INSTALLATIONS ELECTRIQUES (partie 6/8)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À l’issue de ce chapitre, l’élève sera capable de : - réaliser une liaison équipotentielle principale conforme aux normes en vigueur ; - réaliser une liaison équipotentielle secondaire sur les installations métalliques et les canalisations ; - câbler et appareiller un coffret de distribution électrique en respectant les règles de sécurité et les schémas unifilaires ; - contrôler la continuité des liaisons équipotentielles et la conformité du câblage à l’aide d’un multimètre ou d’un ohmmètre ; - rédiger un compte‑rendu d’intervention incluant les relevés de mesure et les observations de conformité. **Prérequis** : - connaissances de base en électrotechnique (loi d’Ohm, puissance, courants de défaut) ; - lecture et interprétation de schémas unifiliers et de plans d’installation ; - utilisation des instruments de mesure (multimètre, pince ampèremétrique, testeur de continuité) ; - notions de sécurité électrique (habilitation, EPI, consignation). ## Introduction Dans les installations électriques basse tension, la protection contre les chocs électriques repose notamment sur la mise à égalité de potentiel de toutes les parties conductrices susceptibles d’être touchées simultanément. Cette égalisation est assurée par les liaisons équipotentielles principale et secondaire. Le coffret de distribution, quant à lui, constitue le point central où sont regroupés les dispositifs de protection, de commande et de mesure. Maîtriser leur réalisation, leur câblage et leur mise en service est indispensable pour tout technicien intervenant sur des chantiers au Cameroun, où les références normatives s’appuient sur la série IEC 60364 (adoptée par le MINEE/IGE) et sur les règles du RGIE (Règlement Général des Installations Électriques). ## I. Réalisation de la liaison équipotentielle principale (Leçon 14) ### A. Définition et rôle > La liaison équipotentielle principale (LEP) relie la prise de terre de l’installation aux masses métalliques du bâtiment (armatures, canalisations métalliques, structures) afin d’assurer un même potentiel de référence et de limiter les tensions de contact en cas de défaut d’isolement. ### B. Références normatives - IEC 60364‑4‑41 : protection contre les chocs électriques – mise à la terre et liaisons équipotentielles. - Arrêté ministériel n° 001/MINEE du 12 janvier 2022 relatif aux installations électriques basse tension au Cameroun (adoption de l’IEC 60364). ### C. Matériel nécessaire | Élément | Spécification typique | Quantité (exemple) | |---------|----------------------|--------------------| | Conducteur de liaison équipotentielle | Cuivre nu, section minimale 6 mm² | 1 barre de 25 m | | Bornes de connexion | Bornes à vis type M6, laiton nickelé | 4 unités | | Collier de serrage | Acier galvanisé, Ø 8 mm | 6 unités | | Bande de cuivre flexible | 6 mm², longueur 0,5 m (pour raccordement aux masses) | 2 unités | | Équipement de mesure | Ohmmètre ou multimètre (résolution 0,01 Ω) | 1 unité | | EPI | Gants isolants, lunettes de sécurité, chaussures de sécurité | Selon effectif | ### D. Procédure pas à pas 1. **Repérage des points de connexion** : identifier la barre de prise de terre (souvent située près du tableau général) et les masses métalliques à relier (armatures du béton, tuyauterie d’eau, gaz, gaines métalliques). 2. **Préparation du conducteur** : dénuder les extrémités sur 20 mm, vérifier l’absence de défauts (coupures, oxydation). 3. **Fixation des bornes** : visser une borne sur chaque extrémité du conducteur de liaison équipotentielle. 4. **Raccordement à la prise de terre** : serrer la borne sur la barre de terre avec un couple de 3 Nm (clé dynamométrique). 5. **Raccordement aux masses** : pour chaque masse, fixer une borne à l’aide d’un collier de serrage, puis connecter le conducteur flexible de 6 mm² entre la borne et la masse (serrage à 2 Nm). 