Mise à la terre des transformateurs ?

[invite9e766ee1]

Bonjour,

Je sais que cette question peut paraître stupide, mais pourquoi les transformateurs sont-ils raccordés à la terre ?
Ou plus précisément pour quelles raisons sont-ils raccordés (ou pas) ?

Deux cas :

1er cas - Je vois souvent la borne "0V" sur le secondaire de plusieurs transfo raccordé directement à la terre.

Est-ce pour s'assurer que le potentiel de la borne soit effectivement à 0V ? Pour bénéficier de la protection du dispositif différentiel ? D'ailleurs, justement pourquoi ne se déclenche t'il pas ? Après tout, sur un réseau alternatif, en régime TT, si je fais un schéma (à moins de m'être complètement trompé) je vois un quasi court-circuit ???

2ème cas - On ne cesse de nous le répéter comme si c'était évident (et je pense que çà doit l'être, pardonner mon ignorance), mais pourquoi sur un réseau TBTS la mise à la terre est interdite ?

Y-a-t'il un risque de "récupération" de courant ou de tension sur le circuit sécurisé ? Ou encore bien que la tension soit de 50V, en cas de défaut, si quelqu'un est amené à être en contact avec la masse défectueuse, il serait le seul conducteur à la terre et si l'on fait un calcul rapide, I=U/R => I = 50/1000 = 50mA ?!!

Je sais que je présente çà de manière très grossière (peut-être même erroné, auquel cas je vous remercie de me corriger), mais je n'arrive pas à expliquer cela...
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[PA5CAL]

Bonjour

Pour ton premier cas, il faudrait préciser de quoi tu parles.

Sur les réseaux d'alimentation où le neutre doit être relié à la terre (c'est le cas en France), il est normal qu'on trouve cette configuration au secondaire
des transformateurs de distribution

Sur les appareils électroménagers, le secondaire est souvent connecté à la masse, qui sert de potentiel de référence, et non pas la terre. C'est la carcasse du transformateur qu'on relie à la terre. Le fonctionnement de l'appareil peut parfois exiger que la masse et la terre soient reliés, mais c'est une toute autre question.


En TBTS (Très Basse Tension de Sécurité), la terre est un conducteur dont le potentiel et les courant qu'il véhicule sont en pratique inconnus, et qui présente de ce fait des risques. Imagine ce qui se passe lorsqu'une ligne haute ou la foudre tombe près de ton installation, lorsque le neutre et une phase sont court-circuités avant ton disjoncteur...

[invite9e766ee1]

Re bonjour,

Merci PA5CAL pour tes explications.

Pour ton premier cas, il faudrait préciser de quoi tu parles.

Pour le 1er cas, cela concerne plus spécifiquement le gros électroménager ou les machines industrielles, c'est à dire des transformateurs 230V ou 400V avec des rapports de transformation de l'ordre de 1/2 ou 1/4.

Sur les appareils électroménagers, le secondaire est souvent connecté à la masse, qui sert de potentiel de référence, et non pas la terre. C'est la carcasse du transformateur qu'on relie à la terre. Le fonctionnement de l'appareil peut parfois exiger que la masse et la terre soient reliés, mais c'est une toute autre question.

Souvent, je vois en effet le transformateur qui est raccordé à la masse, qui elle est relié à la terre. Mais pour certaine, le secondaire du transformateur (et non sa carcasse) est directement relié à la borne (ou barre) de terre (rendant souvent la recherche de défaut très laborieux sans schéma). La borne "0V" au secondaire d'un transformateur alimenté en alternatif signifie-t'elle vraiment quelque chose ? En cas de défaut d'un élément du circuit secondaire, cela reviendrait à mettre en court-circuit le secondaire ?

En TBTS (Très Basse Tension de Sécurité), la terre est un conducteur dont le potentiel et les courant qu'il véhicule sont en pratique inconnus, et qui présente de ce fait des risques. Imagine ce qui se passe lorsqu'une ligne haute ou la foudre tombe près de ton installation, lorsque le neutre et une phase sont court-circuités avant ton disjoncteur...

Pour le 2ème cas, si j'ai bien compris, le potentiel et courants du conducteur de terre sont ceux engendrés par les défauts de l'installation (ou autres avaries) qui peuvent donc être à hauteur de la sensibilité du dispositif différentiel ? Mais même malgré cela, je ne comprends pas comment ces courants pourrait intégrer et perturber le circuit secondaire. En fait, je ne vois pas comment un circuit fermé pourrait se former avec le conducteur de terre, de plus les courants et tensions du conducteur "convergeront" plutôt vers le point de potentiel le plus faible et présentant le moins de résistance, c'est à dire la terre plutôt que le circuit secondaire, non ?

Autrement je ne comprends pas trop l'exemple... Si la phase et le neutre sont en court-circuit avant (en amont ?) le disjoncteur, mon installation sera alors "shunter" et donc pas alimenté, non ? Ou ai-je complètement tout compris de travers ?

Merci pour vos réponses !

