Méthodologie de dimensionnement d'une installation

    
Pour rappel, le dimensionnement d’une installation électrique consiste à faire le choix optimal des sections de câbles et des protections pour garantir un fonctionnement normal des équipements sans dégradation ou échauffement.

Pour plus de détail, consulter l’article : Introduction au dimensionnement d’une installation électrique.
    

La démarche à suivre est :
     

1- Etablir le schéma unifilaire de l’installation en notant les puissances des récepteurs, les longueurs de câbles et leurs modes de poses.
    

2- Choisir le schéma de liaison à la terre : TT, IT, ou TN .les régimes de neutre seront traités dans un article à venir. Mais il faut retenir que le SLT influence  le choix du nombre de pôles des appareils de protection et  le choix ou non des protections différentielles.
    

3- Choisir la puissance de la source à partir du bilan de puissance de l’installation, la méthode est expliqué dans l’article : Etude d’une installation – le bilan de puissance.
    

4- Déterminer le courant d’emploi Ib pour chaque départ : au lieu d’utiliser le courant nominal pour dimensionner les câbles, on utilise le courant Ib qui est l’image de la puissance réellement véhiculée par le câble.

      - Pour un récepteur final le courant Ib tient compte du coefficient   d’utilisation du récepteur donc Ib=KuxIn, ou In est le courant nominal du récepteur

     - Pour un tableau le courant Ib doit être calculé à partir de la puissance d’utilisation Pu du tableau calculée dans le bilan de puissance.
    

5- Calculer le courant admissible Iz du conducteur : le courant admissible d’un conducteur est le courant susceptible de passer dans les conditions normales sans préjudice de dysfonctionnement ou dégradation du câble .en pratique Iz est calculé à partir du courant Ib en tenant compte des contraintes du milieu ou sont posées les canalisations :
   

                                      Iz= Ib/(Km*Kg*Kt*Kc)
     

-Km : coefficient relatif au mode de pose (sur chemins de câbles, enterré, encastré dans des goulottes…).

-Kg : symbolise l’effet des courants des autres canalisations en proximité, donc fonction de leurs nombre et leurs distances de la canalisation étudiée.

-Kt : coefficient dépendant de la température ambiante.

-Kc : un coefficient de correction

La norme NFC15100 fournie des tableaux de choix de ces coefficients.
   

6- Choisir la section Sz relative au courant admissible, ce choix se fait à partir des tableaux de la norme. La section Sz n’est pas forcement la section finale à retenir, elle doit répondre à la contrainte de chute de tentions et au courant de court circuit.
     

7- calculer la chute de tension aval du câble en tenant compte de la chute de tention amont et de la résistance et réactance du câble. Si la chute de tension ne dépasse pas la limite prescrite par la norme (6% pour l’éclairage et 8 % pour les forces motrices pour un poste) donc Sz est retenue sinon il faut passer à la section juste supérieure. Puis recalculer la chute de tension.
     

8- Calculer la section de court circuit du câble Scc relatif à la contrainte thermique admissible par le câble.
   

Scc et Sz sont comparée ,la plus grande est retenue.

Etude d’une installation –Le bilan de puissance

Il faut bien noter que la puissance d’une installation n’est pas la somme arithmétique des puissances des récepteurs, pour la simple raison que les récepteurs ne fonctionnent pas tous en même temps ni en plein charge, d’où la nécessité d’application des coefficients de simultanéité Ks et d’utilisation ku.

Le coefficient de simultanéité Ks s’applique à un ensemble de récepteurs ou circuits qui sont supposés non fonctionnels en même temps.

Exemples :

- Ks pour un tableau à plusieurs départs

-ks à appliquer pour un immeuble d’habitation ou des lotissements.
Le coefficient d’utilisation Ku s’applique à un récepteur qui n’absorbe pas la totalité de la puissance nominal.

Exemple :

- Les moteurs qui sont utilisés en général à 75% de leurs charges donc ku=0.75
- l’éclairage ku=1,une lampe est utilisé à 100% de sapuissance nominale.

L’élaboration doc d’un bilan de puissance nécessite La connaissance de l’installation (schéma unifilaire) et les modes de fonctionnement des récepteurs.

La méthode :

La méthode la plus simple pour faire un bilan de puissance de l'installation est :
1-Elaborer un schéma unifilaire synoptique de l’installation qui schématise la distribution (tableaux et circuits et recepteurs).
2-Noter sur le schéma les puissances apparentes absorbées des récepteurs.
3-Calculer la puissance d’utilisation des récepteurs en appliquant le coefficient Ku adéquat.
4-Sommer toutes les puissances des circuits d’un même tableau.
5-Appliquer le cœfficient Ks à la somme obtenue pour déterminer la puissance du tableau
6-Sommer les puissances des tableaux en aval qui dérivent d’un même tableau amont.
7-Pour obtenir la puissance du tableau,multiplier la somme obtenue par le Ks selon le nombre de départs.
8-Continuer de la même façon jusqu'à l’amont de l’installation (le tableau générale basse tension).
La puissance finale obtenue sera multipliée par le cœfficient d’extension pour obtenir la puissance du transformateur.