6. **Vérification de la continuité** : mesurer la résistance entre la barre de terre et chaque masse ; la valeur doit être ≤ 1 Ω (exigence IEC 60364‑4‑41). 7. **Marquage** : apposer une étiquette « LEP – conducteur cuivre 6 mm² » sur chaque liaison. ### E. Contrôle et mesure de continuité - Utiliser un ohmmètre en mode résistance faible (200 Ω). - Brancher les pointes de mesure sur la barre de terre et sur la masse testée. - Noter la valeur ; si > 1 Ω, reprendre le serrage ou vérifier l’état du conducteur. ### F. Exemple chiffré **Données** : longueur totale du conducteur LEP = 30 m, matériau cuivre (résistivité ρ = 1,72 × 10⁻⁸ Ω·m). **Section choisie** : S = 6 mm² = 6 × 10⁻⁶ m². Résistance calculée : \[ R = \rho \frac{L}{S} = 1,72\times10^{-8}\frac{30}{6\times10^{-6}} = 0,086\;\Omega \] Cette valeur est bien inférieure au seuil de 1 Ω, donc la section 6 mm² est admissible. > **À retenir** : la résistance de la liaison équipotentielle principale doit être ≤ 1 Ω ; une section de 6 mm² cuivre suffit pour la plupart des installations de moins de 30 m. ## II. Réalisation de la liaison équipotentielle secondaire (Leçon 15) ### A. Définition > La liaison équipotentielle secondaire (LES) relie les masses métalliques des équipements électriques (chauffe-eau, climatiseurs, machines-outils) et les canalisations métalliques d’eau, de gaz, de chauffage ou de vapeur à la prise de terre de l’installation, afin d’éviter les différences de potentiel dangereuses entre ces masses et les parties sous tension. ### B. Quand réaliser une LES - Présence de masses métalliques pouvant devenir conductrices en cas de défaut d’isolement d’un appareil. - Canalisation métallique traversant un volume humide (salle de bain, buanderie). - Équipements fixes dont la masse est supérieure à 2 kg et qui ne sont pas déjà reliés à la LEP. ### C. Matériel nécessaire | Élément | Spécification | Quantité (exemple) | |---------|---------------|--------------------| | Conducteur de liaison équipotentielle secondaire | Cuivre nu, section minimale 2,5 mm² (ou 4 mm² aluminium) | 1 barre de 15 m | | Bornes à ressort | Type M4, laiton | 6 unités | | Collier de serrage en acier inoxydable | Ø 6 mm | 8 unités | | Bande de cuivre flexible | 4 mm², longueur 0,3 m | 4 unités | | Jeu de tournevis isolés | – | 1 set | | Ohmmètre de poche | Résolution 0,01 Ω | 1 unité | | EPI | Gants, lunettes, chaussures de sécurité | Selon effectif | ### D. Procédure pas à pas 1. **Identifier les masses à relier** : lister tous les appareils métalliques et les canalisations métalliques présents dans le local. 2. **Choisir le point de référence** : généralement la barre de terre du tableau général ou la LEP déjà installée. 3. **Préparer le conducteur** : dénuder 15 mm aux extrémités. 4. **Installer les bornes** : fixer une borne à chaque extrémité du conducteur de LES. 5. **Raccorder à la référence** : serrer la borne sur la barre de terre (ou sur la LEP) avec un couple de 2,5 Nm. 6. **Relier chaque masse** : pour chaque masse, placer une borne à l’aide d’un collier de serrage, puis connecter le conducteur flexible de 4 mm² entre la borne et la masse (serrage à 2 Nm). 7. **Mesurer la continuité** : vérifier que la résistance entre chaque masse et la référence est ≤ 2 Ω (valeur tolérée pour les LES selon IEC 60364‑4‑41). 