c) 20 kWSolution
P=RI²=10x2x10²= 2000=2 kW
IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
2QCM2 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 2 p 32 H.4.24
Enoncé
La très haute tension utilisée pour le transport de l'énergie électrique sur de très grandes distances en Europe est égale à :
Q'a) 400 kV
Q'b) 25 kV
Q'c) 400 VSolution
400 kV
IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
3QCM2 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 3p 32 H.4.24
Enoncé
Le transport de l'énergie électrique se fait à haute tension
Q'a) pour augmenter la puissance transportée
Q'b) pour diminuer l'intensité des courants de ligne
Q'c) pour diminuer les pertes en ligneSolution
Pour diminuer l intensité des courants de ligne et les pertes en ligne
IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
4QCM2 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 4p 32 H.4.24
Enoncé
Un système de tensions triphasées est constitué :
Q'a) de 2 câbles conducteurs
Q'b) de 3 tensions composées déphasées de 180°
Q'c) de 3 tensions simples de même valeur efficace et déphasées de 120°Solution
de 3 tensions simples de même valeur efficace et déphasées de 120°


IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
5QCM2 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 5p 32 H.4.24
Enoncé
Une utilisation domestique dispose d'une tension entre phase et neutre :
Q'a) la valeur efficace vaut 230 V
Q'b) la valeur efficace vaut 400 V
Q'c) la fréquence est égale à 50 Hz
Solution
La valeur efficace vaut 230 V et sa fréquence vaut 50 Hz
IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
6QCM2 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 6p 32 H.4.24
Enoncé
Un transformateur fonctionne :
Q'a) pour des tensions continues
Q'b) pour des tensions sinusoïdales
Q'c) pour des tensions continues et sinusoïdales
Solution
Pour des tensions sinusoïdales

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
7QCM2 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 7p 32 H.4.25
Enoncé
Un transformateur permet :
Q'a) de modifier la fréquence de la tension
Q'b) d'augmenter la puissance transportée
Q'c) d'élever ou d'abaisser la tension
Solution
D’élever ou d’abaisser la tension

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
8QCM2 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 8p 32 H.4.25
Enoncé
Un transformateur comprend N1= 10 spires au primaire et N2 =1000 spires au secondaire.
Q'a) son rapport de transformation est égal à 0,01
Q'b) son rapport de transformation est égal à 100
Q'c) c'est un transformateur abaisseur de tension
Solution
Le rapport de transformation est m=N2/N1= 100


IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
9QCM2 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 9p 32 H.4.27
Enoncé
Un fusible de calibre 10 A est installé sur un aspirateur.
Q'a) il protège la personne qui utilise l'aspirateur
Q'b) il coupe le circuit si la valeur efficace de l'intensité dépasse 10 A
Q'c) il sert à protéger l'aspirateur contre une surintensitéSolution
il coupe le circuit si la valeur efficace de l'intensité dépasse 10 A
il sert à protéger l'aspirateur contre une surintensité

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
10QCM2 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 10p 32 H.4.27
Enoncé
Un disjoncteur différentiel associé à une prise de terre :
Q'a) protège les personnes de l'électrocution
Q'b) protège les personnes de l'électrisation
Q'c) coupe le circuit en cas de surintensitéSolution
protège les personnes de l'électrocution
protège les personnes de l'électrisation
IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
112 - Transport et distribution de l énergie électriqueNathan Ex 11p 34 : La prise électriqueH.4.24
Enoncé
Une prise électrique possède trois bornes :
- la phase P, fil électrique rouge ou marron ;
- le neutre N, fil électrique bleu ;
- la terre T, fil électrique vert et jaune.
Que valent les tensions entre phase et neutre, entre phase et terre et entre neutre et terre ?
Solution
Entre Phase et Neutre : 230 V
Entre Phase et Terre : 230 V
Entre Neutre et Terre : 0 V 

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
122 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 12p 34 : Transport de l'électricité H.4.24&25
Enoncé
À la sortie d'une centrale électrique, un poste élévateur transforme la tension de 25 kV en très haute tension de 400 kV.
Quel est le dispositif qui permet cette opération ?
Combien de câbles conducteurs utilise-t-on pour transporter l'énergie électrique ?
Que vaut la fréquence des tensions alternatives utilisées ?
25 kV est la tension entre phase et neutre. Que vaut la tension entre deux phases ?
Solution
1. Le dispositif qui permet cette opération est un transformateur élévateur.
2. On utilise trois câbles électriques (triphasés).
3. f= 50 Hz en Europe.
4. La tension entre la phase et le neutre est la tension simple : V = 25 kV ; la tension entre deux
phases est la tension composée :  EMBED Equation.DSMT4  d’où U = 43,3 kV.

