Toute l'électricité repose sur trois grandeurs. Une image simple : un circuit d'eau.
Tension U
La pression qui pousse les électrons. Se mesure en volts (V), avec un voltmètre branché en parallèle.
Intensité I
Le débit d'électrons qui circule. Se mesure en ampères (A), avec un ampèremètre branché en série.
Résistance R
Le frein, ce qui s'oppose au passage du courant. Se mesure en ohms (Ω).
Circuit simple : une source de tension U, une résistance R, l'ampèremètre en série et le voltmètre en parallèle.
U = R × I
Loi d'Ohm — U en volts, R en ohms, I en ampères · on en déduit R = U / I et I = U / R
🧮 Calculateur — Loi d'Ohm
Renseigne deux valeurs, laisse la troisième vide, et calcule.
V
Ω
A
Résultat—
Vérif éclair — Une résistance de 10 Ω est traversée par 2 A. Quelle tension à ses bornes ?
U = R × I = 10 × 2 = 20 V.
Aller plus loin — la roue d'Ohm
Douze formules pour quatre grandeurs
Tension, intensité, résistance et puissance sont liées : deux grandeurs connues suffisent pour retrouver les deux autres. La roue ci-dessous rassemble les douze combinaisons. Touchez un quart pour n'afficher que ses formules.
La roue d'Ohm : chaque quart donne les trois façons de calculer sa grandeur à partir des deux autres.
🎡 Calculateur — Entrez deux valeurs, les autres se déduisent
V
A
Ω
W
Résultat—
💡
En courant alternatif, ces formules valent pour une charge purement résistive (corps de chauffe, éclairage à incandescence). Dès qu'il y a un moteur ou un transformateur, la puissance active devient P = U·I·cos φ en monophasé et P = √3·U·I·cos φ en triphasé.
Vérif éclair — Un corps de chauffe de 2 000 W sous 230 V. Quelle résistance ?
R = U²/P = 230² / 2000 = 52 900 / 2 000 = 26,5 Ω. Au passage, I = P/U = 8,7 A.
2
Puissance électrique
Du monophasé au triphasé, avec le fameux cos φ
La puissance, c'est l'énergie consommée par seconde. Elle se mesure en watts (W). En courant continu ou monophasé résistif, c'est simple :
P = U × IPuissance en watts
En triphasé (le régime de toute l'usine : trois phases décalées de 120°), il faut le facteur √3 et le cos φ (facteur de puissance, entre 0 et 1) qui traduit le déphasage courant/tension des charges inductives comme les moteurs :
P = √3 × U × I × cos φU = tension composée (entre phases, ex. 400 V) · P en watts
💡
On distingue la puissance active P (W, celle qui travaille), la puissance réactive Q (var, qui magnétise les moteurs) et la puissance apparente S (VA) : S = √(P² + Q²) et cos φ = P / S. Un mauvais cos φ = des ampères en trop dans les câbles → on compense avec des batteries de condensateurs.
⚡ Calculateur — Puissance
V
A
—
Active—
Vérif éclair — Sur un réseau 400 V triphasé, cos φ = 1, on lit 10 A. Puissance active approximative ?
P = √3 × 400 × 10 × 1 = 1,732 × 4000 ≈ 6 928 W.
3
Le moteur asynchrone
Le cheval de trait de l'usine : pompes, ventilateurs, convoyeurs
Le moteur asynchrone triphasé est partout à l'UVE — 2610P520, 2630P110 A/B/C… Principe : le stator crée un champ magnétique tournant, qui entraîne le rotor. Le rotor tourne un peu moins vite que le champ (d'où « asynchrone ») : c'est le glissement.
Le champ tournant du stator (U-V-W décalés de 120°) entraîne le rotor, qui entraîne la charge.
La vitesse du champ (dite vitesse de synchronisme) dépend de la fréquence f et du nombre de paires de pôles p :
Ns = 60 × f / pNs en tr/min · f en Hz (50 Hz réseau) · p = nombre de paires de pôles
Le rotor tourne à N < Ns. Le glissement vaut g = (Ns − N) / Ns, typiquement 2 à 5 % en charge.
💡
Repères 50 Hz : 1 paire de pôles → 3000 tr/min, 2 → 1500, 3 → 1000, 4 → 750. Un moteur « 1500 tr/min » tourne en réalité vers 1440–1470 en charge.
