Un conducteur actif et singulier : le neutre - Electrotechnique
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Col<strong>le</strong>ction Technique ..........................................................................<br />
Cahier technique n° 212<br />
<strong>Un</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> <strong>et</strong> <strong>singulier</strong> :<br />
<strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
Building a New E<strong>le</strong>ctric World *<br />
J. Schonek
Les Cahiers Techniques constituent une col<strong>le</strong>ction d’une centaine de titres<br />
édités à l’intention des ingénieurs <strong>et</strong> techniciens qui recherchent une<br />
information plus approfondie, complémentaire à cel<strong>le</strong> des guides, catalogues<br />
<strong>et</strong> notices techniques.<br />
Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur <strong>le</strong>s nouvel<strong>le</strong>s<br />
techniques <strong>et</strong> technologies é<strong>le</strong>ctrotechniques <strong>et</strong> é<strong>le</strong>ctroniques. Ils perm<strong>et</strong>tent<br />
éga<strong>le</strong>ment de mieux comprendre <strong>le</strong>s phénomènes rencontrés dans <strong>le</strong>s<br />
installations, <strong>le</strong>s systèmes <strong>et</strong> <strong>le</strong>s équipements.<br />
Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans <strong>le</strong>s<br />
domaines des réseaux é<strong>le</strong>ctriques, protections, contrô<strong>le</strong>-commande <strong>et</strong> des<br />
automatismes industriels.<br />
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« Extrait du Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° (à préciser) ».
n° 212<br />
<strong>Un</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> <strong>et</strong><br />
<strong>singulier</strong> : <strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
Jacques SCHONEK<br />
Ingénieur ENSEEIHT <strong>et</strong> Docteur-Ingénieur de l’<strong>Un</strong>iversité de Toulouse,<br />
il a participé de 1980 à 1995 à la conception des variateurs de vitesse<br />
de la marque Te<strong>le</strong>mecanique.<br />
Il a été ensuite gérant de l’activité Filtrage d’Harmoniques.<br />
Il est actuel<strong>le</strong>ment en charge des études Applications <strong>et</strong> Réseaux<br />
E<strong>le</strong>ctrotechniques au sein de la Direction « Power Protection &<br />
Control » de Schneider E<strong>le</strong>ctric.<br />
CT 212 édition juin 2004
Lexique<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.2<br />
i r, i s, i t, i N (A) : va<strong>le</strong>urs instantanées des courants dans <strong>le</strong>s phases <strong>et</strong> <strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
I N (A) : va<strong>le</strong>ur efficace du courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
I L (A) : va<strong>le</strong>ur efficace du courant dans une phase<br />
I l (A) : composante fondamenta<strong>le</strong> du courant I L<br />
i h (%) : taux d’harmonique de rang h du courant I L<br />
I<br />
Ih (A) : va<strong>le</strong>ur efficace du courant harmonique de rang h, i h (A)<br />
h (%) =<br />
Il (A)<br />
THD (%) : taux de distorsion harmonique<br />
100
Sommaire<br />
<strong>Un</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> <strong>et</strong> <strong>singulier</strong> :<br />
<strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
<strong>Un</strong> paradoxe : <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est un <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> dans <strong>le</strong>quel il<br />
ne devrait circu<strong>le</strong>r aucun courant, <strong>et</strong> pourtant…<br />
Il existe un regain d’intérêt pour <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>, lié à la prolifération<br />
des charges é<strong>le</strong>ctroniques, à la circulation de courants harmoniques <strong>et</strong> au<br />
risque de surcharge.<br />
Dans ce contexte, l’objectif de ce document est de faire <strong>le</strong> point sur <strong>le</strong>s<br />
habitudes <strong>et</strong> recommandations d’installation : coupure, protection <strong>et</strong><br />
dimensionnement du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
1 <strong>Un</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> dans la 1.1 Schéma général de Distribution E<strong>le</strong>ctrique p. 4<br />
distribution é<strong>le</strong>ctrique 1.2 Neutre, mais pas innocent<br />
1.3 Rappels sur <strong>le</strong>s Schémas des Liaisons à la Terre<br />
p. 4<br />
(dits « régimes de <strong>neutre</strong> ») p. 4<br />
1.4 Court-circuit phase – <strong>neutre</strong> p. 7<br />
2 Règ<strong>le</strong>s traditionnel<strong>le</strong>s de dimensionnement 2.1 Section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> p. 8<br />
<strong>et</strong> de protection du <strong>neutre</strong> 2.2 Coupure du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> p. 10<br />
2.3 Protection du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
2.4 Appareillage adapté à la coupure <strong>et</strong> à la protection<br />
p. 11<br />
du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> p. 12<br />
3 Et vinrent <strong>le</strong>s harmoniques… 3.1 Charges non linéaires monophasées p. 13<br />
3.2 Charges monophasées dans un système triphasé p. 14<br />
3.3 Courant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> dans un système triphasé p. 15<br />
3.4 Taux de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
3.5 Eff<strong>et</strong> des courants harmoniques sur<br />
p. 18<br />
<strong>le</strong>s canalisations é<strong>le</strong>ctriques p. 19<br />
3.6 Estimation du taux d’harmonique 3 p. 19<br />
3.7 Dimensionnement des constituants d’une installation p. 20<br />
3.8 Harmoniques <strong>et</strong> Schémas des Liaisons à la Terre p. 21<br />
3.9 Comment gérer <strong>le</strong>s harmoniques impactant <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> p. 22<br />
4 Synthèse p. 24<br />
5 Conclusion p. 25<br />
Annexe 1 : Rappels p. 26<br />
Annexe 2 : Cas particulier des installations BT alimentées par plusieurs sources p. 27<br />
Annexe 3 : Bibliographie p. 29<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.3
1 <strong>Un</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> dans la distribution é<strong>le</strong>ctrique<br />
1.1 Schéma général de distribution é<strong>le</strong>ctrique<br />
1.2 Neutre, mais pas innocent<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.4<br />
Le schéma <strong>le</strong> plus courant de la distribution<br />
é<strong>le</strong>ctrique en Basse Tension est de type<br />
triphasé, avec <strong>neutre</strong> distribué. C<strong>et</strong>te disposition<br />
perm<strong>et</strong> à la fois l’alimentation de charges<br />
triphasées non raccordées au <strong>neutre</strong> (moteurs,<br />
par exemp<strong>le</strong>) <strong>et</strong> de charges monophasées<br />
courantes.<br />
Les niveaux de tension <strong>le</strong>s plus utilisés en<br />
Europe sont de 400 V entre phases, <strong>et</strong> 230 V<br />
entre phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> (cf. fig. 1 ).<br />
Le secondaire du transformateur d’alimentation<br />
est donc généra<strong>le</strong>ment couplé en étoi<strong>le</strong>, voire en<br />
zigzag.<br />
Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est rég<strong>le</strong>mentairement de<br />
cou<strong>le</strong>ur b<strong>le</strong>u clair, quand il n’est pas éga<strong>le</strong>ment<br />
utilisé comme <strong>conducteur</strong> de protection (PEN,<br />
cou<strong>le</strong>ur vert/jaune).<br />
Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> présente des particularités<br />
par rapport aux autres <strong>conducteur</strong>s de la<br />
distribution é<strong>le</strong>ctrique.<br />
c Il a un rô<strong>le</strong> spécifique dans la définition des<br />
Systèmes des Liaisons à la Terre<br />
v il est en général possib<strong>le</strong> <strong>et</strong> recommandé de <strong>le</strong><br />
raccorder à la terre,<br />
v il peut être utilisé comme <strong>conducteur</strong> de<br />
protection.<br />
c Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est un <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong><br />
v il assure l’alimentation des charges<br />
monophasées,<br />
v il assure la circulation des courants de<br />
déséquilibre,<br />
v il assure la circulation des courants harmoniques<br />
de rang 3 des charges non linéaires,<br />
400 V<br />
400 V 2<br />
400 V 230 V<br />
Fig. 1 : <strong>le</strong>s tensions d’alimentation en BT.<br />
230 V<br />
230 V<br />
v il est parcouru par des courants de défaut<br />
(défauts d’iso<strong>le</strong>ment, surcharge, court-circuit).<br />
Lorsqu’il est utilisé comme <strong>conducteur</strong> de<br />
protection, il est parcouru par des courants de<br />
fuite capacitive.<br />
<strong>Un</strong> certain nombre de précautions en décou<strong>le</strong>nt,<br />
dans la conception d’une installation é<strong>le</strong>ctrique :<br />
c <strong>le</strong> dimensionnement <strong>et</strong> la protection du<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> doivent suivre des règ<strong>le</strong>s<br />
précises ;<br />
c la continuité du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est<br />
impérative lorsqu’il est utilisé comme <strong>conducteur</strong><br />
de protection ;<br />
c la coupure du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est<br />
indispensab<strong>le</strong> si son potentiel par rapport à la<br />
terre s’élève <strong>et</strong> atteint un niveau dangereux.<br />
1.3 Rappels sur <strong>le</strong>s schémas des liaisons à la terre (dits « régimes de <strong>neutre</strong> »)<br />
Ces rappels ont pour objectif de bien préciser <strong>le</strong><br />
rô<strong>le</strong> spécifique tenu par <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
dans la définition des Systèmes des Liaisons à<br />
la Terre -SLT-.<br />
Le choix d’un schéma de liaisons à la terre<br />
répond à 2 objectifs :<br />
c la protection des personnes <strong>et</strong> des biens,<br />
c la continuité de service.<br />
Contre <strong>le</strong> risque de chocs é<strong>le</strong>ctriques, <strong>le</strong>s<br />
normes d’installations ont défini <strong>le</strong>s principes<br />
fondamentaux de la protection des personnes<br />
qui sont :<br />
c la mise à la Terre des masses des équipements<br />
<strong>et</strong> récepteurs é<strong>le</strong>ctriques,<br />
c l’équipotentialité des masses simultanément<br />
accessib<strong>le</strong>s qui tend à éliminer <strong>le</strong>s tensions de<br />
contact,<br />
c la coupure automatique de l’alimentation<br />
é<strong>le</strong>ctrique en cas de tensions ou de courants<br />
dangereux provoqués par la circulation du<br />