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
132 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 13p 34 : Transformateur électriqueH.4.25
Enoncé
On a mesuré les valeurs efficaces au primaire et au secondaire d'un transformateur électrique : U1 = 400 V et U2 = 24V.
Calculer le rapport de transformation m.
Le primaire est alimenté par une tension sinusoïdale de fréquence 50 Hz. Que vaut la fréquence de la tension au secondaire ?
Le secondaire comporte N2 = 50 spires, calculer le nombre de spires au primaire N1.
On applique une tension U1 = 230 V au primaire. Qu'indique un voltmètre RMS branché aux bornes du secondaire ?Solution
1. Le rapport de transformation  EMBED Equation.DSMT4  d’où m = 0,06.
2. Un transformateur ne modifie pas la fréquence : f = 50 Hz.
3. Sachant que  EMBED Equation.DSMT4  donc  EMBED Equation.DSMT4  d’où N1 = 833 spires.
4.  EMBED Equation.DSMT4 


IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
142 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 14p 34 : Four électrique
H.4.22&27
Enoncé
Les caractéristiques techniques d'un four comportent les indications suivantes
• Raccordement électrique 230 V - 50 Hz
" Puissance électrique 2,840 kW
" Élément chauffant inférieur 1,00 kW
" Élément chauffant supérieur 0,80 kW
ª% Position «Cuisson traditionnelle» 1,80 kW
" Four à pizza 2,67 kW " Chauffage rapide 2,71 kW
" Cuisson à l'étuvée 2,840 kW " Éclairage de four 0,040 kW
• Nettoyage pyrolyse 2,45 kW
Calculer la valeur efficace maximale de l'intensité lmax qui peut parcourir le circuit électrique du four.
Un disjoncteur 12 A est installé sur le circuit d'alimentation du four. Un nettoyage par pyrolyse est-il possible ?
Est-ce que toutes les cuissons prévues sont utilisables ?
Solution
La valeur efficace maximale de l'intensité lmax qui peut parcourir le circuit électrique du four dépend de la puissance maximale soit 2,840 kW
donc  EMBED Equation.DSMT4 .(On note plutôt V la tension simple : 230 V et U la tension composée 380 V ( voir la description d’une ligne triphasée))
Lors d’une pyrolyse le courant consommé sera de Ipyr=2450/230=10,65 A
Donc la pyrolyse est possible sans griller le fusible
Avec le fusible de 12 A la puissance maximale que l’on peut faire passer est de Pmax = 230 x 12 = 2760 W
Donc seule la cuisson à l’étuvée ne sera pas possible car elle dépasse les 2760 W




IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
152 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 15p 34 : Tensions dangereuses
H.4.26
Enoncé
Les effets du courant électrique traversant le corps humain sont indiqués ci-contre
Pour une peau sèche, la résistance moyenne du corps humain est environ égale à 4 k(. Calculer la valeur de la tension provoquant une contraction musculaire.
Pour une peau mouillée, la résistance moyenne du corps humain est environ égale à 1 k( Calculer la valeur de la tension provoquant une paralysie respiratoire.
Solution
Contraction musculaire : 10 mA donc U=4000x0.01= 40 V
Paralysie respiratoire : 30 mA donc U=1000x0.03= 30 V

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
162 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 16p 35 : Tension de seuil et prise de terre H.4.27
Enoncé
On modélise la liaison entre la carcasse d'un appareil et la terre par une résistance RT.
Un disjoncteur différentiel de sensibilité 30 mA est installé sur le circuit d'alimentation de l'appareil. Calculer pour un local sec puis pour un local humide la valeur maximale de RT pour que la tension entre la carcasse de l'appareil et la terre reste inférieure au seuil de dangerosité.Solution
 EMBED Word.Picture.8 
Si le disjoncteur différentiel s’ouvre en détectant une fuite de courant d’au moins 30 mA, on a donc 30 mA qui passent par la résistance de terre RT.
Il faut donc que la résistance RT soit suffisamment faible pour que la tension présente sur la carcasse (liée au passage du courant dans RT) soit suffisamment faible.
Local Sec : tension dangereuse à partir de 50 V.
Donc RT = 50/0,03=1700(
Si le local est humide : tension dangereuse à partir de 25V.
Donc RT = 25/0,03=833 (



IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
172 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 17p 35 : Chute de tension due aux pertes en ligne
Enoncé
Une ligne de transport d'énergie électrique est modélisée par le schéma suivant :
La tension fournie par l'alimentation monophasée est sinusoïdale de valeur efficace UA = 1 500 V. La ligne est modélisée par deux résistances de valeur R = 7 (. La charge est résistive avec Ru = 1 000 (.
Calculer la valeur de l'intensité efficace du courant de ligne I sachant que la résistance équivalente au circuit est égale à la somme des trois résistances.
En déduire la tension Ue aux bornes de la charge.
Calculer la puissance P dissipée dans la ligne de transport.
Sous quelle forme cette énergie est-elle dissipée ? Solution
Loi d’ohm  EMBED Equation.DSMT4  donc  EMBED Equation.DSMT4 
Loi d’Ohm  EMBED Equation.DSMT4  d’où UB = 1480 V
 EMBED Equation.DSMT4 
Cette énergie est dissipée par effet Joules

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
182 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 18p 35 : Système de trois tensions

Enoncé
À l'aide d'un système d'enregistrement, on a relevé les trois tensions fournies par une alimentation.
Indiquer la valeur de la tension maximale Umax, correspondante.
Mesurer la valeur de la période T et en déduire la fréquence f pour les trois tensions.
Mesurer le décalage temporel (t entre v1(t) et v2(t) et en déduire le décalage angulaire ( en degrés sachant que EMBED Equation.DSMT4 .
Faire de même pour v2(t) et v3(t) puis pour v3(t) et v1(t).
Les résultats obtenus permettent-ils d'affirmer que l'alimentation fournit un système de tensions triphasées?Solution
1. Par lecture graphique : Umax = 160 V.
2. T = 20 ms, d’où f = 50 Hz.
3. Par lecture graphique : "t = 7 ms donc  EMBED Equation.DSMT4  donc (= 120° de même pour les autres tensions.
4. v1(t), v2(t) et v3(t) sont des tensions sinusoïdales de mêmes amplitudes, de mêmes fréquences et déphasées de 120° les unes par rapport aux autres formant un système triphasé.

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
192 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 19p 35 : Installation domestique

Enoncé
Le schéma ci-dessous représente une installation électrique comportant un disjoncteur, des fusibles et des appareils tous reliés à la terre de l'installation.
Repérer tous les éléments de l'installation.
Expliquer le rôle du disjoncteur et celui du fusible.
Entre quelles bornes les appareils électriques sont-ils branchés ?
Les appareils électriques sont-ils branchés en série ou en dérivation ?
Les fusibles sont-ils branchés en série ou en dérivation avec les appareils électriques ?
L'intensité du courant dans le circuit principal augmente avec le nombre d'appareils en fonctionnement. Un fusible de 10 A est installé sur une ligne électrique. Combien de lampes de 0,6 A peuvent fonctionner en même temps ?Solution
De gauche à droite
Disjoncteur (schéma à revoir)
Fusible en série avec 3 lampes en parallèles
Fusible en série avec 2 prises
Fusible en série avec une machine à laver
Disjoncteur : ouvre le circuit en cas de surcharge ou court-circuit (réenclenchable) (protège le matériel)
S’il c’est un disjoncteur différentiel, il détecte une fuite du courant lors d’un défaut et protège alors les personnes
Fusible : ouvre le circuit en cas de surcharge ou court-circuit mais nécessite son changement.
Les appareils électriques sont branchés entre phase et neutre
Les appareils électriques sont branchés en parallèle (dérivation)
Les fusibles sont branchés en série avec les appareils
Si chaque lampe consomme 0,6 A alors on peut alimenter 10/0,6=16 lampes avant que le fusible de 10 A grille



IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
202 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 20p 35 : Risques électriques