Vérif éclair — Moteur 50 Hz à 3 paires de pôles : vitesse de synchronisme ?
Ns = 60 × 50 / 3 = 1000 tr/min.
Aller plus loin — le nombre de pôles fixe la vitesse
2, 4, 6 ou 8 pôles à 50 Hz
Dans une machine à courant alternatif, ce n'est pas un réglage qui fixe la vitesse : c'est la construction du stator. Plus on loge de pôles autour du rotor, plus le champ tournant met de temps à faire un tour complet, et plus la machine tourne lentement.
À 50 Hz, la vitesse du champ tournant se divise par le nombre de paires de pôles.
Ns = 120 × f / nombre de pôlesou, ce qui revient au même : Ns = 60 × f / nombre de paires de pôles
🧲 Calculateur — Vitesse de synchronisme et glissement
pôles
Hz
tr/min
Vitesse de synchronisme—
💡
Sur la plaque signalétique, on lit la vitesse en charge, pas celle du champ : un moteur asynchrone marqué 1 450 tr/min est une machine 4 pôles dont le champ tourne à 1 500 tr/min. L'écart, c'est le glissement. Une machine synchrone, elle, tourne exactement à la vitesse du champ : l'alternateur du site, 4 pôles à 50 Hz, tourne à 1 500 tr/min, ni plus ni moins.
⚠️
Avec un variateur, la fréquence change et la vitesse suit : le même moteur 4 pôles tourne à 750 tr/min sous 25 Hz et à 1 800 tr/min sous 60 Hz. Attention alors à la ventilation du moteur à basse vitesse, et au couple disponible.
Vérif éclair — Une pompe est marquée 980 tr/min. Combien de pôles a son moteur ?
980 tr/min est juste en dessous de 1 000 : c'est une machine 6 pôles (champ à 1 000 tr/min) avec 2 % de glissement.
4
Le moteur synchrone
Quand la vitesse doit rester rigoureusement constante
Le moteur synchrone tourne exactement à la vitesse du champ (Ns). Son rotor — soit bobiné et alimenté en courant continu (excitation), soit à aimants permanents — s'aligne sur le champ tournant du stator et le suit sans retard. D'où son nom. Contrairement à l'asynchrone, il n'y a pas de glissement : g = 0.
Le rotor (aimant N-S) suit le champ tournant du stator à la même vitesse : ils tournent ensemble, sans glissement.
La vitesse suit la même relation qu'au chapitre 3, mais elle est rigoureusement vérifiée (aucun glissement) :
N = Ns = 60 × f / pg = 0 — la vitesse ne dépend que de f et p, jamais de la charge
Avantages
Vitesse constante quelle que soit la charge, très bon rendement, facteur de puissance réglable (peut même compenser le réseau).
Contrainte
Il ne démarre pas seul branché en direct sur le réseau : on le lance via un variateur (chapitre 5) ou un dispositif de démarrage.
À retenir
C'est la même machine que l'alternateur / GTA (chapitre 8) — synchrone — mais fonctionnant en moteur au lieu de générateur.
💡
Asynchrone vs synchrone : l'asynchrone (ch. 3) est simple, robuste, bon marché mais il « glisse » (2–5 %). Le synchrone tourne pile à Ns : on le choisit quand la précision de vitesse, le rendement ou le fort couple priment (gros compresseurs, entraînements de précision, aimants permanents des variateurs récents).
Vérif éclair — Qu'est-ce qui distingue le moteur synchrone de l'asynchrone ?
Exact : pas de glissement, N = Nₛ quelle que soit la charge. L'asynchrone, lui, glisse toujours un peu.
5
Le variateur de vitesse
VSD / VFD — piloter la fréquence pour piloter la vitesse
Un variateur (VSD, ou drive) fait varier la vitesse d'un moteur en faisant varier la fréquence qu'il lui envoie. Comme Ns ∝ f, baisser la fréquence baisse la vitesse. Trois étages :
Chaîne d'un variateur : redresseur → bus continu → onduleur IGBT qui reconstruit une tension à f variable.
