Installation d’un nouveau bien : Installations électriques résidentielles (partie 1/4)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : 1. Identifier et différencier les types d’allumage simples, doubles, va‑et‑vient, sonnerie et prise de terre. 2. Lire et produire les schémas unifilaires correspondant à chaque dispositif. 3. Réaliser le câblage d’un point lumineux en simple allumage, en double allumage, d’un va‑et‑vient et d’une prise de courant conformément aux normes NF C 15‑100 (version camerounaise). 4. Installer une sonnerie électromécanique ou électronique et vérifier la conformité d’une prise de terre (résistance ≤ 10 Ω). 5. Appliquer les règles de sécurité électrique (coupure du courant, utilisation d’outils isolés, port des EPI) lors de chaque intervention. **Prérequis** : - Notions de base en électricité : tension (U), courant (I), résistance (R), loi d’Ohm (U = R·I). - Lecture de symboles schématiques (lampe, interrupteur, prise, transformateur, terre). - Manipulation des outils d’électricien (tournevis isolé, pince à dénuder, pince coupante, testeur de tension). - Connaissance des grandeurs de puissance (P = U·I) et des unités (volt, ampère, ohm, watt). --- ## Introduction contextualisée Au Cameroun, la demande en logements décents et sécurisés augmente rapidement, notamment dans les villes de Yaoundé, Douala et Garoua. Une installation électrique résidentielle conforme aux normes assure non seulement le confort des occupants (éclairage, alimentation des appareils) mais aussi la prévention des risques d’incendie et d’électrocution. Le technicien en travaux d’installation et de modification des biens doit donc maîtriser les différents types d’allumage, les prises de courant, les sonneries et les mises à la terre, en respectant les prescriptions du MINESEC/IGE et les bonnes pratiques de chantier. Ce cours présente, de façon progressive, les principes théoriques et les procédés pratiques liés à chaque dispositif, en s’appuyant sur des exemples réels d’ateliers scolaires et de chantiers locaux. --- ## I. Simple allumage et double allumage ### A. Définitions - **Simple allumage** : circuit permettant d’allumer ou d’éteindre une seule lampe à partir d’un seul point de commande (un interrupteur). - **Double allumage** : circuit permettant d’allumer ou d’éteindre une même lampe à partir de deux points de commande distincts (deux interrupteurs placés en parallèle). > **>** Un simple allumage ne comporte qu’un seul interrupteur en série avec la charge. > **>** Un double allumage utilise deux interrupteurs en parallèle, chacun pouvant commander la lampe indépendamment (la lampe est allumée si au moins un interrupteur est fermé). ### B. Principe de fonctionnement Dans un simple allumage, l’interrupteur, lorsqu’il est fermé, ferme le circuit et laisse le courant traverser la lampe (U lampe ≈ 230 V en monophasé). Lorsqu’il est ouvert, le circuit est interrompu et la lampe s’éteint. Dans un double allumage, chaque interrupteur est placé en dérivation par rapport à la lampe. Tant qu’au moins un interrupteur est fermé, le courant peut atteindre la lampe ; la lampe ne s’éteint que lorsque les deux interrupteurs sont ouverts simultanément. ### C. Schéma électrique ``` Simple allumage : L ----[Interrupteur]----[Lampe]---- N Double allumage : L ----+----[I1]----+----[Lampe]---- N | | | +----[I2]----+ | ``` (L = phase, N = neutre, I1/I2 = interrupteurs) ### D. Normes et règles de sécurité - NF C 15‑100, article 522.3 : protection des circuits d’éclairage par un disjoncteur de 10 A maximum. - Conducteur de phase : section minimale 1,5 mm² en cuivre pour un éclairage ≤ 10 A. - Avant toute manipulation, couper le disjoncteur de branche et vérifier l’absence de tension avec un testeur. - Porter des gants isolants et des lunettes de protection. ### E. Exemple de réalisation (atelier) **Matériel** : boîte d’encastrement, deux interrupteurs unipolaires, lampe 230 V / 60 W, fils HO7V‑R 1,5 mm², vis, tournevis isolé. **Étapes pour un simple allumage** : 1. Découper l’emplacement de la boîte d’encastrement au mur. 2. Faire passer le fil de phase depuis le tableau jusqu’à la borne L de l’interrupteur. 