8. **Étiquetage** : apposer une étiquette « LES – conducteur cuivre 4 mm² » sur chaque liaison. ### E. Contrôle et mesure de continuité - Même procédé que pour la LEP, mais accepter une résistance jusqu’à 2 Ω. - Si la mesure dépasse ce seuil, vérifier le serrage, l’état du conducteur et la présence de peinture ou de revêtement isolant sur la masse ; poncer légèrement la zone de contact si nécessaire. ### F. Exemple chiffré **Données** : longueur du conducteur LES = 12 m, cuivre, section 4 mm². Résistance : \[ R = 1,72\times10^{-8}\frac{12}{4\times10^{-6}} = 0,0516\;\Omega \] Bien en dessous de 2 Ω, donc la section 4 mm² est suffisante. > **À retenir** : pour une liaison équipotentielle secondaire, une section de 2,5 mm² cuivre (minimum) garantit une résistance négligeable (< 0,1 Ω) pour des longueurs inférieures à 20 m ; on utilise souvent 4 mm² cuivre pour plus de marge. ## III. Câblage et appareillage d’un coffret de distribution électrique (Leçon 16) ### A. Types de coffrets - Coffret mural (IP30) pour locaux secs. - Coffret extérieur (IP44 ou IP65) pour installations exposées aux intempéries. - Coffret industriel (IP55) avec porte verrouillable. ### B. Schéma unifilaire de base ``` [ Arrivée générale ] → [ Disjoncteur de branchement ] → [ Coffret de distribution ] │ ┌───────────────┬───────────────┬───────────────┐ │ │ │ │ [Différentiel 30 mA] [Disjoncteur 10 A] [Disjoncteur 16 A] … │ │ │ [ prises ] [ éclairage ] [ prises spécialisées ] ``` Le schéma montre la séparation entre protection différentielle (30 mA) et protection contre les surintensités (disjoncteurs). ### C. Choix des appareils | Fonction | Appareil recommandé | Courant nominal | Sensibilité (si différentiel) | |----------|--------------------|-----------------|------------------------------| | Protection générale | Disjoncteur différentiel 30 mA type AC | 40 A | 30 mA | | Circuit éclairage | Disjoncteur magnétothermique 10 A | 10 A | – | | Circuit prises classiques | Disjoncteur magnétothermique 16 A | 16 A | – | | Circuit prises spécialisées (four, chauffe-eau) | Disjoncteur magnétothermique 20 A | 20 A | – | | Protection des moteurs | Disjoncteur moteur (thermomagnétique) | Selon puissance | – | ### D. Dimensionnement des conducteurs - **Section minimale** selon IEC 60364‑5‑52 : - Pour un disjoncteur de 16 A, cuivre : 2,5 mm² (chute de tension < 3 % sur 20 m). - Pour un disjoncteur de 20 A : 4 mm². - Pour le disjoncteur de branchement 40 A : 10 mm² (cuivre) ou 16 mm² (aluminium). **Exemple de calcul de chute de tension** : Circuit éclairage, I = 8 A, longueur aller‑retour L = 30 m, cuivre S = 2,5 mm². \[ \Delta U = \frac{2 \rho L I}{S} = \frac{2 \times 1,72\times10^{-8} \times 30 \times 8}{2,5\times10^{-6}} = 3,30\;V \] Sur une tension de 230 V, cela représente 1,4 % (< 3 %), donc la section est admissible. > **À retenir** : la chute de tension dans un circuit d’éclairage ne doit pas dépasser 3 % de la tension nominale ; pour un courant de 8 A sur 30 m, 2,5 mm² cuivre suffit. ### E. Procédure de câblage pas à pas 1. **Préparation du coffret** : vérifier l’indice de protection, installer le rail DIN, fixer les borniers. 2. **Installation du disjoncteur de branchement** : le clipper sur le rail, connecter les câbles d’arrivée (phase, neutre, terre) aux bornes d’entrée avec un couple de 3 Nm. 3. **Mise en place du différentiel 30 mA** : l’insérer après le disjoncteur de branchement, respecter le sens de courant (amont → aval). 4. **Câblage des circuits** : - Dénuder les conducteurs sur 10 mm. - Insérer les fils de phase dans les borniers des disjoncteurs de dérivation respectifs. - Connecter le neutre commun au borner neutre du coffret. - Relier la terre au borner de terre du coffret (continuité avec la prise de terre générale). 5. **Serrage** : utiliser une clé dynamométrique réglée à la valeur indiquée par le fabricant (généralement 2 Nm pour les borniers de 2,5 mm², 2,5 Nm pour 4 mm², 3 Nm pour 10 mm²). 6. **Vérification d’isolement** : avec un mégohmmètre, mesurer entre phase et terre, entre neutre et terre ; valeurs > 1 MΩ requises. 7. **Mise sous tension** : actionner le disjoncteur de branchement, puis chaque disjoncteur de circuit ; vérifier que le différentiel ne déclenche pas à vide. 8. **Essai de fonctionnement** : brancher une charge connue (lampe 60 W) sur chaque prise, mesurer la tension aux bornes (doit être ≈ 230 V ± 10 %). 