Pour garder un couple constant, le variateur maintient le rapport U / f constant (loi V/f). Mais le vrai gain est sur les pompes et ventilateurs : la puissance absorbée suit une loi au cube de la vitesse.
P₂ / P₁ = (N₂ / N₁)³Loi des affinités — réduire la vitesse à 80 % ne consomme plus que ≈ 51 % de la puissance
📉 Calculateur — Économie d'énergie variateur
kW
%
h
Puissance réduite—
Vérif éclair — Sur une pompe, réduire la vitesse de 100 % à 50 % ramène la puissance absorbée à environ…
(0,5)³ = 0,125 → 12,5 %. C'est toute la magie du variateur sur les charges quadratiques.
6
Distribution : HTB · HTA · TGBT
Du réseau public jusqu'aux départs basse tension
L'énergie descend en cascade de niveaux de tension. On transforme haut pour transporter (moins de pertes), puis on abaisse pour utiliser. Les seuils normalisés (NF C 18-510) :
HTB
Haute Tension B — au-dessus de 50 kV. Réseau de transport (63, 90, 225, 400 kV). Le poste source.
HTA
Haute Tension A — de 1 kV à 50 kV. Distribution interne du site (souvent 20 kV). Cellules, jeux de barres.
BT
Basse Tension — jusqu'à 1 kV (typiquement 400 V tri / 230 V mono). C'est le domaine du TGBT.
Cascade type : réseau HTB → transfo → jeu de barres HTA 20 kV → transfo → TGBT 400 V → départs moteurs. Le GTA injecte sur le jeu de barres.
🏭
À l'UVE, la vapeur produite par la combustion des déchets fait tourner le GTA (chapitre 8), qui injecte de l'électricité sur le réseau interne. Une partie alimente l'usine (auxiliaires via le TGBT), le surplus est revendu au réseau public.
Vérif éclair — Un jeu de barres à 20 kV appartient au domaine…
HTA = de 1 kV à 50 kV. 20 kV est en plein dedans → HTA.
7
TGBT & tiroirs Schneider
Tableau Général Basse Tension et départs débrochables
Le TGBT (Tableau Général Basse Tension) est le cœur de la distribution 400 V. Il reçoit l'alimentation sur un jeu de barres et la redistribue vers des dizaines de départs : moteurs, éclairage, prises, auxiliaires. Chez Schneider, les gammes de référence sont Okken, Blokset et Prisma.
Un tiroir (départ débrochable) est un module qui contient tout un départ moteur — disjoncteur/sectionneur, contacteur, relais de protection — et qui se débroche sous tension du reste du tableau. Avantage : on remplace ou consigne un départ sans couper toute la colonne. C'est la logique des tiroirs TGBT Schneider.
Colonne de TGBT à tiroirs : chaque tiroir est un départ moteur complet, débrochable indépendamment (ici le tiroir 3 est sorti pour maintenance).
⚠️
Débrocher un tiroir n'est pas anodin : c'est une consignation électrique (à tracer côté IntéliQuart). Les trois positions d'un tiroir : embroché (en service), débroché-essai (commande OK, puissance coupée), débroché (extrait). Toujours identifier le KKS du départ avant intervention.
Vérif éclair — Quel est l'intérêt principal d'un départ en tiroir débrochable ?
Exact : la disponibilité. On isole un seul départ, le reste du TGBT reste en service.
8
L'alternateur (GTA)
Transformer la vapeur en électricité
Un alternateur est une machine synchrone qui produit de l'électricité (l'inverse d'un moteur). À l'UVE, c'est le Groupe Turbo-Alternateur (GTA) : la vapeur sous pression détend dans la turbine, qui entraîne le rotor de l'alternateur. Le rotor, alimenté par l'excitation (courant continu), crée un champ magnétique tournant ; ce champ induit une tension triphasée dans le stator.
Groupe turbo-alternateur : la vapeur entraîne la turbine → le rotor excité tourne → tension triphasée 50 Hz au stator.
Point clé : pour rester à 50 Hz, la vitesse de rotation est imposée (machine synchrone). La même relation qu'au chapitre 3 s'applique : N = 60 × f / p. Un GTA bipolaire (p = 1) tourne donc à 3000 tr/min pile.
Tension
Réglée par le courant d'excitation (plus d'excitation → plus de tension).