Enoncé
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3„$If^„gd@¢ $Ifgd@¢Selon la norme de la Commission électrotechnique internationale, un courant alternatif de fréquence comprise entre 15 Hz et 100 Hz provoque des effets qui peuvent être classés suivant quatre zones de risques :
Zone 1: aucune réaction.
Zone 2: aucun effet physiologique dangereux.
Zone 3: aucun dommage organique, mais probabilité de contractions musculaires et de difficultés de respiration.
Zone 4 : risque d'arrêt du cœur, de la respiration et de brûlures graves.
Que risque une personne si elle est traversée par un courant d'intensité 20 mA pendant 0,2 s ?
Une personne est traversée par un courant d'intensité I pendant 0,1 s. À partir de quelle intensité y a-t-il un risque de contraction musculaire ?
À partir de quelle intensité un courant peut-il provoquer un arrêt du cœur ?
Une personne entre en contact avec une phase, elle présente une résistance R = 460 ( entre cette phase et la terre. Au bout de combien de temps doit déclencher un disjoncteur différentiel de sensibilité 30 mA pour éviter le risque d'un arrêt du cœur ?
Attention échelle logarithmique en courantSolution
20 mA pendant 0,2 s : Zone 2: aucun effet physiologique dangereux
A partir de 100 mA pendant une seconde : risque de contraction musculaire
A partir de 100 mA risque d’arrêt cardiaque
Le courant qui parcourt la personne de résistance R = 460 ( est de I=V/R=230/460=0,5 A soit 500 mA.
Sous ce courant l’arrêt cardiaque est possible à partir d’environ 300 ms.
Le disjoncteur différentiel détecte un défaut dès que la différence des courant entrant par une phase et sortant par l’autre est supérieur à 30 mA.
Il faut donc qu’il déclenche avant ces 300 ms


IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
212 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 21p 35 : Surcharge d'une prise électrique
Enoncé
Une des prises de la salle à manger d'une habitation est équipée d'une multiprise et elle est protégée par un fusible de 5 A. On fait fonctionner en même temps sur cette prise un téléviseur de puissance 150 W et un fer à repasser d'une puissance de 1 200 W.
Quel est le rôle du fusible ?
Pour quelle valeur d'intensité efficace coupe-t-il le circuit ?
Représenter par un schéma cette installation.
Déterminer l'intensité efficace du courant qui traverse chaque appareil.
Le fusible coupe-t-il le circuit ?
Rappel : la tension efficace du secteur est de 230 V.
Solution
1. Un fusible protège les appareils contre les surintensités.
2. Ce fusible coupe le circuit pour une intensité efficace supérieure à 5 A.
3. Schéma de l’installation :

4.  EMBED Equation.DSMT4  donc  EMBED Equation.DSMT4 
 EMBED Equation.DSMT4  donc  EMBED Equation.DSMT4 
5. L’intensité I nécessaire aux deux appareils (I = I1+I2= 5,9 A) est supérieure au calibre donc le
fusible coupe le circuit.

IDTypeChapitreTitreCapacitéCompétence
222 - Transport et distribution de l’énergie électriqueNathan Ex 20p 35 : It's in English 
Enoncé
A light bulb burns out, at Alain and Martine's place. Before replacing it, Alain decides to open switch off "switch K" thats controls the bulb itself (see the set up explained in the document below). But Martine ad-vises him to switch off the mains switch instead.
What is the rms (root mean square) voltage UAB when the switch is OFF and when it is ON?
What is the rms voltage between points A and T in the following cases: switch ON, switch OFF.
Alain is he putting himself at risk if he does not listen to Martine's advice?
To secure the facility, indicate where the switch should be located.Solution
1. Interrupteur fermé : UAB = 230 V
Interrupteur ouvert : UAB = 0 V
2. Interrupteur fermé : UAT = 230 V
Interrupteur ouvert : UAT = 230 V
3. Alain risque l’électrocution : En changeant la lampe, les pieds en contact avec la terre, il risque
de toucher la phase et serait soumis à une tension de 230 V.
4. Pour sécuriser l’installation, il faudrait placer un interrupteur sur le fil de phase.











Sciences Appliquées Chapitre 2 – Transport et distribution de l’énergie électrique 1STI 2D

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