9. **Clôture et étiquetage** : fermer le coffret, apposer les étiquettes de chaque circuit (ex. « Eclairage – 10 A », « Prises cuisine – 16 A »). ### F. Mise en service et vérifications - Test de déclenchement du différentiel avec un bouton test (doit couper l’alimentation en < 30 ms). - Vérification de la courbe de déclenchement des disjoncteurs (thermomagnétique) à l’aide d’un simulateur de surcharge si disponible. - Consigner les résultats dans un procès‑verbal de mise en service (date, nom du technicien, relevés de mesure, conformité). > **À retenir** : le différentiel 30 mA doit déclencher en moins de 30 ms lorsqu’un courant de défaut de 30 mA circule entre phase et terre. ## Synthèse du chapitre - **Liaison équipotentielle principale (LEP)** : relie la prise de terre aux masses du bâtiment ; section cuivre ≥ 6 mm² ; résistance ≤ 1 Ω. - **Liaison équipotentielle secondaire (LES)** : relie les masses des équipements et canalisations métalliques à la terre ; section cuivre ≥ 2,5 mm² (minimum) ; résistance ≤ 2 Ω. - **Coffret de distribution** : regroupe disjoncteur de branchement, différentiel 30 mA et disjoncteurs de protection des circuits ; dimensionnement des conducteurs selon le courant nominal et la longueur (ex. 2,5 mm² pour 16 A sur 20 m). - **Contrôles** : continuité (ohmmètre), isolement (mégohmmètre), déclenchement du différentiel (test bouton), mesure de tension sous charge. - **Sécurité** : port d’EPI, consignation, vérification des couples de serrage, respect des normes IEC 60364‑4‑41 et du RGIE camerounais. ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | Liaison équipotentielle principale (LEP) | Conducteur reliant la prise de terre aux masses métalliques du bâtiment pour égaliser les potentiels. | | Liaison équipotentielle secondaire (LES) | Conducteur reliant les masses des équipements et canalisations métalliques à la terre afin d’éviter les tensions de contact. | | Disjoncteur différentiel | Appareil qui coupe l’alimentation lorsqu’un courant de défaut entre phase et terre dépasse sa sensibilité (ex. 30 mA). | | Disjoncteur magnétothermique | Protection contre les surintensités (magnétique) et les surcharges longues (thermique). | | Courant de défaut | Courant qui circule lorsqu’un défaut d’isolement crée un chemin anormal entre conducteurs sous tension et masse. | | Section du conducteur | Aire transversale du conducteur, exprimée en mm², qui détermine sa capacité à transporter le courant sans surchauffe excessive. | | Chute de tension | Perte de tension le long d’un conducteur due à sa résistance ; exprimée en volts ou en pourcentage de la tension nominale. | | Indice de protection (IP) | Code à deux chiffres indiquant le degré de protection d’un enveloppe contre les corps solides et les liquides (ex. IP44). | | Mégohmmètre | Instrument mesurant la résistance d’isolement (souvent > 1 MΩ) entre conducteurs et terre. | | Consignation | Mise en sécurité d’une installation électrique par verrouillage et étiquetage avant toute intervention. | ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Dimensionnement d’une LEP **Énoncé** : Dans un bâtiment de plain‑pied, la prise de terre se situe à 18 m du tableau général. Les masses à relier sont les armatures du béton (12 m), la tuyauterie d’eau métallique (10 m) et la gaines de ventilation métallique (8 m). Déterminer la section minimale du conducteur de liaison équipotentielle principale en cuivre, sachant que la résistance maximale autorisée est 1 Ω. **Corrigé** : Longueur totale à considérer = longueur du conducteur depuis la prise de terre jusqu’au point le plus éloigné des masses. On prend le chemin le plus long : prise de terre → tableau (18 m) puis jusqu’à la gaines de ventilation (8 m) = 26 