Fréquence
Fixée par la vitesse de la turbine (régulée à 3000 tr/min pour 50 Hz).
Couplage réseau
Avant de connecter au réseau, il faut synchroniser : même tension, même fréquence, même phase.
Vérif éclair — À 50 Hz, un alternateur bipolaire (1 paire de pôles) doit tourner à…
N = 60 × 50 / 1 = 3000 tr/min.
9
Onduleur / ASI
Garantir l'alimentation des systèmes critiques
Attention au double sens du mot ! Un onduleur désigne un étage électronique qui transforme du continu (DC) en alternatif (AC) — on l'a déjà vu dans le variateur. Mais dans le langage courant, « un onduleur » = une ASI (Alimentation Sans Interruption / UPS) : le coffret qui protège la supervision et les automates d'une coupure réseau.
ASI double conversion : le réseau charge la batterie et alimente en permanence via l'onduleur. En cas de coupure, la batterie prend le relais sans interruption.
Le temps d'autonomie sur batterie est essentiel : combien de temps la supervision tient-elle si le réseau tombe ? Estimation simple :
t ≈ (C × Ubat × η) / Pcharget en heures · C = capacité batterie (Ah) · Ubat tension du parc · η rendement · P en watts
🔋 Calculateur — Autonomie ASI
Ah
V
W
—
Autonomie—
Vérif éclair — Que garantit une ASI (onduleur) sur les automates en cas de micro-coupure réseau ?
Exact : la batterie prend le relais instantanément → aucune interruption pour les systèmes critiques.
10
Supervision & automate Foxboro
Voir, piloter et enregistrer tout le procédé
Sans électronique de commande, tout ce qui précède resterait manuel. Deux niveaux se complètent :
Automate / DCS
Le cerveau temps réel. Il lit les capteurs (entrées : température, pression, niveau, courant moteur…), applique la logique et les régulations, et commande les actionneurs (sorties : vannes, moteurs, variateurs).
Supervision (SCADA/HMI)
L'interface homme-machine. Elle affiche les synoptiques, les courbes, les alarmes ; l'opérateur y agit. C'est exactement ce que fait L'Interval.
Le système Foxboro (I/A Series, aujourd'hui dans le giron Schneider Electric) est un DCS — Distributed Control System, système numérique de contrôle-commande. « Distribué » = l'intelligence est répartie sur plusieurs stations/contrôleurs reliés par un réseau redondant, plutôt que centralisée. Idéal pour un procédé continu comme une UVE.
Boucle complète : le terrain remonte ses mesures à l'automate Foxboro, qui régule et commande les actionneurs ; la supervision affiche et archive tout.
🖥️
Chaque équipement porte un identifiant KKS — par ex. 2610P520 pour une pompe. Ce code unique relie le capteur physique, l'entrée/sortie de l'automate, et l'objet affiché dans la supervision. C'est le fil rouge de tout L'Interval.
Vérif éclair — Que signifie le « D » de DCS (Foxboro) ?
DCS = Distributed Control System — le contrôle est réparti sur plusieurs stations reliées en réseau.
11
Les transformateurs
Changer de tension sans presque rien perdre
Un transformateur transfère l'énergie d'un circuit à un autre par induction magnétique, en changeant le niveau de tension. Deux bobinages (primaire N1, secondaire N2) sont couplés par un noyau ferromagnétique feuilleté. Il ne fonctionne qu'en alternatif : c'est la variation du flux qui induit la tension.
Le flux Φ créé par le primaire circule dans le noyau et induit une tension au secondaire, proportionnelle au nombre de spires.
U₂ / U₁ = N₂ / N₁ = mm = rapport de transformation · si N₂ < N₁ → abaisseur · si N₂ > N₁ → élévateur
🔁 Sélecteur — Transformateur (entrée / sortie)
Choisis les tensions : le type (abaisseur / élévateur / isolement) et les spécifications s'affichent.
V
V
A
Type—
Transfo de puissance
Poste de livraison HTA/BT (20 kV → 400 V), cœur de la distribution du site.
Élévateur
En sortie d'alternateur (GTA) pour injecter sur le réseau HT.
D'isolement
m = 1, sépare galvaniquement deux circuits (sécurité).
De mesure
TC (transformateur de courant) et TP (de tension) : ramènent HT/forts courants à des valeurs mesurables.