courant de défaut d’iso<strong>le</strong>ment.<br />
1<br />
3<br />
N
Il existe, pour <strong>le</strong>s réseaux BT, 3 types de SLT.<br />
Ils diffèrent par la mise à la terre ou non du point<br />
<strong>neutre</strong> de la source de tension <strong>et</strong> par <strong>le</strong> mode de<br />
raccordement des masses (cf. fig. 2 ). Le choix<br />
du régime de <strong>neutre</strong> dépend des caractéristiques<br />
de l’installation <strong>et</strong> des conditions <strong>et</strong> impératifs<br />
d’exploitation.<br />
Schéma TT<br />
Dans ce type de schéma (cf. fig. 2a), dit de<br />
« <strong>neutre</strong> à la terre » :<br />
c <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> de la source est relié à une prise de<br />
terre distincte de cel<strong>le</strong> des masses,<br />
a -<br />
b -<br />
N<br />
Neutre à la terre (TT)<br />
R B<br />
Mise au <strong>neutre</strong> (TN-C)<br />
DDR<br />
R B<br />
R B<br />
R A<br />
U d<br />
I d<br />
R d<br />
R A<br />
1<br />
2<br />
3<br />
N<br />
PE<br />
1<br />
2<br />
3<br />
PEN<br />
c toutes <strong>le</strong>s masses protégées par un même<br />
dispositif de coupure doivent être reliées au<br />
même système de mise à la terre.<br />
C’est <strong>le</strong> cas typique de la distribution publique en<br />
France.<br />
La figure 3 indique <strong>le</strong> circuit parcouru par <strong>le</strong><br />
courant en cas de défaut : la tension de contact<br />
sur la masse de l’appareil en défaut atteint une<br />
va<strong>le</strong>ur dangereuse.<br />
Le schéma TT impose donc la coupure au<br />
premier défaut d’iso<strong>le</strong>ment. Le dispositif de<br />
coupure mis en œuvre est un Dispositif<br />
Différentiel à courant Résiduel (DDR).<br />
c -<br />
d -<br />
Mise au <strong>neutre</strong> (TN-S)<br />
R B<br />
Neutre isolé (IT)<br />
R B<br />
Contrô<strong>le</strong>ur permanent d'iso<strong>le</strong>ment<br />
Fig. 2 : <strong>le</strong>s trois principaux schémas des liaisons à la terre ou SLT sont <strong>le</strong>s schémas TT, TN <strong>et</strong> IT, définis par la<br />
CEI 60364-3. Le TN peut être soit TN-C (<strong>neutre</strong> <strong>et</strong> PE confondus) soit TN-S (<strong>neutre</strong> <strong>et</strong> PE distincts).<br />
Fig. 3 : défaut d’iso<strong>le</strong>ment avec schéma TT Avec un<br />
réseau 400 V/230V, R A <strong>et</strong> R B de 10 Ω, la tension de<br />
contact Ud est de 115 V !<br />
1<br />
2<br />
3<br />
N<br />
PE<br />
1<br />
2<br />
3<br />
N<br />
PE<br />
Schéma TN<br />
Le principe de ce schéma dit de « mise au<br />
<strong>neutre</strong> » est de transformer tout défaut<br />
d’iso<strong>le</strong>ment en court-circuit monophasé<br />
phase – <strong>neutre</strong>.<br />
Dans ce type de schéma :<br />
c <strong>le</strong> point <strong>neutre</strong> BT de chaque source est relié<br />
directement à la terre,<br />
c toutes <strong>le</strong>s masses de l’installation sont reliées<br />
à la terre <strong>et</strong> donc au <strong>neutre</strong> :<br />
v par un seul <strong>conducteur</strong> (PEN) de protection <strong>et</strong><br />
de <strong>neutre</strong> avec <strong>le</strong> SLT TN-C (<strong>conducteur</strong><br />
Commun de protection <strong>et</strong> de <strong>neutre</strong>), (cf fig. 2b) ;<br />
v par <strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s de protection (PE) <strong>et</strong> de<br />
<strong>neutre</strong> (N) distincts avec <strong>le</strong> SLT TN-S<br />
(<strong>conducteur</strong>s Séparés), (cf fig. 2c).<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.5
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.6<br />
Le courant de défaut est équiva<strong>le</strong>nt à un courtcircuit<br />
Phase/Neutre. Il génère une tension de<br />
contact dangereuse (cf. fig. 4 ). Le déc<strong>le</strong>nchement<br />
du disjoncteur par une protection « court r<strong>et</strong>ard »<br />
ou un déc<strong>le</strong>ncheur magnétique est donc<br />
obligatoire (DPCC : Dispositif de Protection<br />
contre <strong>le</strong>s Courts-Circuits).<br />
Le schéma TN perm<strong>et</strong> d’utiliser <strong>le</strong>s protections<br />
de surintensité habituel<strong>le</strong>s pour protéger contre<br />
<strong>le</strong>s défauts d’iso<strong>le</strong>ment par déc<strong>le</strong>nchement au<br />
premier défaut.<br />
L’emploi de DDR perm<strong>et</strong> de s’affranchir des<br />
vérifications sur la va<strong>le</strong>ur du courant en cas de<br />
défaut, mais il est tota<strong>le</strong>ment inadapté <strong>et</strong> exclus<br />
en schéma TN-C.<br />
Le schéma TN-C n’est pas recommandé pour<br />
l’alimentation des dispositifs é<strong>le</strong>ctroniques en<br />
raison de la possib<strong>le</strong> circulation de courants<br />
harmoniques dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>, suj<strong>et</strong> abordé dans<br />
<strong>le</strong>s chapitres suivants.<br />
Schéma IT<br />
Dans ce type de schéma dit « à <strong>neutre</strong> isolé »,<br />
<strong>le</strong> <strong>neutre</strong> du transformateur est :<br />
c soit isolé de la terre (<strong>neutre</strong> isolé),<br />
c soit relié à la terre par une impédance é<strong>le</strong>vée<br />
(<strong>neutre</strong> impédant).<br />
Toutes <strong>le</strong>s masses de l’installation sont reliées à<br />
la terre (cf. fig. 2d).<br />
En schéma IT, <strong>le</strong> premier défaut d’iso<strong>le</strong>ment<br />
n’impose pas <strong>le</strong> déc<strong>le</strong>nchement, mais ce défaut<br />
doit être détecté au moyen d’un Contrô<strong>le</strong>ur<br />
Permanent d’Iso<strong>le</strong>ment (CPI), <strong>et</strong> éliminé. Sinon<br />
un deuxième défaut survenant sur un autre<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> provoque un court-circuit entre<br />
<strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s <strong>actif</strong>s concernés (cf. fig. 5 ).<br />
Le déc<strong>le</strong>nchement est alors nécessaire pour<br />
éliminer la tension de contact dangereuse. Ce<br />
déc<strong>le</strong>nchement est norma<strong>le</strong>ment obtenu par <strong>le</strong>s<br />
protections de surintensité <strong>et</strong> parfois, selon la<br />
Contrô<strong>le</strong>ur<br />
permanent<br />
d'iso<strong>le</strong>ment<br />
(CPI)<br />
N<br />
Limiteur<br />
de<br />
surtension<br />
R B<br />
I d<br />
U d2<br />
R d2<br />
I d<br />
N<br />
PE<br />
R B<br />
U d<br />
configuration du réseau, par des DDR protégeant<br />
des groupes de masses interconnectées.<br />
Avec <strong>le</strong> respect de c<strong>et</strong>te obligation de rechercher<br />
<strong>et</strong> d’éliminer <strong>le</strong> premier défaut, <strong>le</strong> schéma IT<br />
procure la meil<strong>le</strong>ure continuité d’alimentation.<br />
La distribution du <strong>neutre</strong> est déconseillée en IT.<br />
En eff<strong>et</strong>, en cas de premier défaut (maintenu) la<br />
tension phase – terre sur <strong>le</strong>s phases saines est<br />
éga<strong>le</strong> à la tension composée. Les appareils<br />
monophasés raccordés à ces phases sont alors<br />
soumis à des tensions d’iso<strong>le</strong>ment phase –<br />
masse supérieures à la norma<strong>le</strong>, ce qui peut<br />
conduire à <strong>le</strong>ur détérioration. (Exemp<strong>le</strong> :<br />
alimentation de matériel informatique).<br />
La non distribution du <strong>neutre</strong> interdit <strong>le</strong><br />
raccordement d’appareils monophasés entre<br />
phase <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> <strong>et</strong> évite donc ce risque. Dans <strong>le</strong><br />
cas contraire, <strong>le</strong>s appareils devront être spécifiés<br />
pour une tension d’iso<strong>le</strong>ment éga<strong>le</strong> à la tension<br />
entre phases.<br />
I d<br />
R d<br />
DPCC<br />
Fig. 4 : défaut d’iso<strong>le</strong>ment en cas de schéma TN-S.<br />
DPCC<br />
I d<br />
U d1<br />
R d1<br />
DPCC<br />
Fig. 5 : courant de défaut en cas de doub<strong>le</strong> défaut avec <strong>le</strong> SLT IT <strong>et</strong> tensions dangereuses Ud1 <strong>et</strong> Ud2.<br />
I d<br />
3<br />
2<br />
1<br />
N<br />
PE
1.4 Court-circuit phase – <strong>neutre</strong><br />
Le calcul du courant de court-circuit entre phase<br />
<strong>et</strong> <strong>neutre</strong> diffère légèrement du calcul du courant<br />
de court-circuit triphasé. La figure 6 représente<br />
schématiquement <strong>le</strong>s 3 possibilités de courtcircuit<br />
dans une installation avec :<br />
V: tension simp<strong>le</strong> (phase – <strong>neutre</strong>) en sortie de<br />
transformateur,<br />
U: tension composée (entre phases) en sortie<br />
de transformateur,<br />
ZT : impédance d’un enrou<strong>le</strong>ment du<br />
transformateur,<br />
ZL : impédance d’un <strong>conducteur</strong> de phase,<br />
ZN : impédance du <strong>conducteur</strong> de <strong>neutre</strong>,<br />
Icc_tri : courant de court-circuit triphasé,<br />
Icc_ph : courant de court-circuit entre phases,<br />
Icc_ph-N : courant de court-circuit phase – <strong>neutre</strong>.<br />
En général l’impédance de raccordement du<br />
<strong>neutre</strong> du transformateur est négligeab<strong>le</strong>, d’où<br />
<strong>le</strong>s équations :<br />
V<br />
Icc_tri<br />
=<br />
(ZT + Z L)<br />
U V. 3<br />
Icc_ph =<br />
=<br />
=<br />
2(Z . T + Z L) 2(Z . T + Z L)<br />
3<br />
I<br />
2<br />
Icc_ph-N<br />
=<br />
(Z<br />
V<br />
+ Z + Z )<br />
T L N<br />
cc_tri<br />
Si <strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s de phases <strong>et</strong> de <strong>neutre</strong> sont<br />
identiques, Z N = Z L , <strong>et</strong> donc :<br />
V<br />
Icc_ph-N =<br />
(Z T + 2.Z<br />
L)<br />
Pour de grandes longueurs de câb<strong>le</strong>s, en<br />
particulier en distribution termina<strong>le</strong>, l’impédance<br />
du transformateur est négligeab<strong>le</strong> devant<br />
l’impédance des <strong>conducteur</strong>s, <strong>et</strong> alors :<br />
V<br />
Icc_tri<br />
≈<br />
ZL<br />
3 V<br />
Icc_ph<br />
≈ .<br />
2 ZL<br />
V<br />
Icc_ph-N<br />
≈<br />
2.<br />
ZL<br />
D’où l’inégalité :<br />
I cc_tri > I cc_ph > I cc_ph-N<br />
ZT<br />
ZT<br />
ZT<br />
ZL<br />
ZL<br />
ZL<br />
ZN<br />
Triphasé<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.7<br />
1<br />
Phase-<strong>neutre</strong><br />
2<br />
3<br />
Phase-<strong>neutre</strong><br />
Fig. 6 : <strong>le</strong>s possibilités de court-circuit sur un réseau<br />
triphasé.<br />
N
2 Règ<strong>le</strong>s traditionnel<strong>le</strong>s de dimensionnement<br />
<strong>et</strong> de protection du <strong>neutre</strong><br />
2.1 Section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.8<br />