3. Relier la borne de sortie de l’interrupteur à la borne de la lampe. 4. Connecter le neutre directement du tableau à la lampe. 5. Fixer l’interrupteur et la lampe, remettre sous tension, tester l’allumage. **Étapes pour un double allumage** : 1. Installer deux boîtes d’encastrement aux emplacements souhaités (ex. deux côtés d’un couloir). 2. Tirer un fil de phase depuis le tableau jusqu’à une boîte de dérivation (ou directement à la première boîte) puis faire une dérivation vers la borne L de chaque interrupteur (I1 et I2). 3. Relier les bornes de sortie des deux interrupteurs entre elles (derivation) puis vers la borne de la lampe. 4. Connecter le neutre du tableau directement à la lampe. 5. Fixer les interrupteurs et la lampe, remettre sous tension, tester l’allumage de chaque interrupteur indépendamment. ### F. Tableau récapitulatif | Type d’allumage | Nombre d’interrupteurs | Fonctionnement logique | Section conducteur (mm²) | Disjoncteur de protection | |-----------------|------------------------|------------------------|--------------------------|---------------------------| | Simple | 1 | Série | 1,5 | 10 A | | Double | 2 | Parallèle (OU logique) | 1,5 | 10 A | ### G. Encadrés à retenir > **>** Loi d’Ohm appliquée à la lampe : I = U / R (avec U ≈ 230 V, R lampe ≈ 880 Ω pour 60 W). > **>** Dans un double allumage, la lampe est alimentée si **I1 = FERMÉ** **OU** **I2 = FERMÉ**. > **>** La chute de tension dans les conducteurs de 1,5 mm² sur 20 m est négligeable (< 2 V). > **>** Toujours couper le disjoncteur de branche avant de travailler sur un circuit d’éclairage. --- ## II. Va‑et‑vient et prise de courant ### A. Va‑et‑vient : définition et utilisation Le va‑et‑vient permet de commander une même lampe depuis deux points situés à distance (ex. extrémités d’un couloir, haut et bas d’un escalier). Il utilise deux interrupteurs inversés (chacun possède trois bornes : L, 1, 2). > **>** Un va‑et‑vient fonctionne selon la logique **EXCLUSIVE OR** : la lampe est allumée lorsque les états des deux interrupteurs sont différents. ### B. Schéma électrique ``` L ----[I1]---+---[Lampe]---+---[I2]---- N | | navette1 navette2 ``` *navette1 relie la borne 1 de I1 à la borne 2 de I2 ; navette2 relie la borne 2 de I1 à la borne 1 de I2.* ### C. Réalisation pas à pas **Matériel** : deux interrupteurs va‑et‑vient, lampe, fils 1,5 mm², boîte d’encastrement, tournevis isolé. 1. Installer les deux boîtes d’encastrement aux emplacements choisis. 2. Tirer un fil de phase depuis le tableau jusqu’à la borne L du premier interrupteur (I1). 3. Relier la borne 1 d’I1 à la borne 2 du deuxième interrupteur (I2) – première navette. 4. Relier la borne 2 d’I1 à la borne 1 du deuxième interrupteur (I2) – deuxième navette. 5. Relier la borne L (commune) du deuxième interrupteur à une borne de la lampe. 6. Relier l’autre borne de la lampe au neutre du tableau. 7. Vérifier les quatre combinaisons de positions des interrupteurs : la lampe doit s’allumer uniquement lorsque les interrupteurs sont en positions opposées. ### D. Prise de courant : types, normes et protection - **Prise monophasée 2 P + T** : deux broches de phase et neutre, obligatoire pour les appareils jusqu’à 16 A. - **Prise bipolaire 2 P + T** : ajoute une broche de terre, exigée pour les appareils métalliques (lave‑linge, réfrigérateur). - Norme NF C 15‑100, article 522.6.2 : chaque circuit de prises doit être protégé par un disjoncteur de 20 A (type C) et un différentiel 30 mA. - Section minimale du conducteur de phase : 2,5 mm² en cuivre pour un circuit de prises 16 A. > **>** La résistance de terre de l’installation doit être inférieure à 10 Ω lorsqu’elle est mesurée avec un mégohmmètre à 500 V. > **>** Le différentiel 30 mA coupe le courant en moins de 30 ms en cas de défaut d’isolement. ### E. Exemple de câblage d’une prise de courant 16 A **Matériel** : prise 2 P + T, disjoncteur 20 A, différentiel 30 mA, fils HO7V‑R 2,5 mm², boîte d’encastrement. 