Autotransformateur
Un seul bobinage à prise intermédiaire : compact, mais pas d'isolement.
💡
La puissance se conserve (au rendement près, > 98 %) : U₁·I₁ ≈ U₂·I₂. Qui dit tension divisée par 2 dit courant multiplié par 2. Un transfo à vide consomme quand même un peu (pertes fer + magnétisation).
Vérif éclair — Un transfo a N₁ = 1000 spires (20 kV) et N₂ = 20 spires. Quelle tension au secondaire ?
U₂ = U₁ × N₂/N₁ = 20000 × 20/1000 = 400 V. C'est le poste HTA/BT.
12
Sections de conducteurs
Choisir le bon câble : intensité admissible & chute de tension
La section d'un conducteur (en mm², la surface de cuivre) fixe le courant qu'il peut transporter sans trop chauffer : c'est l'intensité admissible Iz. Trop de courant dans une section trop faible → échauffement → risque d'incendie. Une longue ligne provoque aussi une chute de tension qu'il faut limiter (3 % éclairage, 5 % le reste).
Plus la section augmente, plus l'intensité admissible Iz est grande (valeurs indicatives cuivre, pose courante).
ΔU = b · ρ · L · I / Sb = 2 (mono) ou √3 (tri) · ρ résistivité (cuivre ≈ 0,0225 Ω·mm²/m) · L longueur (m) · S section (mm²)
📏 Calculateur — Section, chute de tension & Iz
mm²
m
A
Chute de tension—
Vérif éclair — Un câble chauffe anormalement en charge normale. La cause la plus probable ?
Une section sous-dimensionnée → courant > Iz → échauffement. On augmente la section ou on protège au bon calibre.
Aller plus loin — jusqu'où peut-on tirer un câble ?
La longueur maximale imposée par la chute de tension
Une section suffisante pour l'échauffement ne l'est pas forcément pour la longueur. Plus le câble est long, plus la chute de tension s'accumule : au bout, le récepteur reçoit moins que prévu, un moteur peine à démarrer et un contacteur peut décoller. C'est presque toujours la chute de tension, et non l'échauffement, qui fixe la limite sur les longues liaisons.
Lmax = ΔUadm · S / (b · ρ · I)ΔUadm = chute admise en volts · b = 2 en monophasé, √3 en triphasé · ρ ≈ 0,0225 Ω·mm²/m (cuivre)
📐 Tableau — Longueur maximale d'un câble
⚠️
Ce tableau ne traite que la chute de tension. La section doit aussi tenir l'intensité admissible Iz du chapitre 12, et la protection doit être calibrée en dessous. Les cases barrées correspondent aux sections déjà trop faibles pour le courant demandé.
Pourquoi le triphasé va plus loin
À puissance égale, le triphasé 400 V transporte un courant environ 2,5 fois plus faible que le monophasé 230 V, et le coefficient b passe de 2 à √3. Pour la même section, on va donc bien plus loin.
Le piège du démarrage
Un moteur appelle 6 à 8 fois son courant nominal au démarrage direct : la chute de tension momentanée est multipliée d'autant. Un câble correct en régime établi peut empêcher le démarrage.
Que faire si c'est trop long
Augmenter la section, rapprocher le tableau de départ, ou alimenter en triphasé plutôt qu'en monophasé.
Vérif éclair — On double la longueur d'un câble sans rien changer d'autre. La chute de tension :
ΔU est proportionnelle à la longueur. Pour garder la même chute sur le double de longueur, il faut doubler la section.
13
Les fusibles
La protection la plus simple : un fil qui fond
Un fusible protège contre les surintensités : un élément calibré fond et ouvre le circuit quand le courant dépasse trop longtemps sa valeur nominale. Simple, rapide, mais à remplacer après chaque fusion.
Élément fusible noyé dans du sable qui étouffe l'arc. Les courbes gG et aM diffèrent par leur rapidité selon l'usage.
gG (gL/gG)
Usage général : protège surcharges + courts-circuits. Câbles, prises, éclairage.
aM
Accompagnement moteur : laisse passer la pointe de démarrage, ne coupe qu'au court-circuit (surcharge assurée par le relais thermique).
gPV / aR
Spécial photovoltaïque (DC) / ultra-rapide pour semi-conducteurs.