Les règ<strong>le</strong>s <strong>et</strong> indications exposées dans ce<br />
chapitre ont pour principa<strong>le</strong>s sources <strong>le</strong>s normes<br />
En régime sinusoïdal, <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong><br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> dépend du déséquilibre<br />
entre <strong>le</strong>s charges monophasées raccordées<br />
entre phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
Charges équilibrées : <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong><br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est nul (cf. fig. 7 ).<br />
Charges déséquilibrées : <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong><br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> n’est pas nul comme illustré<br />
sur la figure 8 page ci-contre.<br />
Dans <strong>le</strong> cas de charges déséquilibrées de même<br />
nature, <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> est inférieur ou<br />
égal au courant phase <strong>le</strong> plus é<strong>le</strong>vé (cf. fig. 9<br />
page ci-contre).<br />
Dans <strong>le</strong> cas de charges déséquilibrées de nature<br />
différente sur chacune des phases (résistive,<br />
inductive, capacitive) il peut arriver que <strong>le</strong><br />
courant <strong>neutre</strong> soit supérieur au courant dans<br />
chacune des phases. Ce cas de figure n’est<br />
toutefois pas très courant dans la pratique.<br />
0<br />
i<br />
i N<br />
de conception <strong>et</strong> de réalisation des installations<br />
BT : CEI 60364 <strong>et</strong> NF C 15-100.<br />
De plus, la présence d’harmoniques (obj<strong>et</strong> du<br />
chapitre suivant) dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est<br />
aussi un facteur important pour la détermination<br />
de sa section.<br />
La section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>, déterminée en<br />
fonction du courant véhiculé, peut être :<br />
c inférieure à la section des <strong>conducteur</strong>s de<br />
phases… si <strong>le</strong>s conditions suivantes sont<br />
remplies simultanément :<br />
v la section des <strong>conducteur</strong>s de phases doit être<br />
supérieure à 16 mm2 Cuivre ou 25 mm2 Aluminium,<br />
v la section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> doit être au<br />
moins éga<strong>le</strong> à 16 mm2 Cuivre ou 25 mm2 Aluminium,<br />
v <strong>le</strong>s charges alimentées en service normal sont<br />
supposées équilibrées, avec un taux<br />
d’harmonique de rang 3 inférieur à 15 %,<br />
v <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> doit être protégé contre<br />
<strong>le</strong>s surintensités.<br />
iN 0 t<br />
Fig. 7 : courants phases <strong>et</strong> courant <strong>neutre</strong> avec des charges linéaires équilibrées.<br />
i1<br />
i2<br />
i3<br />
t
<strong>Un</strong>e pratique courante consiste à avoir un<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> de section « moitié » de la<br />
section des <strong>conducteur</strong>s de phases.<br />
c éga<strong>le</strong> à la section des <strong>conducteur</strong>s de phases.<br />
C’est <strong>le</strong> cas général, en particulier dans <strong>le</strong>s<br />
circuits monophasés à 2 <strong>conducteur</strong>s, ou<br />
lorsque la section des <strong>conducteur</strong>s de phases<br />
est inférieure à 16 mm2 Cuivre ou 25 mm2 Aluminium. C’est éga<strong>le</strong>ment vrai dans <strong>le</strong> cas<br />
0<br />
i<br />
iN<br />
0 t<br />
Fig. 8 : courants phases <strong>et</strong> courant <strong>neutre</strong> avec des charges linéaires déséquilibrées.<br />
Dans un réseau triphasé il circu<strong>le</strong> un courant de<br />
déséquilibre dû à l’impossibilité d’un équilibrage<br />
permanent parfait des charges monophasées.<br />
Ce courant est égal à :<br />
→ → → →<br />
IN = I1 + I2 +I 3<br />
Il peut être très variab<strong>le</strong> comme <strong>le</strong> montre<br />
l’exemp<strong>le</strong> ci-dessous :<br />
20 A<br />
1 2 3 N<br />
15 A 10 A<br />
i1<br />
t<br />
Voire même supérieur au courant de phase si<br />
la phase 2 est coupée :<br />
IN = 17,32 A<br />
10 A<br />
Fig. 9 : importance des courants de déséquilibre dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
N<br />
d’alimentation de charges non linéaires <strong>et</strong> que <strong>le</strong><br />
taux d’harmonique 3 se situe dans la fourch<strong>et</strong>te<br />
de 15 à 33 %.<br />
c supérieure ou éga<strong>le</strong> à la section des <strong>conducteur</strong>s<br />
de phases, dans <strong>le</strong> cas d’alimentation de charges<br />
non linéaires <strong>et</strong> que <strong>le</strong> taux d’harmonique 3<br />
dépasse 33 %. L’intensité dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong> est alors prépondérante pour la<br />
détermination de la section des <strong>conducteur</strong>s.<br />
10 A<br />
15 A<br />
N<br />
N<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.9<br />
i3<br />
i2<br />
20 A<br />
20 A
2.2 Coupure du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.10<br />
Les règ<strong>le</strong>s de coupure ou de non-coupure du<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> ont pour obj<strong>et</strong> de limiter <strong>le</strong>s<br />
risques d’é<strong>le</strong>ctrocution consécutifs à une<br />
élévation de son potentiel.<br />
En schéma TN-C<br />
Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> a éga<strong>le</strong>ment <strong>le</strong> rô<strong>le</strong> de<br />
<strong>conducteur</strong> de protection (PEN). Le maintien de<br />
sa continuité est donc impératif en toutes<br />
circonstances, <strong>et</strong> de fait interdit tout dispositif de<br />
coupure sur sa liaison.<br />
En schéma TT ou TN-S<br />
Le <strong>neutre</strong> est relié à la terre à l’origine de<br />
l’installation. Dans des conditions norma<strong>le</strong>s, son<br />
potentiel se trouve voisin du potentiel de terre.<br />
Cependant, pour différentes raisons, <strong>le</strong> potentiel<br />
du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> peut s’éloigner<br />
sensib<strong>le</strong>ment du potentiel de terre <strong>et</strong> atteindre<br />
des tensions dangereuses par rapport à la terre.<br />
La figure 10 illustre un phénomène possib<strong>le</strong> : la<br />
circulation de courant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
provoque l’élévation du potentiel du <strong>neutre</strong> au<br />
niveau d’une charge, même si cel<strong>le</strong>-ci n’est plus<br />
reliée à la phase à la suite d’une manœuvre ou<br />
d’un déc<strong>le</strong>nchement.<br />
De plus, une inversion de câblage entre phase<br />
<strong>et</strong> <strong>neutre</strong> au niveau d’une charge étant toujours<br />
possib<strong>le</strong>, la non-coupure de l’une des polarités<br />
risque en fait de maintenir la tension phase<br />
appliquée à la charge.<br />
La coupure simultanée de la phase <strong>et</strong> du<br />
<strong>neutre</strong> est donc recommandée.<br />
Par ail<strong>le</strong>urs, en cas de défaut dans une partie de<br />
l’installation (coupure accidentel<strong>le</strong> du <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong> en amont, augmentation des<br />
impédances, défaut MT/BT, coup de foudre sur<br />
<strong>le</strong>s lignes basse tension...), <strong>le</strong> potentiel du <strong>neutre</strong><br />
au niveau des charges utilisatrices peut s’é<strong>le</strong>ver<br />
de façon bruta<strong>le</strong> <strong>et</strong> dangereuse.<br />
Fig. 10 : élévation du potentiel du <strong>neutre</strong>.<br />
N<br />
ZL<br />
ZN<br />
!<br />
Ces risques sont particulièrement présents dans<br />
<strong>le</strong>s étages d’un immeub<strong>le</strong> de grande hauteur, où<br />
il est plus diffici<strong>le</strong> de garantir la qualité des<br />
liaisons à la terre du fait de la longueur<br />
exceptionnel<strong>le</strong> du câblage. Il a déjà été mesuré<br />
sur une installation un cas extrême où <strong>le</strong><br />
potentiel du <strong>neutre</strong> par rapport à la terre était de<br />
80 V en fonctionnement normal. Ce cas<br />
présente un risque d’é<strong>le</strong>ctrocution.<br />
Afin de ne pas créer de situations dangereuses,<br />
il est donc vivement conseillé d’appliquer la règ<strong>le</strong><br />
de coupure du <strong>neutre</strong> sans dérogation.<br />
En schéma IT<br />
Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> peut se trouver à un<br />
potentiel quelconque, même s’il est généra<strong>le</strong>ment<br />
voisin du potentiel de terre. En présence d’un<br />
défaut (par exemp<strong>le</strong> une phase à la terre) <strong>le</strong><br />
potentiel du <strong>neutre</strong> par rapport à la terre peut<br />
s’é<strong>le</strong>ver jusqu’à la tension simp<strong>le</strong>. Pour la<br />
maintenance d’une partie d’installation réputée<br />
hors tension, donc a priori non dangereuse, <strong>le</strong><br />
personnel d’intervention peut cependant être en<br />
situation dangereuse si <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
n’est pas coupé. Pour ces raisons, il est<br />
impératif de couper <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> dans<br />
tous <strong>le</strong>s cas. Seu<strong>le</strong> la coupure du <strong>neutre</strong> garantit<br />
l’égalité des potentiels entre masse <strong>et</strong> terre<br />
après déc<strong>le</strong>nchement.<br />
Recommandations importantes<br />
c Le <strong>neutre</strong> ne doit jamais être coupé seul : il<br />
doit être coupé après <strong>le</strong>s phases <strong>et</strong> rétabli avant<br />
<strong>le</strong>s phases.<br />
Le non respect de c<strong>et</strong>te règ<strong>le</strong> provoque, en<br />
régime triphasé déséquilibré, des surtensions<br />
sur <strong>le</strong>s appareils monophasés : la tension entre<br />
phases pouvant être appliquée à un circuit<br />
conçu pour être alimenté par la tension simp<strong>le</strong><br />
(phase – <strong>neutre</strong>). Ce risque est illustré sur la<br />
figure 11 page ci-contre.<br />
I
Z1<br />
3<br />
2<br />
1 2 3 N<br />
N'<br />
N<br />
Z2 Z3<br />
Si la charge connectée entre la phase 3 <strong>et</strong> <strong>le</strong><br />
<strong>neutre</strong> est beaucoup plus importante que <strong>le</strong>s<br />
charges des autres phases (1 <strong>et</strong> 2), en cas de<br />
rupture du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> <strong>le</strong> point <strong>neutre</strong><br />
artificiel N’ se trouve porté à un potentiel voisin<br />
de celui de la phase 3. Les charges connectées<br />
entre <strong>le</strong>s phases 1, 2 <strong>et</strong> N’ se trouvent donc<br />
soumises aux tensions V1N’ <strong>et</strong> V2N’, voisines de<br />
V13 <strong>et</strong> V23.<br />