1. Couper le disjoncteur de branche et vérifier l’absence de tension. 2. Dans le tableau, connecter le fil de phase à la borne du disjoncteur 20 A, puis du disjoncteur à la borne L de la prise. 3. Connecter le fil neutre directement du tableau à la borne N de la prise. 4. Connecter le fil de terre (vert/jaune) du tableau à la borne de terre de la prise. 5. Fixer la prise dans sa boîte, revisser le couvercle. 6. Remettre sous tension, tester la présence de 230 V entre L et N avec un testeur, et vérifier la continuité terre‑metal avec un ohmmètre (valeur < 1 Ω). ### F. Tableau récapitulatif | Élément | Type | Section conducteur (mm²) | Protection | Tension nominale | |-----------------------|--------------------|--------------------------|--------------------------|------------------| | Va‑et‑vient | Interrupteur 3‑bornes | 1,5 (fil de navette) | Aucun (protégé par éclairage) | 230 V | | Prise de courant | 2 P + T (mono) | 2,5 | Disjoncteur 20 A + différentiel 30 mA | 230 V | | Prise de courant | 2 P + T (bipolaire) | 2,5 | Disjoncteur 20 A + différentiel 30 mA | 230 V | ### G. Encadrés à retenir > **>** Dans un va‑et‑vient, la lampe est allumée si **État(I1) ≠ État(I2)**. > **>** Le fil de navette entre les deux interrupteurs doit être de même section que les alimentations (1,5 mm²). > **>** Une prise de courant sans terre ne doit être utilisée que pour des appareils à double isolation (symbole □). > **>** Toujours serrer les vis de connexion à un couple de 0,8 Nm pour éviter le desserrage par vibrations. --- ## III. Sonnerie et prise de terre ### A. Sonnerie électromécanique / électronique - **Sonnerie électromécanique** : électroaimant qui attire une armature, provoquant un choc métallique (cliquetis) lorsqu’elle est alimentée. - **Sonnerie électronique** : circuit oscillateur qui produit un ton audible via un haut‑piezo ou un petit haut‑parleur, alimenté par un transformateur basse tension (8‑12 V). > **>** La sonnerie est normalement alimentée en basse tension (8‑12 V AC) pour limiter les risques de choc. ### B. Principe de fonctionnement et schéma Le bouton-poussoir, lorsqu’il est actionné, ferme le circuit primaire du transformateur (230 V → 12 V). Le secondaire alimente la sonnerie. ``` 230 V L ----[Bouton-poussoir]---+---[Primaire du transfo]--- N | [Secondaire 12 V]---[Sonnerie]---[Secondaire 12 V] ``` *Le secondaire est isolé du primaire ; ses deux bornes alimentent la sonnerie (polarité non importante pour un modèle AC).* ### C. Réalisation pas à pas **Matériel** : bouton-poussoir étanche, transformateur 230 V/12 V 5 VA, sonnerie 12 V, fils 1,5 mm², boîte d’encastrement, vis isolées. 1. Installer le bouton-poussoir à l’extérieur de la porte (hauteur 1,4 m). 2. Faire passer un fil de phase depuis le tableau jusqu’à une borne du bouton-poussoir. 3. Relier l’autre borne du bouton-poussoir à la borne L du primaire du transformateur. 4. Connecter le neutre du tableau directement à la borne N du primaire. 5. Relier les deux bornes du secondaire (12 V) aux bornes de la sonnerie (polarité non importante pour un modèle AC). 6. Fixer la sonnerie à l’intérieur du logement, près de la porte. 7. Vérifier que l’appui sur le bouton déclenche un son clair. ### D. Prise de terre : rôle, mise en œuvre et mesure La prise de terre (ou conducteur de protection) assure la dissipation des courants de défaut vers la masse terrestre, limitant la tension de contact à moins de 50 V. - **Résistivité maximale admise** : 10 Ω pour une installation domestique (selon le guide de bonne pratique du MINESEC). - **Mise en œuvre** : enfoncer un piquet de cuivre galvanisé de 1,5 m de profondeur, le relier au tableau par un conducteur de protection cuivre jaune/vert de section minimale 6 mm². - **Mesure** : utiliser un mégohmmètre (ou un terre‑ohmmètre) à 500 V, injecter un courant entre le piquet et une pointe de référence éloignée (> 10 m), lire la résistance. > **>** Une résistance de terre de 8 Ω est conforme ; une valeur de 15 Ω nécessite un renforcement (ajout d’un deuxième piquet ou d’une couronne de terre). > **>** Le conducteur de terre doit être continu, sans soudure, et fixé avec des colliers anti‑vibration. ### E. Exemple de mesure de résistance de terre **Matériel** : mégohmmètre 500 V, deux pointes de mesure, marteau, piquet de terre déjà installé. 