Formats
Cylindriques 10×38 · 14×51 · 22×58, à couteaux NH (00 à 4) pour les forts calibres, domestiques.
⚠️
On ne remplace jamais un fusible par un calibre supérieur ni par un « fil de fortune » : le fusible est un calibre de protection, pas un simple interrupteur. Mauvais calibre = câble non protégé.
Vérif éclair — Quel fusible pour protéger le départ d'un moteur qui a une forte pointe au démarrage ?
Le aM encaisse la pointe de démarrage ; la surcharge est gérée par le relais thermique du moteur.
14
Disjoncteurs & protections
Couper vite, et réarmer sans rien remplacer
Le disjoncteur fait le même travail que le fusible mais se réarme. Il combine deux déclencheurs : un thermique (bilame) contre les surcharges (lent) et un magnétique (bobine) contre les courts-circuits (instantané).
Thermique (surcharge, lent) + magnétique (court-circuit, instantané). Les courbes B / C / D fixent le seuil du magnétique.
Courbe B
Déclenche à 3–5 × In : lignes longues, résistif (éclairage, prises).
Courbe C
5–10 × In : usage général, petits moteurs (le plus courant).
Courbe D
10–20 × In : fortes pointes (transfos, gros moteurs).
Différentiel (DDR)
Compare I aller / I retour. Une fuite > seuil (30 mA) → coupe : c'est la protection des personnes.
Pouvoir de coupure
Courant de court-circuit max qu'il peut couper (ex. 6 kA · 10 kA) sans se détruire.
🛡️
Surcharge ≠ court-circuit ≠ défaut d'isolement. Le disjoncteur protège les câbles (thermique/magnétique) ; le différentiel protège les personnes (contact indirect). Les deux sont complémentaires — souvent réunis dans un disjoncteur différentiel.
Vérif éclair — Quel dispositif protège une personne contre l'électrocution par défaut d'isolement ?
Le différentiel 30 mA détecte la fuite de courant à la terre et coupe avant le danger.
15
Les régimes de neutre
TT · TN · IT — comment on relie neutre et masses à la terre
Le régime de neutre définit comment le neutre du transfo et les masses métalliques sont reliés à la terre. Il détermine le comportement en cas de défaut d'isolement et le type de protection. Deux lettres : la 1re = neutre (T = terre, I = isolé), la 2e = masses (T = terre, N = neutre).
TT : neutre et masses à des terres séparées. TN : masses ramenées au neutre. IT : neutre isolé (ou impédant) pour la continuité de service.
TT
Le régime du domestique (distribution publique). Défaut → coupure par différentiel.
TN-C / TN-S
Masses reliées au neutre. Un défaut devient un court-circuit → coupé par le disjoncteur. TN-C : neutre et PE confondus (PEN) ; TN-S : séparés.
IT
Neutre isolé : un 1er défaut ne coupe pas (continuité), signalé par un CPI (contrôleur permanent d'isolement). Hôpitaux, procédés critiques — courant dans notre UVE.
Vérif éclair — Quel régime maintient l'installation en service malgré un premier défaut d'isolement ?
L'IT (neutre isolé) tolère le 1er défaut, signalé par le CPI : c'est la continuité de service.
16
Le parafoudre
Écouler les surtensions avant qu'elles ne détruisent
Le parafoudre (parasurtenseur) protège les équipements contre les surtensions transitoires : coups de foudre (directs ou induits) et manœuvres réseau. Au repos il est invisible ; dès que la tension grimpe, sa varistance (MOV) devient conductrice et écoule la surtension à la terre, puis se referme.
Sous surtension, la varistance conduit et dérive l'énergie vers la terre : l'équipement en aval reste protégé.
Type 1
Contre la foudre directe (bâtiments avec paratonnerre), en tête d'installation. Forte capacité d'écoulement (onde 10/350).
Type 2
Le plus courant : protège le tableau contre les surtensions induites (onde 8/20).
Type 3
En complément, près des appareils sensibles (électronique, automates).
Déconnexion
Un parafoudre s'use : voyant d'état + protection amont (disjoncteur/fusible) obligatoire en cas de fin de vie.