Il est donc vivement recommandé de couper ou<br />
de sectionner <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> avec des appareillages<br />
omnipolaires afin d’éviter <strong>le</strong> sectionnement<br />
1<br />
N’<br />
Z3
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.12<br />
c Section du <strong>neutre</strong> inférieure à la section des<br />
phases<br />
<strong>Un</strong> dispositif de protection contre <strong>le</strong>s surcharges<br />
approprié à la section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est<br />
obligatoire.<br />
En schéma IT<br />
En cas de doub<strong>le</strong> défaut, l’un sur une phase,<br />
l’autre sur <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>, des départs de calibres<br />
différents peuvent être concernés (reliés par <strong>le</strong>s<br />
défauts).<br />
La protection des seu<strong>le</strong>s phases n’est pas une<br />
solution sûre : la protection de phase d’un<br />
calibre supérieur sur un départ peut être<br />
inadaptée à la section du <strong>neutre</strong> de l’autre<br />
départ.<br />
La protection <strong>et</strong> la coupure du <strong>neutre</strong> sont donc<br />
obligatoires, sauf cas particuliers (exemp<strong>le</strong>s :<br />
circuits monophasés, protection par DDR…).<br />
2.4 Appareillage adapté à la coupure <strong>et</strong> à la protection du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
Si <strong>le</strong>s conditions précédentes sont remplies <strong>et</strong> si<br />
<strong>le</strong> <strong>neutre</strong> est repéré sans risque d’erreur, il est<br />
possib<strong>le</strong>, voire recommandé pour des raisons<br />
économiques, de ne pas <strong>le</strong> protéger. Dans <strong>le</strong>s<br />
autres cas, <strong>le</strong>s risques d’inversion phase/<strong>neutre</strong><br />
justifient la protection du <strong>neutre</strong>.<br />
Le cas des coupe-circuits<br />
Sauf cas très particuliers (utilisation de<br />
cartouches fusib<strong>le</strong>s à percuteurs associés à un<br />
appareil de coupure), la fusion d’un fusib<strong>le</strong> placé<br />
sur un <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong> ne perm<strong>et</strong> pas<br />
d’interrompre <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong>s autres<br />
<strong>conducteur</strong>s <strong>actif</strong>s : la coupure est unipolaire.<br />
Pour éviter la coupure du <strong>neutre</strong> seul, celui-ci ne<br />
devra donc jamais être protégé par fusib<strong>le</strong>.<br />
De même, <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> ne sera pas<br />
coupé automatiquement en cas de fusion d’un<br />
fusib<strong>le</strong> sur l’une des phases.<br />
Le cas des disjoncteurs<br />
L’appareillage bipolaire (Phase/Phase ou Phase/<br />
Neutre) ou tétrapolaire, perm<strong>et</strong> de couper<br />
simultanément <strong>le</strong>s phases <strong>et</strong> <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> pour<br />
m<strong>et</strong>tre un circuit hors tension.<br />
Les appareils phase/<strong>neutre</strong>, dont seu<strong>le</strong> la phase<br />
est protégée, sont plus économiques <strong>et</strong> moins<br />
volumineux, mais nécessitent un repérage sans<br />
fail<strong>le</strong> du <strong>neutre</strong> (cf. fig. 13 ).<br />
Le cas des DDR<br />
Les DDR sont considérés comme des appareils<br />
apportant une grande sûr<strong>et</strong>é de fonctionnement<br />
d’une installation é<strong>le</strong>ctrique : ils participent à la<br />
protection contre <strong>le</strong>s contacts directs <strong>et</strong> indirects,<br />
ainsi qu’à la protection incendie.<br />
De plus, une inversion entre phase <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> au<br />
niveau des DDR n’affecte pas <strong>le</strong>ur fonctionnement.<br />
Toutes ces fonctions réunies dans un même<br />
dispositif font que <strong>le</strong>s DDR sont recommandés<br />
dans <strong>le</strong>s nouvel<strong>le</strong>s installations comme lors des<br />
extensions.<br />
Le cas des appareils de coupure d’urgence<br />
Pour assurer une mise hors tension rapide d’un<br />
circuit, la coupure omnipolaire (de tous <strong>le</strong>s<br />
<strong>conducteur</strong>s <strong>actif</strong>s y compris <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>) est<br />
recommandée au niveau de l’appareil de<br />
coupure ou de l’arrêt d’urgence.<br />
Le cas du contrô<strong>le</strong> – commande<br />
Pour <strong>le</strong>s appareillages (contacteurs, télérupteurs,<br />
interrupteurs, dé<strong>le</strong>steurs, régulateurs...) non<br />
destinés à la protection mais employés pour la<br />
commande ou <strong>le</strong> contrô<strong>le</strong> de charges (machines,<br />
éclairages), la coupure du <strong>neutre</strong> n’est pas<br />
imposée par la normalisation. Toutefois, lorsque<br />
des contacts auxiliaires des appareils de<br />
protection sont utilisés pour réaliser des<br />
fonctions logiques ou de signalisation, il est<br />
parfois diffici<strong>le</strong> de prédire <strong>le</strong> potentiel de chacun<br />
des <strong>conducteur</strong>s en situation de défaut (surtout<br />
dans un schéma triphasé). Dans ce cas, la<br />
coupure du <strong>neutre</strong> est aussi recommandée.<br />
Fig. 13 : « Déclic » disjoncteur Phase – Neutre avec<br />
identification du pô<strong>le</strong> <strong>neutre</strong> (Marque Merlin Gerin).
3 Et vinrent <strong>le</strong>s harmoniques…<br />
3.1 Charges non linéaires monophasées<br />
<strong>Un</strong>e part croissante de l’é<strong>le</strong>ctricité est consommée<br />
par des charges é<strong>le</strong>ctroniques non linéaires<br />
monophasées (éclairage fluorescent à ballast<br />
é<strong>le</strong>ctronique, appareils é<strong>le</strong>ctroniques domestiques,<br />
informatique, variateurs de vitesse…).<br />
Ces appareils disposent en général d’une<br />
alimentation à découpage, dont <strong>le</strong> schéma<br />
d’entrée <strong>le</strong> plus répandu est du type redresseur<br />
monophasé à diodes avec filtrage capacitif<br />
(cf. fig. 14 ).<br />
Charge<br />
Fig. 14 : redresseur monophasé avec filtrage capacitif.<br />
Le courant absorbé par ces charges est<br />
constitué d’impulsions positives <strong>et</strong> négatives, en<br />
synchronisme avec <strong>le</strong>s crêtes de la tension<br />
réseau. De ce fait, sa composante harmonique<br />
de rang 3 peut atteindre 85 % du fondamental.<br />
0<br />
Tension réseau<br />
Courant ligne<br />
Fig. 15 : allure du courant.<br />
La forme d’onde de courant <strong>et</strong> son spectre<br />
harmonique typique sont représentés sur <strong>le</strong>s<br />
figures 15 <strong>et</strong> 16.<br />
%<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25<br />
Rang<br />
Fig. 16 : spectre harmonique du courant phase.<br />
Ici <strong>le</strong> taux de distorsion (THD) est de 110 %,<br />
<strong>le</strong> taux d’harmonique 3 (i3) est de 85 %.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.13<br />
t
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.14<br />
Le tab<strong>le</strong>au de la figure 17 donne des exemp<strong>le</strong>s<br />
d’appareils monophasés générateurs de<br />
3.2 Charges monophasées dans un système triphasé<br />
courants harmoniques, <strong>et</strong> <strong>le</strong>urs principa<strong>le</strong>s<br />
caractéristiques typiques.<br />
Type d’appareil P (W) I L (A) i 3 (%)<br />
Micro-ordinateur 60 0,5 85<br />
Micro-ordinateur + imprimante active 300 1,45 35<br />
Photocopieur en veil<strong>le</strong> 70 0,32 65<br />
Photocopieur <strong>actif</strong> 1500 - 2200 7 - 10 15<br />
Tube fluo à ballast magnétique 36 0,2 25<br />
Tube fluo à ballast é<strong>le</strong>ctronique 36 0,16 10<br />
Ballon fluorescent 250 1,4 10<br />
Lampe fluo compacte 25 0,2 80<br />
Moteur avec variateur de vitesse 500 - 3000 4 - 18 80<br />
P (W) : puissance active consommée<br />
I L (A) : va<strong>le</strong>ur efficace du courant absorbé<br />
i 3 (%) : taux de courant harmonique de rang 3<br />
Fig. 17 : <strong>le</strong>s principaux générateurs d’harmoniques de rang 3 dans <strong>le</strong>s installations industriel<strong>le</strong>s <strong>et</strong> tertiaires.<br />
Dans un système simplifié constitué d’une<br />
source triphasée équilibrée <strong>et</strong> de trois charges<br />
monophasées identiques, connectées entre<br />
phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> (cf. fig. 18 ) considérons deux<br />
cas particuliers :<br />
v celui de trois charges linéaires,<br />
v celui de trois charges non linéaires.<br />
c Dans <strong>le</strong> cas de charges linéaires, <strong>le</strong>s courants<br />
constituent un système triphasé équilibré. La<br />
somme des courants de phases est nul<strong>le</strong>, ainsi<br />
donc que <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
c Dans <strong>le</strong> cas de charges non linéaires, <strong>le</strong>s<br />
courants de phases ne sont pas sinusoïdaux <strong>et</strong><br />
contiennent donc des harmoniques, en<br />
particulier de rang multip<strong>le</strong> de 3.<br />
Les courants des trois phases étant égaux, <strong>le</strong>s<br />
courants harmoniques, de rang 3 par exemp<strong>le</strong>,<br />
ont la même amplitude <strong>et</strong> peuvent s’écrire sous<br />
la forme :<br />
ir3 = I3<br />
. sin 3.<br />
( ωt)<br />
⎛ 2π<br />
⎞<br />
is3 = I3. sin 3.<br />
⎜ωt<br />
− ⎟ = I . sin ( t − ) = i<br />
⎝ ⎠ 3 3ω 2π<br />
r3<br />
3<br />
⎛ 4π<br />
⎞<br />
i = I3. sin 3.<br />
⎜ωt<br />
− ⎟ = I3.<br />
sin ( 3ωt−4π) = i<br />
⎝ 3 ⎠<br />
t3 r3<br />
Dans c<strong>et</strong> exemp<strong>le</strong>, <strong>le</strong>s courants harmoniques<br />
de rang 3 des 3 phases sont donc identiques.<br />
Le courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> étant égal à la somme<br />
des courants des phases, la composante de<br />
rang 3 du courant <strong>neutre</strong> est donc éga<strong>le</strong> à la<br />
somme des composantes de rang 3, soit :<br />
in3 = 3.ir3 Source<br />
N<br />
iN<br />
it<br />
Charge<br />
Fig. 18 : charges monophasées.<br />
is<br />
ir<br />
Charge Charge<br />
D’une manière généra<strong>le</strong>, pour des charges<br />
équilibrées, <strong>le</strong>s courants harmoniques de rang<br />
multip<strong>le</strong> de 3 sont en phase <strong>et</strong> s’additionnent<br />
arithmétiquement dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>,<br />
alors que <strong>le</strong>s composantes fondamenta<strong>le</strong>s <strong>et</strong> <strong>le</strong>s<br />
harmoniques de rang non multip<strong>le</strong> de 3<br />
s’annu<strong>le</strong>nt.<br />
Les courants harmoniques 3 sont des courants<br />
homopolaires qui circu<strong>le</strong>nt en phase dans <strong>le</strong>s 3<br />
phases.