m. Résistivité du cuivre ρ = 1,72 × 10⁻⁸ Ω·m. On cherche S tel que : \[ R = \rho \frac{L}{S} \le 1\;\Omega \] \[ S \ge \rho \frac{L}{1} = 1,72\times10^{-8}\times 26 = 4,47\times10^{-7}\;\text{m}^2 = 0,447\;\text{mm}^2 \] Cependant, les normes imposent une section minimale de 6 mm² pour la LEP afin de résister aux courants de défaut mécaniques et de garantir une bonne tenue mécanique. **Réponse** : on adopte une section de **6 mm² cuivre** (ou supérieure). ### Exercice 2 – Vérification de la continuité d’une LES **Énoncé** : Une liaison équipotentielle secondaire relie le châssis d’un climatiseur mural à la prise de terre via un conducteur de cuivre de section 4 mm² et de longueur 15 m. Après serrage, la mesure d’ohmmètre indique 0,35 Ω entre le châssis et la barre de terre. La liaison est‑elle conforme ? **Corrigé** : La norme IEC 60364‑4‑41 fixe une résistance maximale de 2 Ω pour une LES. La valeur mesurée (0,35 Ω) est bien inférieure à ce seuil. **Réponse** : la liaison est conforme. ### Exercice 3 – Choix du disjoncteur pour un circuit de prises **Énoncé** : Un circuit destiné à alimenter des prises de courant dans un bureau doit supporter une charge maximale de 3 kW (facteur de puissance 0,9). Déterminer le courant nominal du disjoncteur à installer et la section minimale du conducteur en cuivre pour une longueur aller‑retour de 25 m, en admettant une chute de tension maximale de 3 %. **Corrigé** : Puissance apparente : \[ S = \frac{P}{\cos\phi} = \frac{3000}{0,9}=3333\;VA \] Courant : \[ I = \frac{S}{U} = \frac{3333}{230}=14,5\;A \approx 15\;A \] On choisit un disjoncteur de **16 A** (standard supérieur). Chute de tension autorisée : \[ \Delta U_{max}=0,03\times230=6,9\;V \] Formule de chute de tension (cuivre) : \[ \Delta U = \frac{2\rho L I}{S} \] On résout pour S : \[ S \ge \frac{2\rho L I}{\Delta U_{max}} = \frac{2\times1,72\times10^{-8}\times25\times14,5}{6,9}=2,15\times10^{-6}\;\text{m}^2=2,15\;mm² \] On prend la section commerciale supérieure : **2,5 mm² cuivre**. **Réponse** : disjoncteur 16 A, conducteur 2,5 mm² cuivre. ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Sous‑dimensionner le conducteur de LEP (ex. 2,5 mm² au lieu de 6 mm²) | Résistance > 1 Ω → risque de potentiel de contact dangereux en cas de défaut. | Toujours respecter la section minimale prescrite par la norme (6 mm² cuivre pour LEP) et vérifier par calcul de résistance. | | 2 | Oublier de serrer les borniers avec un couple de serrage adéquat | Contacts lâches → augmentation de la résistance locale, échauffement, déclenchement intempestif. | Utiliser une clé dynamométrique réglée selon les préconisations du fabricant (ex. 2 Nm pour borniers 2,5 mm²). | | 3 | Placer le différentiel après un disjoncteur de branchement sans respecter le sens du courant | Le différentiel ne détecte pas les défauts entre phase et terre → défaut non coupé. | Installer le différentiel **en amont** des circuits protégés, en respectant le sens indiqué sur le dispositif (amont → aval). | | 4 | Négliger la vérification d’isolement avant mise sous tension | Risque de court‑circuit à la mise en service, endommagement du matériel, danger pour le personnel. | Effectuer un test de mégaohmmètre (phase‑terre, neutre‑terre) > 1 MΩ avant toute mise sous tension. | | 5 | Utiliser un conducteur d’aluminium pour une LEP sans protection contre la corrosion | Corrosion augmentant la résistance, rupture éventuelle du conducteur. | Si l’aluminium est utilisé, appliquer une pâte anti‑oxydation et protéger mécaniquement le conduit (gaine, conduit). | | 6 | Ne pas étiqueter les circuits dans le coffret | Difficulté d’intervention, risque de couper le mauvais circuit lors d’une maintenance. | Apposer des étiquettes durables (ex. vinyle laminé) indiquant la fonction et le calibre du disjoncteur pour chaque sortie. | --- *Fin du cours.*