Vérif éclair — Que fait un parafoudre quand une surtension arrive ?
La varistance devient conductrice le temps de la surtension, la dérive à la terre, puis se referme.
17
La consignation électrique
Travailler hors tension, en sécurité — la règle d'or
Avant toute intervention sur un ouvrage, on le consigne : une procédure stricte qui garantit qu'il est et restera hors tension pendant les travaux. Elle se retient par quatre opérations (S.C.I.V.), complétées par la mise à la terre.
La séquence S.C.I.V. : Séparer → Condamner → Identifier → Vérifier l'absence de tension. En HT, on ajoute la mise à la terre et en court-circuit.
Habilitation
Nécessaire selon le rôle : B0 (non électricien en zone), B1/B2 (exécutant/chargé de travaux), BC (chargé de consignation), BR (intervention BT). Lettre H pour la HT.
VAT
Le vérificateur d'absence de tension se teste avant ET après usage, sur chaque conducteur.
Attestation
La consignation se formalise par une attestation de consignation remise au chargé de travaux ; la déconsignation suit l'ordre inverse.
🔒
Tant que la VAT n'est pas faite, l'ouvrage est réputé sous tension. Le cadenas de condamnation ne se retire que par celui qui l'a posé. C'est la base de la sécurité électrique — aucune improvisation.
Vérif éclair — Dans quel ordre se fait la consignation ?
L'ordre est S.C.I.V. : on sépare, on condamne, on identifie, puis on vérifie l'absence de tension.
18
Les commutateurs statiques
Basculer de source sans coupure — l'électronique de puissance
Un commutateur statique (STS, Static Transfer Switch) bascule une charge d'une source normale vers une source de secours en quelques millisecondes, sans aucune pièce mécanique mobile. Le cœur : des thyristors montés tête-bêche (antiparallèle) sur chaque phase, qui conduisent ou se bloquent sur ordre de la logique de commande.
Clique sur le bouton : en cas de défaut sur la source normale, le STS bascule sur le secours en quelques ms — la charge reste alimentée sans coupure.
Sans coupure
La bascule se fait en moins d'un quart de période (~4–8 ms) : la charge ne « voit » pas la transition.
Sans usure
Aucun contact mécanique : pas d'arc, pas d'entretien, commutation quasi illimitée.
Rôle
Garantir la continuité d'alimentation des charges sensibles (automates SNCC, salle de conduite, informatique), en complément des ASI (chapitre 9).
Thyristor
Interrupteur électronique commandé : il conduit dès qu'on amorce sa gâchette et se bloque au passage du courant par zéro.
💡
À ne pas confondre : le STS commute entre deux sources ; le relais statique (SSR) commande une charge en tout-ou-rien sans contact ; l'inverseur de source motorisé fait le même travail que le STS mais mécaniquement — donc avec une brève coupure.
Vérif éclair — Pourquoi un commutateur statique bascule-t-il sans coupure perceptible ?
Les thyristors commutent en moins d'un quart de période : la charge reste alimentée sans transitoire.
19
Compensation d'énergie réactive
Relever le cos φ et alléger la facture
Les moteurs et transformateurs consomment de l'énergie réactive (Q, en var) qui ne produit aucun travail mais circule dans le réseau, augmentant le courant et les pertes. Un cos φ trop bas est pénalisé par le fournisseur. La solution : des batteries de condensateurs qui fournissent ce réactif localement, au plus près des charges.
Le condensateur fournit Qc : la puissance réactive appelée au réseau chute, S diminue et le cos φ se rapproche de 1.
Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂)P puissance active (kW) · φ₁ angle actuel · φ₂ angle visé (cos φ cible, souvent 0,95)
🔋 Calculateur — Batterie de condensateurs
kW
Puissance réactive à installer—
Fixe
Un gradin permanent : pour une charge stable (transfo, gros moteur constant).
Automatique
Plusieurs gradins enclenchés par un régulateur varmétrique selon le besoin réel.
Avec selfs
Condensateurs + selfs anti-harmoniques quand le réseau est pollué (variateurs) — sinon risque de résonance.
Vérif éclair — À quoi sert une batterie de condensateurs ?
Elle fournit Qc près des charges : moins de réactif appelé au réseau, cos φ relevé, pénalités évitées.