1. Enfoncer la première pointe dans le sol à proximité du piquet (moins de 0,5 m). 2. Placer la deuxième pointe à au moins 10 m du piquet, dans un sol homogène. 3. Régler le mégohmmètre sur 500 V, déclencher la mesure. 4. Lecture affichée : 7,3 Ω. 5. Conclusion : la prise de terre est conforme (≤ 10 Ω). ### F. Tableau récapitulatif | Élément | Tension d’alimentation | Section conducteur (mm²) | Protection | Valeur limite de résistance | |-----------------------|------------------------|--------------------------|--------------------------|-----------------------------| | Sonnerie (électro) | 12 V AC (secondaire) | 1,5 | Fusible 500 mA (primaire) | – | | Prise de terre | – | 6 mm² (Cu jaune/vert) | Aucun (conducteur de protection) | ≤ 10 Ω | ### G. Encadrés à retenir > **>** Le secondaire du transformateur de sonnerie doit être protégé par un fusible de 500 mA afin d’éviter la surchauffe du primaire en cas de court‑circuit. > **>** La tension de contact maximale admissible en cas de défaut d’isolement est de 50 V (seuil de danger selon la NF C 15‑100). > **>** Un piquet de terre de 1,5 m de profondeur en sol argileux donne généralement une résistance entre 4 et 8 Ω. > **>** Toujours vérifier la continuité du conducteur de terre avec un ohmmètre avant de mettre l’installation sous tension. --- ## Synthèse du chapitre - **Simple allumage** : un interrupteur en série avec la lampe. - **Double allumage** : deux interrupteurs en parallèle (OU logique). - **Va‑et‑vient** : deux interrupteurs inversés (XOR logique) permettant le contrôle depuis deux points. - **Prise de courant** : 2 P + T, protégée par disjoncteur 20 A + différentiel 30 mA, section minimale 2,5 mm². - **Sonnerie** : alimentée en basse tension (8‑12 V) via un transformateur, commandée par bouton‑poussoir. - **Prise de terre** : conducteur de protection cuivre jaune/vert ≥ 6 mm², résistance de terre ≤ 10 Ω, mesure avec mégohmmètre 500 V. - **Sécurité** : couper le disjoncteur de branche, vérifier l’absence de tension, utiliser des EPI isolés, respecter les sections de conducteur et les valeurs de protection définies par la NF C 15‑100. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |---------------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | Allumage simple | Circuit d’éclairage commandé par un seul interrupteur en série avec la lampe. | | Allumage double | Circuit d’éclairage commandé par deux interrupteurs en parallèle (OU logique). | | Va‑et‑vient | Dispositif permettant de commander une lampe depuis deux points (XOR logique). | | Prise de courant 2 P + T | Prise monophasée avec phase, neutre et terre, protégée par disjoncteur et différentiel. | | Sonnerie électromécanique | Avertisseur sonore utilisant un électroaimant et une armature métallique. | | Transformateur | Appareil qui change la tension alternée (primaire 230 V → secondaire 8‑12 V). | | Conducteur de protection | Fil jaune/vert relié à la prise de terre, destiné à dissiper les courants de défaut. | | Résistance de terre | Valeur mesurée entre le piquet de terre et une référence éloignée, doit être ≤ 10 Ω. | | Différentiel 30 mA | Dispositif de protection qui coupe le courant dès qu’un défaut de fuite dépasse 30 mA. | | Mégohmmètre | Instrument de mesure de résistances élevées (souvent utilisé pour la terre). | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Câblage d’un va‑et‑vient **Consigne** : Dans un couloir de 4 m de long, installer un va‑et‑vient pour commander une lampe de 60 W située au milieu du couloir. Fournir le schéma unifilaire, la liste de matériel avec sections de conducteur, et décrire les étapes de réalisation. **Corrigé** : 1. **Schéma unifilaire** (voir schéma du II.B). 