3.3 Courant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> dans un système triphasé<br />
La figure 19 réunit plusieurs courbes<br />
représentant <strong>le</strong>s courants circulant dans <strong>le</strong>s<br />
phases de 3 charges monophasées non<br />
linéaires identiques (comme décrites en 3.1),<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
ir<br />
is<br />
it<br />
i N<br />
<strong>et</strong> connectées entre phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
Le courant résultant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong>, somme des trois courants de phase,<br />
est éga<strong>le</strong>ment représenté.<br />
Fig. 19 : courants phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> alimentant 3 charges monophasées non linéaires identiques.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.15<br />
t<br />
t<br />
t<br />
t
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.16<br />
Les spectres harmoniques des courants phases <strong>et</strong><br />
<strong>neutre</strong> sont représentés sur <strong>le</strong>s figures 20 <strong>et</strong> 21.<br />
Ces diagrammes montrent que <strong>le</strong> courant <strong>neutre</strong><br />
ne contient que des composantes de rang impair<br />
multip<strong>le</strong> de 3 (soit : 3, 9, 15...), dont <strong>le</strong>s<br />
amplitudes sont 3 fois supérieures à cel<strong>le</strong>s des<br />
courants de phase. Le rang 3 est bien sûr<br />
prépondérant <strong>et</strong> <strong>le</strong>s autres composantes de rang<br />
multip<strong>le</strong> de 3 (soit : 9, 15…) contribuent très peu<br />
à la va<strong>le</strong>ur efficace.<br />
Le courant <strong>neutre</strong> est donc pratiquement égal à<br />
3 fois <strong>le</strong> courant harmonique 3 de chaque phase,<br />
soit : IN ≈ 3.I3 Le courant <strong>neutre</strong> considéré ici est <strong>le</strong> résultat de<br />
la recombinaison des courants des circuits<br />
monophasés. Dans <strong>le</strong>s installations é<strong>le</strong>ctriques,<br />
il concerne donc en premier lieu <strong>le</strong>s systèmes de<br />
répartition (triphasé vers monophasé) <strong>et</strong> <strong>le</strong>s<br />
dispositifs dits « têtes de tab<strong>le</strong>au ».<br />
Ce phénomène concerne uniquement <strong>le</strong>s circuits<br />
triphasés, <strong>le</strong>s courants phase <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> dans <strong>le</strong>s<br />
circuits monophasés étant bien sûr identiques.<br />
Calcul de la va<strong>le</strong>ur efficace maxima<strong>le</strong> du<br />
courant <strong>neutre</strong><br />
Supposons, comme sur la figure 19, que <strong>le</strong>s ondes<br />
de courant des 3 phases ne se chevauchent pas.<br />
Sur une période T du fondamental, <strong>le</strong> courant<br />
d’une phase est constitué d’une onde positive <strong>et</strong><br />
d’une onde négative, séparées d’un interval<strong>le</strong> où<br />
<strong>le</strong> courant est nul.<br />
La va<strong>le</strong>ur efficace du courant ligne peut être<br />
calculée par l’expression :<br />
T<br />
1 2<br />
I L . il. dt<br />
T = ∫<br />
%<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
0<br />
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25<br />
Rang<br />
La va<strong>le</strong>ur efficace du courant <strong>neutre</strong> peut être<br />
calculée sur un interval<strong>le</strong> égal à T/3.<br />
Sur c<strong>et</strong> interval<strong>le</strong>, <strong>le</strong> courant <strong>neutre</strong> est éga<strong>le</strong>ment<br />
constitué d’une onde positive <strong>et</strong> d’une onde<br />
négative, identiques à cel<strong>le</strong>s du courant phase.<br />
La va<strong>le</strong>ur efficace du courant <strong>neutre</strong> peut donc<br />
être calculée de la manière suivante :<br />
T / 3<br />
1<br />
IN<br />
= . i 2<br />
n . dt<br />
T / 3 ∫<br />
0<br />
T / 3<br />
1<br />
IN<br />
= 3.<br />
. i 2<br />
n . dt<br />
T ∫<br />
0<br />
T/ 3 T<br />
<strong>et</strong> comme : i 2 2<br />
∫ n . dt = ∫il.<br />
dt<br />
0 0<br />
1<br />
alors : 2<br />
IN= 3.<br />
. il. dt = . I<br />
T ∫ 3<br />
T<br />
0<br />
Le courant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> a donc<br />
ici une va<strong>le</strong>ur efficace e fois supérieure à<br />
cel<strong>le</strong> du courant dans une phase.<br />
Lorsque <strong>le</strong>s ondes de courant des 3 phases se<br />
chevauchent (cf. fig. 22 <strong>et</strong> 23 page suivante), la<br />
va<strong>le</strong>ur efficace du courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> est<br />
inférieure à e fois la va<strong>le</strong>ur efficace du courant<br />
dans une phase.<br />
De même, lorsque <strong>le</strong>s charges comportent une<br />
part de circuit linéaire, <strong>le</strong> courant absorbé ne<br />
présente pas de palier nul (cf. fig. 24 ci-contre), <strong>et</strong><br />
la démonstration fournie ci-dessus ne s’applique<br />
pas. La va<strong>le</strong>ur efficace du courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
est alors strictement inférieure à e fois la va<strong>le</strong>ur<br />
efficace du courant dans une phase.<br />
%<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25<br />
Rang<br />
Fig. 20 : spectre du courant phase. Fig. 21 : spectre du courant <strong>neutre</strong>.<br />
L
Le facteur e ne peut donc être obtenu qu’en<br />
cas d’alimentation exclusive de charges, tel<strong>le</strong>s<br />
que décrites en 3.1, identiques sur <strong>le</strong>s 3 phases.<br />
La puissance de ces dispositifs étant<br />
relativement faib<strong>le</strong> (en général quelques<br />
dizaines de watts chacun), ceci ne peut donc<br />
0<br />
i<br />
is it ir<br />
Fig. 22 : courants dans <strong>le</strong>s 3 phases, avec chevauchement.<br />
0<br />
iN<br />
Fig. 23 : courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>, avec chevauchement.<br />
0<br />
i<br />
Fig. 24 : courant absorbé par une charge avec circuits linéaire <strong>et</strong> non-linéaire.<br />
concerner que des départs de faib<strong>le</strong> intensité. Le<br />
courant <strong>neutre</strong> peut alors dépasser <strong>le</strong> courant<br />
phase, mais sur des départs peu chargés. Il n’y<br />
a donc pas de dépassement de la capacité du<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>, si sa section est éga<strong>le</strong> à cel<strong>le</strong><br />
des phases.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.17<br />
t<br />
t<br />
t
3.4 Taux de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong><br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.18<br />
Le courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> peut donc dépasser <strong>le</strong><br />
courant de chaque phase dans des installations<br />
tel<strong>le</strong>s cel<strong>le</strong>s possédant un grand nombre de<br />
dispositifs monophasés (équipements<br />
informatiques, éclairage fluorescent). C’est <strong>le</strong><br />
cas dans <strong>le</strong>s immeub<strong>le</strong>s de bureaux, centres de<br />
calcul, Intern<strong>et</strong> Data Centers, centres d’appels<br />
téléphoniques, banques, sal<strong>le</strong>s de marchés,<br />
zones d’éclairage en Grande Distribution…<br />
C<strong>et</strong>te situation n’est pas généra<strong>le</strong>, en raison de<br />
l’alimentation simultanée de charges linéaires <strong>et</strong>/<br />
ou triphasées (chauffage, ventilation, éclairage<br />
incandescent…) ne générant pas de courant<br />
harmonique de rang 3. <strong>Un</strong>e attention particulière<br />
doit cependant être apportée aux sections des<br />
<strong>conducteur</strong>s <strong>neutre</strong>, pour <strong>le</strong>ur détermination lors<br />
de la conception d’une nouvel<strong>le</strong> installation, ou<br />
pour <strong>le</strong>ur adaptation lors d’un changement des<br />
charges alimentées.<br />
<strong>Un</strong>e approche simplifiée perm<strong>et</strong> d’estimer <strong>le</strong> taux<br />
de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
Comme indiqué en 3.3, pour des charges<br />
équilibrées, <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> IN est très<br />
voisin de 3.I3 , soit :<br />
IN ≈ 3.I3 qui peut s’écrire : IN ≈ 3.i3 .I1 Pour de faib<strong>le</strong>s va<strong>le</strong>urs de distorsion, la va<strong>le</strong>ur<br />
efficace du courant est proche de la va<strong>le</strong>ur<br />
efficace du fondamental, donc :<br />
IN ≈ 3.i3.IL d’où : IN /IL ≈ 3.i3 (%)<br />
C<strong>et</strong>te équation lie tout simp<strong>le</strong>ment <strong>le</strong> taux de<br />
surcharge du <strong>neutre</strong> (IN /IL) au taux de courant<br />
harmonique de rang 3. El<strong>le</strong> perm<strong>et</strong> d’observer,<br />
en particulier, que lorsque ce taux atteint 33 %,<br />
<strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est égal au<br />
courant dans <strong>le</strong>s phases.<br />
Pour des va<strong>le</strong>urs quelconques de distorsion, des<br />
simulations ont permis d’obtenir une loi moins<br />
approximative, présentée sur la figure 25 .<br />
IN / IL<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
0 20<br />
15<br />
40 60 80 100<br />
33<br />
Fig. 25 : taux de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> en<br />
fonction du taux d’harmonique 3.<br />
i3 (%)<br />
Sans information détaillée sur <strong>le</strong>s émissions<br />
d’harmoniques des appareils installés, une autre<br />
approche simplifiée consiste à lier directement <strong>le</strong><br />
taux de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> au<br />
pourcentage de charges é<strong>le</strong>ctroniques.<br />
La courbe de la figure 26 a été établie compte<br />
tenu d’un taux de courant harmonique 3 généré<br />
par <strong>le</strong>s charges é<strong>le</strong>ctroniques égal à 85 %.<br />
IN / IL<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100<br />
i3 (%)<br />
Fig. 26 : surcharge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> en fonction<br />
du pourcentage de charges non linéaires.<br />
Dans <strong>le</strong>s installations de forte puissance (ordre<br />
de grandeur : P > 100 kVA ou I > 150 A),<br />
plusieurs facteurs contribuent à réduire la<br />
surcharge du <strong>neutre</strong> :<br />
c de plus en plus d’équipements informatiques<br />
(stations de travail, serveurs, routeurs, ASI…)<br />
utilisent des circuits de compensation du facteur<br />
de puissance (Power Factor Correction -PFC-)<br />
pour réduire considérab<strong>le</strong>ment <strong>le</strong>s harmoniques<br />
de rang 3 générés ;<br />
c <strong>le</strong>s installations de chauffage, ventilation,<br />
climatisation des bâtiments de grande tail<strong>le</strong> sont<br />
alimentées en triphasé, el<strong>le</strong>s ne contribuent donc<br />
pas à la génération d’harmoniques de rang 3 ;<br />
c <strong>le</strong>s dispositifs d’éclairage fluorescent (à<br />
ballasts magnétiques ou é<strong>le</strong>ctroniques) génèrent<br />
proportionnel<strong>le</strong>ment moins d’harmoniques de<br />
rang 3, <strong>et</strong> ceux-ci compensent partiel<strong>le</strong>ment <strong>le</strong>s<br />
harmoniques générés par <strong>le</strong>s équipements<br />
informatiques.<br />
Ce foisonnement des charges est d’autant plus<br />
important que la puissance de l’installation est<br />
importante. Sauf cas exceptionnel, <strong>le</strong> taux<br />
d’harmonique dans ces installations ne dépasse<br />
pas 33 % <strong>et</strong> <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong> ne dépasse pas <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong>s<br />
phases. Il n’est donc pas nécessaire de surdimensionner<br />
<strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> par rapport<br />
aux <strong>conducteur</strong>s de phases. (cas des<br />
<strong>conducteur</strong>s unipolaires).