[PA5CAL]

Pour le 1er cas, cela concerne plus spécifiquement le gros électroménager ou les machines industrielles, c'est à dire des transformateurs 230V ou 400V avec des rapports de transformation de l'ordre de 1/2 ou 1/4.

Ce devrait donc être l'équivalent d'un transformateur de distribution. Le différentiel situé en amont étant inopérant pour tout ce qui trouve au secondaire, ce type de dispositif nécessite une protection en aval.

La borne "0V" au secondaire d'un transformateur alimenté en alternatif signifie-t'elle vraiment quelque chose ?

Oui, que c'est un potentiel de référence pour le circuit interne de l'appareil.

En cas de défaut d'un élément du circuit secondaire, cela reviendrait à mettre en court-circuit le secondaire ?

Dans certains cas, tout comme d'autres défauts mettraient également le secondaire en court-circuit en l'absence de connexion à la terre.

Mais cette connexion ne se fait pas sans une bonne raison. Il faudrait comprendre la conception de l'appareil pour donner une explication valable de cet état de fait.

Pour le 2ème cas, si j'ai bien compris, le potentiel et courants du conducteur de terre sont ceux engendrés par les défauts de l'installation (ou autres avaries) qui peuvent donc être à hauteur de la sensibilité du dispositif différentiel ? Mais même malgré cela, je ne comprends pas comment ces courants pourrait intégrer et perturber le circuit secondaire. En fait, je ne vois pas comment un circuit fermé pourrait se former avec le conducteur de terre, de plus les courants et tensions du conducteur "convergeront" plutôt vers le point de potentiel le plus faible et présentant le moins de résistance, c'est à dire la terre plutôt que le circuit secondaire, non ?

Autrement je ne comprends pas trop l'exemple... Si la phase et le neutre sont en court-circuit avant (en amont ?) le disjoncteur, mon installation sera alors "shunter" et donc pas alimenté, non ? Ou ai-je complètement tout compris de travers ?

Il faut voir l'installation autrement que dans la situation idéale d'un défaut sympatique.

Imagine-toi que la prise de terre de l'appareil que tu tiens dans la main soit inopinément portée à 10000V par rapport au potentiel situé sous tes pieds. Que le différentiel saute ou pas, ça ne change rien, tu te retrouverais toujours avec 10000V dans le mains. L'isolation du TBTS est faite pour éviter ce cas de figure.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9e766ee1]

Re-bonjour,

Avant tout, merci pour toutes tes explications !

Cependant il y a toujours des petits détails qui me titillent...

Envoyé par Nightingalenc
La borne "0V" au secondaire d'un transformateur alimenté en alternatif signifie-t'elle vraiment quelque chose ?
Oui, que c'est un potentiel de référence pour le circuit interne de l'appareil.

Ok, la borne "0V" sert de potentiel de référence, mais le fait de brancher la terre sur une borne du transfo ne risque t'il pas de modifier le potentiel de la terre elle-même ?

Il faut voir l'installation autrement que dans la situation idéale d'un défaut sympatique.

Imagine-toi que la prise de terre de l'appareil que tu tiens dans la main soit inopinément portée à 10000V par rapport au potentiel situé sous tes pieds. Que le différentiel saute ou pas, ça ne change rien, tu te retrouverais toujours avec 10000V dans le mains. L'isolation du TBTS est faite pour éviter ce cas de figure.

En effet, je n'y avais pas penser de cette manière. Mais dans ce cas là, ça voudrait également dire que ce genre de risque est inhérent à toutes installations dont les masses sont reliées à la terre ?! Et qu'en cas d'orage par exemple, plus personne n'est en sécurité ???

[calculair]

Bonjour

Je ne comprend pas pourquoi si toutes les masses sont reliées à la terre locale plus personne ne serait en sécurité.....?

[PA5CAL]

Mais dans ce cas là, ça voudrait également dire que ce genre de risque est inhérent à toutes installations dont les masses sont reliées à la terre ?! Et qu'en cas d'orage par exemple, plus personne n'est en sécurité ???

Je ne comprend pas pourquoi si toutes les masses sont reliées à la terre locale plus personne ne serait en sécurité.....?

La liaison à la « terre » présente un risque réel, qu'on limite en TBTS en assurant l'isolement total des appareils.

Voici avec un exemple chiffré qu'on a déjà donné sur le forum il y a quelques années :

Le coup de foudre indirect :

C'est la manifestation à distance d'un coup de foudre direct. Ses effets sont ici abordés seulement dans un aspect : l'élévation du potentiel de terre.
Une élévation du potentiel de terre a lieu lorsque le courant de foudre est écoulé par le sol. Cette variation du potentiel de terre touche les installations lorsque l'impact de la foudre au sol est à proximité de leurs prises de terre (cf. image ci-jointe). Ainsi à une distance donnée D du point d'impact de la foudre, le potentiel U s'exprime par l'équation :

U ≈ 0,2 . I . ρs / D

avec :
I : courant de foudre,
ρs : résistivité du sol.