Exemple : Bilan de puissance d’un atelier (machines)avec un petit espace bureaux et éclairage extérieur.

Introduction à l'éclairage

L’Eclairage

L'éclairage est l'ensemble des moyens qui permettent à l'Homme de doter son

environnement des conditions de luminosité qu'il estime nécessaires à son activité ou son agrément. (wikipédia).

L’appareil d’éclairage s’appelle un luminaire, il permet de répartir, réfléchir ou transformer la lumière émise par une source de lumière.

les sources de lumières

La première source de lumière qui existait dans notre galaxie depuis quatre milliard d’années environ, est le soleil. Il ressemble à une bombe nucléaire gigantesque constituée de 75% d'hydrogène et du 25% du Gaz hélium.

Les sources de lumière sont variées et ont subi plusieurs évolutions technologiques, en commençant par les lampes à combustibles (huile ou pétrole) jusqu’au les lampes aux gaz haute pression.

Le choix de la lampe dépend de l’application :

- Les lampes fluorescentes de lumière blanche sont utilisées dans les milieux qui ont plus de tendance au sérieux et au travail que l’ambiance et la chaleur.

- Les lampes halogène à couleur rougeâtre sont utilisées dans les milieux d’ambiance telle que les salons, les restaurants…

- Les lampes sodium haute pression sont utilisées surtout dans l’éclairage public

Dans les articles futurs nous parlons en détail sur les lampes.

Le projet d’éclairage

Un projet d’éclairage d’éclairage se passe en bref par les étapes suivantes:

-Choix architecturale de l’appareil de l’éclairage : en général si l’architecte ou le designer qui fait le choix et la forme du luminaire de sorte qu’il soit adapté à l’espace à éclairer.

-Le choix de la lampe qui dépend aussi de l’application : terrain de sport, salle de lecture, salons…

-Calcul et implantation des luminaires : pour calculer le nombre de luminaire nécessaires pour une application on utilise en général un logiciel de calcul de l’éclairement tel que Dialux

-Le choix des équipements d’alimentation et de commande de l’éclairage : alimentation directe, variation de l’éclairage…

La section d'un câble

La détermination de la section de l'âme d'un câble consiste à calculer la plus petite section normalisée qui satisfait simultanément les trois conditions:

Échauffement normal
La température de l'âme en fonctionnement normal et permanent ne doit pas dépasser la température maximale acceptable par les matériaux constituant le câble retenu. Cette condition détermine une section que nous appellerons Sz suivant le courant admissible par le câble.

Surintensité due à un court circuit
La température atteinte par l'âme à la fin d'une surintensité de courte durée due par exemple à un court circuit, ne doit pas dépasser la température dite de court circuit
admise par les matériaux constituant le câble retenu. Cette condition détermine la section Smin.

Chute de tension
La chute de tension, provoquée par le passage du courant dans les conducteurs, doit être compatible avec les tensions existantes au départ et souhaitées à l'arrivée. Cette condition détermine une section S.

Introduction au dimensionnement d'une installation électrique

Une installation électrique est un ensemble cohérent d’appareillage, câbles, circuits et récepteurs, le dimensionnement d'une installation électrique implique le choix optimal des éléments de l’appareillage, les câbles et les récepteurs.

L’appareillage
Trois fonctions de base à assurer par le biais de l’appareillage électrique :

1-La fonction protection :
Il existe plusieurs types de protection :
-La protection des biens (les équipements et câbles)
-La protection des personnes contre les contacts indirects
-La protection des machines contre l’échauffement

2-La fonction sectionnement :
Le sectionnement d’un circuit implique son isolation du reste de l’installation, dans le but de la sécurité des personnes en cas de maintenance

3-La fonction commande
Permet de mettre en tension ou hors tension un circuit, on distingue essentiellement
-La commande des machines par des contacteurs
-La coupure d’arrêt d’urgence
-La coupure pour entretien mécanique


Les câbles
Les câbles sont considérés comme les piliers d’une installation électrique, en outre un surdimensionnement engendre des surcoûts dans la réalisation du projet, par contre un sous dimensionnement peut engendrer des échauffements et causer un dysfonctionnement de l’installation électrique, d’où la nécessitée d’un dimensionnement optimal.

Le dimensionnement optimal des câbles doit tenir des conditions suivants :
- Le mode de pose et la nature des milieux traversés
- La température extrême du milieu ambiant
- La tension et la nature du courant
- L'intensité à transporter
- La nature de l’âme
- La longueur de la liaison
- La chute de tension admissible
- La valeur du courant de court circuit et le temps de coupure sur défaut