3.5 Eff<strong>et</strong> des courants harmoniques sur <strong>le</strong>s canalisations é<strong>le</strong>ctriques<br />
La circulation de courants harmoniques<br />
provoque un échauffement supplémentaire des<br />
canalisations é<strong>le</strong>ctriques, pour plusieurs<br />
raisons :<br />
c échauffement du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> par la<br />
circulation de courants harmoniques de rang 3,<br />
alors que ce <strong>conducteur</strong> n’est norma<strong>le</strong>ment<br />
parcouru par aucun courant en régime<br />
sinusoïdal équilibré,<br />
c échauffement supplémentaire de tous <strong>le</strong>s<br />
<strong>conducteur</strong>s par augmentation de l’eff<strong>et</strong> de<br />
peau <strong>et</strong> des pertes par courants de Foucault,<br />
résultant de la circulation de tous <strong>le</strong>s rangs<br />
d’harmoniques.<br />
Dans <strong>le</strong> cas des Canalisations E<strong>le</strong>ctriques<br />
Préfabriquées -CEP-, des mesures<br />
d’échauffement ont permis de déterminer <strong>le</strong><br />
facteur de déclassement à appliquer.<br />
La figure 27 indique <strong>le</strong>s courants maximaux<br />
admissib<strong>le</strong>s dans <strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s de phase <strong>et</strong><br />
de <strong>neutre</strong>, en fonction du taux d’harmonique<br />
(Imax = k.Inominal). Par exemp<strong>le</strong>, <strong>le</strong>s courants maximaux<br />
admissib<strong>le</strong>s dans une canalisation de calibre<br />
1000 A avec circulation de courants<br />
harmoniques tels que i3 =50%est de :<br />
v courant phase maximal : 770 A,<br />
v courant <strong>neutre</strong> maximal : 980 A.<br />
Le choix du calibre de la canalisation doit bien<br />
sûr tenir compte de l’intensité possib<strong>le</strong> dans <strong>le</strong><br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>, mais une canalisation dont<br />
<strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s ont tous la même section est<br />
parfaitement adaptée à c<strong>et</strong>te situation.<br />
3.6 Estimation du taux d’harmonique 3<br />
La section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> dépend de<br />
l’estimation du taux d’harmonique 3 dans<br />
l’installation. Dans l’impossibilité d’effectuer des<br />
mesures sur site (conception d’une installation<br />
neuve, par exemp<strong>le</strong>), deux démarches sont<br />
envisageab<strong>le</strong>s : l’une simplifiée, l’autre plus<br />
rigoureuse.<br />
Démarche simplifiée<br />
A partir de la nomenclature <strong>et</strong> des<br />
caractéristiques des charges raccordées<br />
dans l’installation, calcu<strong>le</strong>r :<br />
c la somme des courants phases de toutes <strong>le</strong>s<br />
charges, mono <strong>et</strong> triphasées, soit I ph (A) ;<br />
c la somme des courants harmoniques 3 des<br />
charges é<strong>le</strong>ctroniques monophasées seu<strong>le</strong>s,<br />
soit I3 (A) ;<br />
c <strong>le</strong> taux d’harmonique 3 :<br />
i3(%)<br />
= 100.<br />
3<br />
ph<br />
I<br />
I<br />
k<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100<br />
Iphase<br />
I<strong>neutre</strong><br />
i3 (%)<br />
Fig. 27 : courants phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> admissib<strong>le</strong>s dans<br />
une CEP.<br />
L’utilisation d’un <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> de section<br />
doub<strong>le</strong> ou en cuivre à la place de l’aluminium<br />
n’apporte pas d’amélioration sensib<strong>le</strong>. En eff<strong>et</strong>,<br />
<strong>le</strong>s pertes dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>, même<br />
réduites par ces constructions particulières,<br />
contribuent sensib<strong>le</strong>ment à l’échauffement global<br />
de la canalisation. <strong>Un</strong> déclassement est donc<br />
tout de même nécessaire.<br />
Démarche plus rigoureuse<br />
Pour obtenir une estimation plus précise du taux<br />
d’harmonique 3, une démarche plus rigoureuse<br />
doit tenir compte de facteurs supplémentaires :<br />
c facteur de puissance des charges,<br />
c facteur de simultanéité de fonctionnement,<br />
c foisonnement de phase des courants<br />
harmoniques de rang 3,<br />
c spectre réel des charges installées (<strong>et</strong> non un<br />
spectre typique).<br />
La description détaillée d’une tel<strong>le</strong> démarche<br />
sort du cadre de ce document.<br />
Exemp<strong>le</strong> (démarche simplifiée)<br />
Dans un bâtiment de bureaux, <strong>le</strong>s charges<br />
alimentées par phase sur chaque départ sont<br />
re<strong>le</strong>vées dans <strong>le</strong> tab<strong>le</strong>au de la figure 28 page<br />
suivante. A noter que pour simplifier, <strong>le</strong> courant<br />
harmonique 3 est obtenu en multipliant <strong>le</strong> taux<br />
d’harmonique 3 par <strong>le</strong> courant efficace (<strong>et</strong> non <strong>le</strong><br />
courant fondamental, en général inconnu).<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.19
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.20<br />
Type de charge Nombre Courant unitaire Courant Taux Courant<br />
efficace absorbé efficace total d’harmonique 3 harmonique 3<br />
total<br />
(A) (A) (%) (A)<br />
Micro-ordinateur 10 0,5 5 85 4,25<br />
Micro-ordinateur<br />
+ imprimante<br />
5 1,45 7,3 35 2,55<br />
Photocopieur<br />
en veil<strong>le</strong><br />
2 0,32 0,64 65 0,42<br />
Tubes fluo, avec<br />
ballast magnétique<br />
20 0,2 4 25 1<br />
Chauffage 10 10 0 0<br />
Total 27 8,2<br />
Fig. 28 : courants d’alimentation des charges présentes dans un immeub<strong>le</strong> de bureaux.<br />
Le calcul donne un taux d’harmonique 3 global<br />
égal à :<br />
i3(%) 100 x 0 30<br />
8,2<br />
= = ,<br />
27<br />
Remarque :<br />
<strong>Un</strong> taux d’harmonique 3 é<strong>le</strong>vé (> 33 %) peut se<br />
rencontrer dans une zone où de nombreux<br />
appareils identiques sont alimentés par la même<br />
ligne (cas de l’alimentation d’un ensemb<strong>le</strong> de PC).<br />
3.7 Dimensionnement des constituants d’une installation<br />
Le taux d’harmonique 3 a un impact sur <strong>le</strong> courant<br />
dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> <strong>et</strong> donc sur <strong>le</strong> dimensionnement<br />
de toutes <strong>le</strong>s composantes d’une installation :<br />
c tab<strong>le</strong>aux de distribution,<br />
c appareillage de protection <strong>et</strong> de répartition,<br />
c câb<strong>le</strong>s <strong>et</strong> canalisations.<br />
Suivant <strong>le</strong> taux estimé d’harmonique 3, trois cas<br />
sont possib<strong>le</strong>s : taux inférieur à 15 %, de 15 à<br />
33 %, <strong>et</strong> taux supérieur à 33 %.<br />
Taux d’harmonique 3 inférieur à 15 %<br />
(i3 i 15 %)<br />
Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est considéré comme non<br />
chargé.<br />
La section des <strong>conducteur</strong>s de phases est<br />
fonction seu<strong>le</strong>ment du courant dans <strong>le</strong>s phases.<br />
La section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> peut être<br />
inférieure à la section des phases si la section<br />
est supérieure à 16 mm2 en Cuivre ou 25 mm2 en Aluminium.<br />
La protection du <strong>neutre</strong> n’est pas nécessaire,<br />
sauf si la section du <strong>neutre</strong> est inférieure à cel<strong>le</strong><br />
des phases.<br />
Taux d’harmonique 3 compris entre 15 <strong>et</strong><br />
33 % (15 < i3 i 33 %), ou en l’absence<br />
d’information sur <strong>le</strong> taux d’harmoniques<br />
Le <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est considéré comme<br />
chargé.<br />
Dans c<strong>et</strong>te zone, <strong>le</strong> courant <strong>neutre</strong> peut alors<br />
dépasser <strong>le</strong> courant phase.<br />
Par contre, si en amont l’appareillage de tab<strong>le</strong>au<br />
<strong>et</strong> <strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s sont dimensionnés pour une<br />
puissance supérieure, <strong>le</strong> risque de surcharge du<br />
<strong>neutre</strong> à ce niveau est très faib<strong>le</strong>.<br />
Si dans l’exemp<strong>le</strong> qui précède, l’installation est<br />
calibrée à 40 A, <strong>le</strong> taux d’harmonique 3 ramené<br />
à c<strong>et</strong>te va<strong>le</strong>ur de courant n’est plus que de 20 %.<br />
Le courant d’emploi des canalisations<br />
multipolaires doit être réduit d’un facteur 0,84<br />
(ou inversement : choisir une canalisation dont <strong>le</strong><br />
courant d’emploi est égal au courant calculé,<br />
divisé par 0,84).<br />
La section du <strong>neutre</strong> doit être impérativement<br />
éga<strong>le</strong> à la section des phases.<br />
La protection du <strong>neutre</strong> n’est pas nécessaire.<br />
c Exemp<strong>le</strong> de calcul dans <strong>le</strong> cas d’une CEP<br />
v Hypothèse de dimensionnement :<br />
Courant phase calculé = 1000 A<br />
Taux d’harmonique 3 (i3) = 20 %<br />
Courant <strong>neutre</strong> calculé (pour i3 = 20 %) = 600 A<br />
(voir figure 25).<br />
Dans ce cas, <strong>le</strong> calibre de la CEP est déterminé<br />
en fonction du courant d’emploi dans <strong>le</strong>s phases<br />
(Iph > IN). Courant d’emploi de la canalisation adaptée =<br />
1190 A (= 1000 A/0,84).<br />
v Choix de la CEP <strong>et</strong> des protections<br />
Calibre de la canalisation adaptée = 1250 A<br />
(1er calibre catalogué > 1190 A).<br />
Calibre du disjoncteur de protection = 1250 A<br />
(idem calibre de la canalisation).<br />
Le seuil de déc<strong>le</strong>nchement de surcharge de<br />
phases <strong>et</strong> de <strong>neutre</strong> est réglé pour <strong>le</strong> courant<br />
phase calculé soit 1000 A.