En appliquant cette formule au cas de l'image ci-jointe avec :
I = 20 kA,
ρs = 1 000 Ohm.m,
D du neutre = 100 m,
D de l'nstallation = 50 m,
le potentiel de la prise de terre du neutre atteint 40 kV alors que celui de la prise de terre de l'installation est de 80 kV soit une différence de potentiel -ddp- entre les mises à la terre du neutre et de l'installation de 40 kV. Cet exemple demeure un cas d'école, puisque dans la réalité les valeurs atteintes au niveau de l'installation excèdent rarement 10 kV.
Bien entendu cette surtension dépend aussi de la résistivité du sol. C'est ce phénomène qui explique souvent le foudroiement indirect des animaux : même à 100 m du point d'impact, un cheval dans un pré peut subir entre ses pattes arrières et ses pattes avants, une différence de potentiel de 500 V.

Source : Cahier Technique Merlin Gerin n° 179 / p.6 et 7

Ce texte minimise l'effet de la foudre en disant qu'on « excède rarement 10 kV », car lorsque le matériel possède une protection individuelle contre la foudre, ce niveau de tension reste acceptable pour éviter sa destruction ou son endommagement. Mais lorsque les masses des appareils sont reliées à la prise de terre, même une petite fraction de cette tension (quelques centaines de volts) pourrait déjà s'avérer mortelle pour les personnes qui les manipulent.

[calculair]

Bonjour,


Je suis d'accord avec le schema.

C'est pour cela que j'ai precisé " terre locale "

En fait il faut raccorder toutes les terres par un conducteur plat proche du sol pour minimiser l'impedance de la connection de terre de façon à constituer avec la meilleure approximation possible une iso potentielle sur toute l'installation.

[PA5CAL]

En fait il faut raccorder toutes les terres par un conducteur plat proche du sol pour minimiser l'impedance de la connection de terre de façon à constituer avec la meilleure approximation possible une iso potentielle sur toute l'installation.

Pour que cela soit efficace, il faudrait relier toute l'installation (matériels, planchers et murs) sur une prise de terre unique, et partout ailleurs isoler très fortement par rapport à la terre extérieure... ce qui conduirait à un coût de construction exorbitant. Mais cela ne règlerait pas pour autant le problème si c'est l'installation elle-même qui subissait la foudre ou le défaut électrique, et cela déplacerait par ailleurs la zone de risque à l'interface entre les locaux et l'extérieur...

Il est beaucoup moins coûteux, plus simple et efficace d'isoler l'alimentation électrique et les appareils plutôt que de modifier substantiellement le bâtiment.

[calculair]

bonjour,

tout depend du niveau de protection souhaité.

La solution que tu proposes consciste à mettre toute l'installation dans une espece de cage de Faraday, ainsi elle devient insensible aux perturbations exterieures.

La solution d'isolement, est une solution qui risque d'être inefficace pour des coups de foudre violent au but, du fait des capacités installations / terre et de la rigidité de l'isolent qui peut devenir insuffisante.

Reste ensuite à traiter toutes les inductions liées au champ electromagnetique lie au coup de foudre qui induit des courants importants dans toutes les connections de l'installation.

Les solutions ne sont donc pas toujours simples dans la pratique.

[PA5CAL]

La solution que tu proposes consciste à mettre toute l'installation dans une espece de cage de Faraday, ainsi elle devient insensible aux perturbations exterieures.

En fait, ce n'est pas la solution que je propose, mais plutôt celle qui me semble correspondre à l'« isopotentielle » dont tu parlais pour contrecarrer efficacement le problème de la « terre » locale. Ce n'est pas non plus une cage de Faraday, puisqu'on ne parle pas ici de lutter contre les perturbations électromagnétiques, mais seulement d'interdire la multiplication des contacts galvaniques directs entre la Terre et la « terre » de l'installation, entre lesquels une personne risquerait de jouer le rôle de conducteur durant un coup de foudre ou un défaut électrique.

La solution d'isolement, est une solution qui risque d'être inefficace pour des coups de foudre violent au but, du fait des capacités installations / terre et de la rigidité de l'isolent qui peut devenir insuffisante.

Les solutions ne sont donc pas toujours simples dans la pratique.

En effet, les solutions ne sont pas toujours simples ni même totalement efficaces. Mais l'isolement minimum habituellement prévu étant de 4 kV (et beaucoup plus réalisé en pratique), même si ce n'est pas parfait c'est toujours infiniment moins dangereux qu'un contact électrique franc et direct, et c'est cet avantage qui est recherché.

Quoi qu'il en soit, je ne donnais ici qu'une justification au fait qu'on impose que les masses des appareils soient forcément isolées par rapport à la prise de terre dans les installations TBTS.

[calculair]

bonjour,

Je ne suis pas sur que la masse de l'appareil , je veux dire la partie metallique externe et conductrice, doit être isolée de la terre locale. ( son potentiel ne serait plus défini. ) Par contre les references de potentiel internes à l'appareil peuvent être isolées de la terre locale.

As tu des references normatives sur cet aspect ? car cela me parait trés bizarre.