2. **Matériel** : - 2 interrupteurs va‑et‑vient (boîte d’encastrement). - Lampe 230 V / 60 W. - Fils HO7V‑R 1,5 mm² (phase, neutre, deux navettes). - Boîtes d’encastrement, vis isolées, tournevis isolé. 3. **Étapes** : - Couper le disjoncteur d’éclairage (10 A). - Installer les deux boîtes aux extrémités du couloir. - Tirer le fil de phase depuis le tableau jusqu’à la borne L du premier interrupteur (I1). - Relier la borne 1 d’I1 à la borne 2 du deuxième interrupteur (I2) – première navette. - Relier la borne 2 d’I1 à la borne 1 du deuxième interrupteur (I2) – deuxième navette. - Relier la borne L (commune) du deuxième interrupteur à une borne de la lampe. - Relier l’autre borne de la lampe au neutre du tableau. - Vérifier les quatre combinaisons de positions des interrupteurs : la lampe ne doit s’allumer que lorsque les interrupteurs sont en positions opposées. - Remettre sous tension et tester. ### Exercice 2 – Vérification de la prise de terre **Consigne** : Sur une installation domestique, la résistance de terre mesurée avec un mégohmmètre à 500 V donne 12,4 Ω. Proposer une solution pour rendre la prise de terre conforme (≤ 10 Ω) et décrire la procédure de mise en œuvre. **Corrigé** : - **Diagnostic** : Résistance trop élevée, probablement due à un sol rocheux ou à un piquet trop court. - **Solution** : Ajouter un deuxième piquet de terre relié en parallèle au premier, ou augmenter la profondeur du piquet existant. - **Procédure** : 1. Couper le disjoncteur de branche et vérifier l’absence de tension. 2. Enfoncer un deuxième piquet de cuivre galvanisé de 1,5 m à au moins 2 m du premier (dans une zone de sol plus humide si possible). 3. Relier les deux piquets par un conducteur de protection cuivre jaune/vert de 6 mm² (serré avec des colliers anti‑vibration). 4. Mesurer à nouveau la résistance entre le point de jonction des deux piquets et une référence éloignée (> 10 m). 5. Si la valeur affichée est maintenant ≤ 10 Ω (ex. 7,8 Ω), l’installation est conforme. 6. Remettre sous tension et vérifier que aucun disjoncteur ne déclenche à vide. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de sécurité / bonne pratique | |----|------------------|-------------|------------------------------------| | 1 | Oublier de couper le disjoncteur avant de travailler sur un circuit d’éclairage. | Risque d’électrocution ou de court‑circuit. | Toujours isoler la zone de travail en coupant le disjoncteur de branche et vérifier l’absence de tension avec un testeur. | | 2 | Utiliser un fil de section insuffisante (ex. 1 mm² pour un circuit de prises 16 A). | Surchauffe, dégradation de l’isolant, risque d’incendie. | Respecter les sections minimales prescrites (1,5 mm² pour éclairage ≤ 10 A, 2,5 mm² pour prises 16 A). | | 3 | Négliger la connexion du conducteur de terre sur une prise métallique. | Tension de contact dangereuse en cas de défaut d’isolement. | Systematiquement connecter la borne de terre de la prise au conducteur de protection jaune/vert ; vérifier la continuité (< 1 Ω) avant mise sous tension. | | 4 | Placer le bouton‑poussoir de la sonnerie à l’intérieur du logement, exposé à l’humidité. | Dysfonctionnement, corrosion, risque de court‑circuit. | Installer le bouton‑poussoir étanche à l’extérieur, à une hauteur accessible (1,4 m) et à l’abri des projections d’eau. | | 5 | Serrage excessif des vis de connexion, endommageant le filetage du conducteur. | Mauvaise connexion, augmentation de la résistance de contact, échauffement. | Appliquer un couple de serrage de 0,8 ± 0,2 Nm (clé dynamométrique recommandée). | | 6 | Utiliser un différentiel de 300 mA au lieu de 30 mA sur un circuit de prises. | Temps de coupure trop long, risque de choc sévère. | Toujours installer un différentiel de 30 mA (type AC ou A) sur les circuits de prises domestiques. | --- *Fin du cours.*