Nota : <strong>le</strong> facteur 0,84 est donné par la norme<br />
NF C 15-100, la CEI 60364-52 préconise un<br />
facteur de 0,86.<br />
Taux d’harmonique 3 supérieur à 33 %<br />
(i3 > 33 %)<br />
Ce cas rare correspond à un taux d’harmoniques<br />
particulièrement é<strong>le</strong>vé, provoquant la circulation<br />
d’un courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> supérieur au courant<br />
dans <strong>le</strong>s phases. Le dimensionnement du<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> doit donc être réalisé avec<br />
précautions.<br />
Dans <strong>le</strong> cas général, <strong>le</strong> courant d’emploi des<br />
<strong>conducteur</strong>s de phases doit être réduit d’un<br />
facteur 0,84 (ou inversement : choisir une<br />
canalisation dont <strong>le</strong> courant d’emploi est égal au<br />
courant calculé, divisé par 0,84). De plus, <strong>le</strong><br />
courant d’emploi du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> doit être<br />
égal à 1,45 fois <strong>le</strong> courant d’emploi des<br />
<strong>conducteur</strong>s de phases.<br />
Soit 1,45 / 0,84 fois <strong>le</strong> courant phase calculé,<br />
donc environ 1,73 fois <strong>le</strong> courant phase calculé.<br />
La méthode recommandée consiste à adopter<br />
une canalisation multipolaire où la section du<br />
<strong>neutre</strong> est éga<strong>le</strong> à la section des phases. Le<br />
courant du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est alors<br />
prépondérant pour la détermination de la section<br />
des <strong>conducteur</strong>s. La protection du <strong>neutre</strong> n’est<br />
pas nécessaire, mais en cas de doute sur <strong>le</strong> taux<br />
de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>, sa protection<br />
est recommandée.<br />
C<strong>et</strong>te approche est en particulier adoptée en<br />
distribution termina<strong>le</strong>, où <strong>le</strong>s câb<strong>le</strong>s multipolaires<br />
ont des sections identiques pour <strong>le</strong>s phases <strong>et</strong> <strong>le</strong><br />
<strong>neutre</strong>.<br />
Avec <strong>le</strong>s CEP, la connaissance précise des<br />
échauffements en fonction des courants<br />
harmoniques perm<strong>et</strong> d’aboutir à une approche<br />
moins conservatrice. Le calibre d’une CEP peut<br />
être choisi directement en fonction du courant<br />
<strong>neutre</strong> calculé.<br />
3.8 Harmoniques <strong>et</strong> Schémas des Liaisons à la Terre<br />
Dans <strong>le</strong> cas du régime de <strong>neutre</strong> TNC, un seul<br />
<strong>conducteur</strong> (PEN) assure en principe<br />
l’équipotentialité des masses (la protection) en<br />
cas de défaut terre <strong>et</strong> <strong>le</strong> transit des courants de<br />
déséquilibre.<br />
En réalité, la circulation de courants harmoniques<br />
dans ce <strong>conducteur</strong> pose certains problèmes.<br />
c Au travers de l’impédance du PEN, <strong>le</strong>s<br />
courants harmoniques créent de p<strong>et</strong>ites<br />
différences de potentiel entre appareils (de<br />
l’ordre de quelques volts), qui peuvent entraîner<br />
des dysfonctionnements de communication<br />
entre des équipements é<strong>le</strong>ctroniques.<br />
c Ces courants « vagabondent » de manière<br />
aléatoire <strong>et</strong> permanente dans <strong>le</strong>s structures du<br />
c Exemp<strong>le</strong> de calcul dans <strong>le</strong> cas d’une CEP<br />
v Hypothèse de dimensionnement :<br />
Courant phase calculé = 1000 A<br />
Courant <strong>neutre</strong> calculé<br />
(pour ih3 = 50 %) = 1300 A (voir figure 25).<br />
Le calibre de la CEP est déterminé en fonction<br />
du courant <strong>neutre</strong> admissib<strong>le</strong> (Iph < IN). v Choix de la CEP <strong>et</strong> des protections<br />
Calibre de la canalisation adaptée = 1600 A<br />
(1er calibre catalogué > 1300 A)<br />
Calibre du disjoncteur de protection = 1600 A<br />
(idem calibre de la canalisation)<br />
Le seuil de déc<strong>le</strong>nchement de surcharge des<br />
phases est réglé pour <strong>le</strong> courant phase calculé<br />
soit 1000 A.<br />
Le <strong>neutre</strong> est non protégé (disjoncteur en<br />
configuration 4P-3D).<br />
<strong>Un</strong>e autre méthode consiste à adopter une<br />
section du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> supérieure à cel<strong>le</strong><br />
des phases. <strong>Un</strong>e solution communément<br />
adoptée pour faire évoluer une installation<br />
existante consiste à doub<strong>le</strong>r <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong> (« <strong>neutre</strong> à 200 % »). Les appareils de<br />
protection <strong>et</strong> commande (disjoncteur, interrupteurs,<br />
contacteurs…) doivent alors être dimensionnés<br />
en fonction du courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
c Dans <strong>le</strong> cas des câb<strong>le</strong>s unipolaires, il peut être<br />
plus économique de choisir des <strong>conducteur</strong>s de<br />
phases de section inférieure à la section du<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
La protection des câb<strong>le</strong>s peut être assurée par un<br />
disjoncteur dont <strong>le</strong> seuil de déc<strong>le</strong>nchement sur <strong>le</strong><br />
<strong>neutre</strong> est supérieur <strong>et</strong> proportionnel au seuil de<br />
déc<strong>le</strong>nchement sur <strong>le</strong>s phases (disjoncteur avec<br />
<strong>neutre</strong> renforcé, « oversized neutral »).<br />
Exemp<strong>le</strong> : Disjoncteur de calibre 400 A.<br />
Seuil de déc<strong>le</strong>nchement sur un pô<strong>le</strong> de<br />
phase = 150 à 250 A.<br />
Seuil de déc<strong>le</strong>nchement sur <strong>le</strong> pô<strong>le</strong><br />
<strong>neutre</strong> = 240 à 400 A.<br />
bâtiment, <strong>et</strong> perturbent <strong>le</strong>s récepteurs sensib<strong>le</strong>s<br />
par rayonnement.<br />
c Le PEN ne peut être protégé contre <strong>le</strong>s<br />
surcharges.<br />
c Enfin, la circulation de courants harmoniques<br />
dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> entraîne une chute de tension<br />
dans <strong>le</strong> PEN créant des différences de potentiel<br />
entre <strong>le</strong>s masses reliées au PEN, ce qui peut<br />
présenter un danger.<br />
Le régime de <strong>neutre</strong> TNC doit donc être réservé<br />
à l’alimentation des circuits de puissance, en<br />
tête d’installation, <strong>et</strong> est à proscrire dans <strong>le</strong> cas<br />
de l’alimentation de charges sensib<strong>le</strong>s<br />
(équipements informatiques par exemp<strong>le</strong>) avec<br />
circulation de courants harmoniques.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.21
3.9 Comment gérer <strong>le</strong>s harmoniques impactant <strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.22<br />
Plusieurs dispositions peuvent être prises pour<br />
éliminer ou réduire <strong>le</strong>s eff<strong>et</strong>s des courants<br />
harmoniques, en particulier de rang 3.<br />
Adaptations de l’installation<br />
Les principa<strong>le</strong>s solutions pour éviter la surcharge<br />
du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> sont <strong>le</strong>s suivantes :<br />
c Utiliser un <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> séparé pour<br />
chaque phase. Solution rarement mise en œuvre<br />
car peu économique.<br />
c Doub<strong>le</strong>r <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>. Le courant dans<br />
<strong>le</strong> <strong>neutre</strong> ne pouvant pas dépasser 1,73 fois <strong>le</strong><br />
courant dans chaque phase, ceci est une<br />
solution technologique simp<strong>le</strong> dans une<br />
installation ancienne.<br />
c Utiliser des canalisations de calibre adapté au<br />
courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>, qui peut être <strong>le</strong> courant<br />
prépondérant (cf. § 3.5)<br />
Transformateur triang<strong>le</strong> – étoi<strong>le</strong><br />
Ce couplage est couramment utilisé en<br />
distribution, pour éliminer la circulation de<br />
courants harmoniques de rang 3 dans <strong>le</strong>s<br />
réseaux de distribution <strong>et</strong> de transport.<br />
A noter que c<strong>et</strong>te élimination n’est tota<strong>le</strong> que si<br />
<strong>le</strong>s charges au secondaire sont parfaitement<br />
équilibrées. Dans <strong>le</strong> cas contraire, <strong>le</strong>s courants<br />
harmoniques de rang 3 des 3 phases ne sont<br />
pas égaux, <strong>et</strong> ne se compensent pas tota<strong>le</strong>ment<br />
aux somm<strong>et</strong>s du triang<strong>le</strong>.<br />
Transformateur à secondaire en zigzag<br />
Ce couplage est éga<strong>le</strong>ment utilisé en distribution<br />
<strong>et</strong> présente <strong>le</strong> même intérêt que <strong>le</strong> couplage<br />
triang<strong>le</strong> – étoi<strong>le</strong>.<br />
A noter que l’élimination des courants<br />
harmoniques de rang 3 n’est tota<strong>le</strong> que si <strong>le</strong>s<br />
charges sont parfaitement équilibrées. Dans <strong>le</strong> cas<br />
contraire, <strong>le</strong>s courants harmoniques de rang 3<br />
des trois phases ne sont pas égaux, <strong>et</strong> la<br />
compensation des ampères-tours sur une même<br />
0<br />
i<br />
colonne au secondaire n’est pas tota<strong>le</strong>. <strong>Un</strong><br />
courant harmonique de rang 3 doit donc circu<strong>le</strong>r<br />
dans l’enrou<strong>le</strong>ment primaire… <strong>et</strong> dans la ligne<br />
d’alimentation.<br />
Réactance à couplage zigzag<br />
Le schéma de principe de c<strong>et</strong>te réactance est<br />
illustré sur la figure 29 .<br />
Comme dans <strong>le</strong> cas d’un transformateur zigzag,<br />
on voit aisément sur c<strong>et</strong>te figure que <strong>le</strong>s<br />
ampères-tours sur une même colonne<br />
s’annu<strong>le</strong>nt. Il en résulte que l’impédance<br />
parcourue par <strong>le</strong>s courants d’harmonique 3 est<br />
très faib<strong>le</strong> (inductance de fuite du bobinage<br />
seu<strong>le</strong>ment). La réactance zigzag procure donc<br />
un chemin de r<strong>et</strong>our de faib<strong>le</strong> impédance aux<br />
courants homopolaires, <strong>et</strong> harmoniques de rang 3<br />
<strong>et</strong> multip<strong>le</strong> de 3. El<strong>le</strong> réduit donc <strong>le</strong> courant iN circulant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> de l’alimentation, comme<br />
illustré figure 30 , dans <strong>le</strong> cas de charges<br />
monophasées.<br />
i N<br />
i 3<br />
3i 3<br />
Fig. 29 : réactance zigzag.<br />
Fig. 30 : courants <strong>neutre</strong> iN avec <strong>et</strong> iN’ sans utilisation d’une réactance zigzag.<br />
i 3 i 3<br />
i N'<br />
iN'<br />
iN<br />
t<br />
Ih
Filtre de rang 3 dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong><br />
Le principe de ce dispositif consiste à placer un<br />
circuit bouchon accordé sur l’harmonique 3 en<br />
série avec <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> (cf. fig. 31 ).<br />
Sur la figure 32 sont représentées <strong>le</strong>s formes<br />
d’ondes obtenues en supposant raccordées<br />
entre phases <strong>et</strong> <strong>neutre</strong> des charges<br />
monophasées du type décrit en 3.1.<br />
La réduction du courant <strong>neutre</strong> s’accompagne<br />
d’une augmentation de la distorsion de tension,<br />
mais qui n’est généra<strong>le</strong>ment pas préjudiciab<strong>le</strong> au<br />
fonctionnement des charges informatiques<br />
usuel<strong>le</strong>s.<br />
a -<br />
b -<br />
c -<br />
d -<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
i<br />
i N<br />
i<br />
i N<br />
Source<br />
Fig. 32 : Formes d’ondes : courant ligne [a] <strong>et</strong> courant <strong>neutre</strong> [b] sans filtre ;<br />
courant ligne [c] <strong>et</strong> courant <strong>neutre</strong> [d] avec filtre.<br />
N<br />
Fig. 31 : filtre de rang 3 dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
iN<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.23<br />
it<br />
t<br />
t<br />
t<br />
t<br />
is<br />
Charge<br />
ir
4 Synthèse<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.24<br />
Le tab<strong>le</strong>au présenté dans la figure 33 résume<br />
<strong>le</strong>s différents cas possib<strong>le</strong>s où <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong> est présent.<br />
Monophasé P-N<br />
Triphasé 3P-N<br />
Sn u Sph<br />
Triphasé 3P-N<br />
Sn < Sph<br />
Fig. 33 : <strong>le</strong>s différentes situations du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
Sn : section du <strong>neutre</strong><br />
Sph : section des phases<br />
TT TN-C TN-S IT<br />
N N N N<br />
ou ou<br />
N<br />
(voir nota)<br />
N N N N<br />
ou<br />
(voir nota)<br />
N N N<br />
ou<br />
(voir nota)<br />
Nota :<br />
La détection de surintensité dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> est nécessaire, sauf :<br />
c si <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> est protégé contre <strong>le</strong>s courts-circuits par un dispositif placé en amont,<br />
c ou si <strong>le</strong> circuit est protégé par un DDR dont <strong>le</strong> seuil de déc<strong>le</strong>nchement est inférieur ou égal à 0,15 fois<br />
<strong>le</strong> courant admissib<strong>le</strong> dans <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>.<br />
N<br />
N<br />
N
5 Conclusion<br />
Le Neutre est un <strong>conducteur</strong> <strong>actif</strong>, parcouru par<br />
des courants de déséquilibre, des courants<br />
harmoniques <strong>et</strong> des courants de défaut.<br />
Il présente temporairement des tensions<br />
dangereuses par rapport à la référence de<br />
potentiel des installations é<strong>le</strong>ctriques (terre <strong>et</strong> PE).<br />
Les normalisateurs se sont fortement<br />
préoccupés de savoir s’il fallait ou non :<br />
c <strong>le</strong> protéger,<br />
c <strong>le</strong> couper,<br />
c <strong>le</strong> sectionner,<br />
ceci en fonction du schéma des liaisons à la<br />
terre.<br />
Il en résulte beaucoup de textes normatifs<br />
parfois comp<strong>le</strong>xes.<br />
Nous r<strong>et</strong>iendrons, en pratique :<br />
c La coupure du <strong>neutre</strong> est en général imposée<br />
(schéma IT <strong>et</strong> TT) ou fortement conseillée<br />
(schéma TN-S).<br />
c Le sectionnement du <strong>neutre</strong> est un facteur<br />
essentiel de sécurité (tous SLT).<br />
c Les appareils de coupure <strong>et</strong> de sectionnement<br />
doivent assurer la coupure omnipolaire des<br />
<strong>conducteur</strong>s <strong>actif</strong>s.<br />
c En présence de courants harmoniques, il est<br />
conseillé de protéger <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong>,<br />
même s’il a la même section que <strong>le</strong>s phases.<br />
Le respect de ces quatre règ<strong>le</strong>s, quel que soit <strong>le</strong><br />
régime du Neutre, perm<strong>et</strong> d’assurer la protection<br />
des personnes, des biens <strong>et</strong> d’éviter <strong>le</strong>s<br />
dysfonctionnements des matériels sensib<strong>le</strong>s.<br />
Le schéma TN-C reste un cas particulier, <strong>le</strong> PEN<br />
ne pouvant être ni coupé ni sectionné.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.25
Annexe 1 : Rappels<br />
Relations liant I 1, I L <strong>et</strong> THD<br />
Par définition :<br />
THD =<br />
∞ 2<br />
⎛ h ⎞<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ I 2 l ⎠<br />
∑ I<br />
Va<strong>le</strong>ur efficace du courant :<br />
L<br />
∞<br />
∑<br />
2<br />
h<br />
2<br />
∞<br />
∑<br />
2<br />
h<br />
l<br />
2<br />
I = ( I ) = Il+ ( I )<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.26<br />
D’où :<br />
∞ 2<br />
L ⎛ Ih⎞<br />
2<br />
= 1+ ∑⎜<br />
⎟ = 1+<br />
THD<br />
l ⎝ I 2 l ⎠<br />
I<br />
I<br />
Donc :<br />
I = Il . 1+<br />
THD<br />
Taux de charge du <strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> en fonction du THD (calcul approché)<br />
En considérant que l’harmonique 3 est<br />
l’harmonique prépondérant, <strong>le</strong> taux de distorsion<br />
est voisin du taux d’harmonique 3. Soit :<br />
THD ≈ i3 (%)<br />
Par ail<strong>le</strong>urs, comme indiqué en 3.3, pour des<br />
charges équilibrées, <strong>le</strong> courant dans <strong>le</strong> <strong>neutre</strong> IN est très voisin de 3.I3 .<br />
Soit:<br />
IN ≈ 3.I3 (A)<br />
Que l’on peut exprimer sous la forme :<br />
I N ≈ 3.i 3.I 1 ≈ 3.THD.I 1<br />
En utilisant la formu<strong>le</strong> généra<strong>le</strong> :<br />
I<br />
Il<br />
= L<br />
2<br />
1+<br />
THD<br />
On obtient :<br />
IN<br />
≈ 3.<br />
THD<br />
IL IN<br />
3.<br />
THD<br />
⇒ ≈<br />
2<br />
1+<br />
THD IL<br />
2<br />
1+<br />
THD<br />
C<strong>et</strong>te formu<strong>le</strong> approchée est valab<strong>le</strong> tant que <strong>le</strong><br />
résultat est inférieur à e, <strong>et</strong> pour <strong>le</strong>s faib<strong>le</strong>s<br />
va<strong>le</strong>urs de THD. Le taux de charge du<br />
<strong>conducteur</strong> <strong>neutre</strong> varie donc en fonction du taux<br />
de distorsion suivant la courbe suivante de la<br />
figure 34 .<br />
L<br />
IN / IL<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
2<br />
0 20 40 60 80 100<br />
THD (%)<br />
Fig. 34 : variation du taux de charge du <strong>conducteur</strong><br />
<strong>neutre</strong> en fonction du taux de distorsion.
Annexe 2 : Cas particulier des installations BT<br />
alimentées par plusieurs sources<br />
Beaucoup d’installations basse tension<br />
comportent plusieurs sources : transformateurs<br />
ou groupes de secours. L’alimentation par<br />
plusieurs sources perm<strong>et</strong> d’accroître la continuité<br />
de service, de réaliser des économies sur <strong>le</strong><br />
contrat souscrit par effacement des pointes de<br />
consommation, de fonctionner en co-génération.<br />
Le plus souvent ces sources sont utilisées<br />
séparément, mais il peut arriver que plusieurs<br />
sources soient couplées pour gagner en<br />
puissance <strong>et</strong>/ou en disponibilité.<br />
Défaut d’iso<strong>le</strong>ment <strong>et</strong> Neutre non coupé<br />
En cas de défaut d’iso<strong>le</strong>ment (cf. fig. 35 ), une<br />
partie du courant de défaut (Id1) revient<br />
norma<strong>le</strong>ment à la source par la terre ou <strong>le</strong> PE,<br />
mais une autre partie (Id2) peut revenir à la<br />
source via la terre <strong>et</strong> <strong>le</strong> <strong>conducteur</strong> de <strong>neutre</strong>.<br />
Selon la répartition des courants, la protection<br />
de la source concernée par <strong>le</strong> défaut peut ne<br />
pas déc<strong>le</strong>ncher, son seuil de sensibilité n’étant<br />
pas atteint.<br />
Au contraire, la protection de la source non<br />
concernée par <strong>le</strong> défaut peut déc<strong>le</strong>ncher si son<br />
seuil de sensibilité est atteint.<br />
A noter que <strong>le</strong> risque de fonctionnement<br />
intempestif des protections est <strong>le</strong> même avec <strong>le</strong><br />
disjoncteur de couplage ouvert ou fermé.<br />
Dans tous <strong>le</strong>s cas, que <strong>le</strong>s sources soient couplées<br />
ou découplées, des précautions doivent être<br />
prises pour assurer un fonctionnement correct des<br />
protections de défaut à la terre, <strong>et</strong> sur ce point la<br />
situation du Neutre a une importance particulière.<br />
Le développement qui suit se rapporte à toute<br />
installation dans laquel<strong>le</strong> <strong>le</strong> Neutre ne serait pas<br />
coupé notamment au niveau des disjoncteurs<br />
généraux <strong>et</strong> de couplage. Les deux sources<br />
peuvent être deux transformateurs ou un<br />
transformateur <strong>et</strong> un générateur.<br />
Source 2<br />
Id2<br />
Id1<br />
Source 1<br />
M<br />
Fig. 35 : défaut d’iso<strong>le</strong>ment avec Neutre non coupé.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.27
Couplage des sources en présence d’harmoniques ou de déséquilibre<br />
Recommandation<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.28<br />
Considérons maintenant <strong>le</strong>s deux sources<br />
toujours raccordées sans coupure du Neutre,<br />
mais en présence d’harmoniques de rangs 3k ou<br />
d’un déséquilibre dû à des charges<br />
monophasées (cf. fig. 36 ).<br />
Il en résulte une circulation de courant dans <strong>le</strong><br />
Neutre, qui du fait des liaisons du Neutre entre<br />
<strong>le</strong>s 2 sources peut se rebouc<strong>le</strong>r d’une source à<br />
l’autre.<br />
Ce courant résiduel, outre <strong>le</strong> fait qu’il peut<br />
provoquer <strong>le</strong> fonctionnement intempestif des<br />
protections à la terre associées aux sources,<br />
génère un champ é<strong>le</strong>ctromagnétique partout où<br />
il circu<strong>le</strong> <strong>et</strong> notamment dans <strong>le</strong>s <strong>conducteur</strong>s de<br />
terre <strong>et</strong> <strong>le</strong>s structures conductrices du bâtiment.<br />
La coupure omnipolaire sur <strong>le</strong> disjoncteur de<br />
couplage perm<strong>et</strong> d’éliminer ces inconvénients.<br />
De plus, si c<strong>et</strong>te coupure est éga<strong>le</strong>ment réalisée<br />
sur <strong>le</strong>s deux disjoncteurs de source, el<strong>le</strong> garantit un<br />
bon fonctionnement dans tous <strong>le</strong>s cas de figures.<br />
Générateur<br />
d'harmonique<br />
de rang 3<br />
Fig. 36 : courant harmonique ou de déséquilibre avec<br />
Neutre non coupé.<br />
D’autres solutions sont envisageab<strong>le</strong>s, par<br />
exemp<strong>le</strong> : distribution sans Neutre au niveau des<br />
sources <strong>et</strong> du couplage, <strong>et</strong> utilisation de<br />
transformateurs triang<strong>le</strong> – étoi<strong>le</strong> sur <strong>le</strong>s départs.
Annexe 3 : Bibliographie<br />
Normes<br />
c CEI 60364, NF C 15-100 : Installations<br />
é<strong>le</strong>ctriques à basse tension.<br />
Guides<br />
c Guide NFC 15-105 : Installations E<strong>le</strong>ctriques à<br />
basse tension, Guide pratique, Détermination<br />
des sections de <strong>conducteur</strong>s <strong>et</strong> choix des<br />
dispositifs de protection, Méthodes pratiques.<br />
c Guide de l’Installation E<strong>le</strong>ctrique<br />
(Schneider E<strong>le</strong>ctric).<br />
Cahiers Techniques Schneider E<strong>le</strong>ctric<br />
c Les schémas de liaisons à la terre en BT<br />
(régimes de <strong>neutre</strong>), B. LACROIX, R. CALVAS,<br />
Cahier Technique n° 172.<br />
c Les schémas des liaisons à la terre dans <strong>le</strong><br />
monde <strong>et</strong> <strong>le</strong>urs évolutions,<br />
B. LACROIX, R. CALVAS,<br />
Cahier Technique n° 173.<br />
c Perturbations des systèmes é<strong>le</strong>ctroniques <strong>et</strong><br />
schémas des liaisons à la terre, J. DELABALLE,<br />
Cahier Technique n° 177.<br />
c Le schéma IT (à <strong>neutre</strong> isolé) des liaisons à la<br />
terre en BT, F. JULLIEN, I. HERITIER,<br />
Cahier Technique n° 178.<br />
c Les singularités de l’harmonique 3,<br />
J. SCHONEK, Cahier Technique n° 202.<br />
Cahier Technique Schneider E<strong>le</strong>ctric n° 212 / p.29
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Direction Scientifique <strong>et</strong> Technique,<br />
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* Construire <strong>le</strong> nouveau monde de l’é<strong>le</strong>ctricité<br />
Réalisation : AXESS<br />
Edition : Schneider E<strong>le</strong>ctric<br />
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2004<br />
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