20
Le démarrage des moteurs
Maîtriser la pointe de courant au lancement
Au démarrage, un moteur asynchrone appelle 5 à 8 fois son courant nominal. Sur les grosses puissances, cette pointe fait chuter la tension et fatigue le réseau. Plusieurs procédés la limitent.
Allure du courant de démarrage : le direct est brutal, l'étoile-triangle divise la pointe par ~3, le démarreur progressif/variateur la lisse.
Direct
Simple et économique, réservé aux petites puissances. Pointe et à-coup de couple maximaux.
Étoile-triangle
Démarrage en étoile (tension réduite) puis passage en triangle : courant et couple divisés par ~3. Trois contacteurs (KM1, KM2, KM3).
Démarreur progressif
Soft-starter à thyristors : monte la tension en rampe, démarrage doux, sans à-coup.
Variateur
Contrôle total vitesse + couple (chapitre 5), idéal si la vitesse doit aussi être réglée.
Vérif éclair — Le démarrage étoile-triangle sert à :
En étoile, la tension aux enroulements est réduite : courant et couple de démarrage divisés par ~3.
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Couplages & démarrage étoile-triangle
Étoile (Y) · triangle (Δ) · tensions simple et composée
En triphasé, il existe deux tensions : la tension simple V (entre une phase et le neutre, 230 V) et la tension composée U (entre deux phases, 400 V). Elles sont liées par le fameux √3. La façon de relier les trois enroulements d'un moteur — en étoile ou en triangle — décide de la tension que voit chaque bobinage.
U = √3 × V400 V ≈ 1,732 × 230 V · U = tension composée (phase-phase) · V = tension simple (phase-neutre)
En étoile, une extrémité de chaque enroulement est reliée au point neutre : il ne voit que la tension simple (230 V). En triangle, les enroulements sont en boucle et voient la tension composée (400 V).
Étoile (Y)
Extrémités communes au neutre. Chaque enroulement voit V = 230 V. Moins de courant, moins de couple.
Triangle (Δ)
Enroulements en boucle. Chaque enroulement voit U = 400 V. Pleine puissance.
Plaque à bornes
Six bornes (U1 V1 W1 / U2 V2 W2) et des barrettes : leur position choisit Y ou Δ.
Plaque signalétique
Un moteur 230/400 V se couple en triangle sur du 230 V, en étoile sur du 400 V (la plus petite tension = triangle).
Le démarrage étoile-triangle
L'idée : démarrer en étoile (tension réduite → pointe de courant et couple divisés par 3), puis, une fois le moteur lancé, basculer en triangle pour la pleine puissance. Trois contacteurs orchestrent la séquence.
KM1 alimente la ligne. On démarre avec KM3 (étoile), puis après une temporisation on ouvre KM3 et on ferme KM2 (triangle) : le moteur passe à pleine puissance.
💡
Pourquoi ÷3 ? En étoile, chaque enroulement reçoit V = U/√3, donc un courant √3 fois plus faible… et comme le courant de ligne est lui-même √3 fois plus faible qu'en triangle, la pointe totale est divisée par (√3)² = 3. Le couple de démarrage est réduit d'autant : réservé aux démarrages à vide ou peu chargés.
Vérif éclair — En couplage étoile, quelle tension voit chaque enroulement d'un moteur sur du 400 V ?
En étoile, l'enroulement est entre phase et neutre : il voit V = U/√3 = 230 V. D'où la pointe réduite au démarrage.
Aller plus loin — le même récepteur, deux tensions
Pourquoi trois résistances identiques se câblent tantôt en Y, tantôt en Δ
Trois résistances de réchauffage, trois enroulements de moteur : le récepteur triphasé est toujours fait de trois éléments identiques. Ce qui change, c'est la façon de les relier — et donc la tension que chaque élément voit réellement.
Mêmes trois éléments 230 V : en triangle sur un réseau 230 V, en étoile sur un réseau 400 V. Dans les deux cas chaque élément travaille sous 230 V.
Uélément = Uréseau (Δ) · Uélément = Uréseau / √3 (Y)Pour un même récepteur sur un même réseau : Ptriangle = 3 × Pétoile
⚠️
Se tromper de couplage n'est pas anodin. Des éléments 230 V câblés en triangle sur 400 V reçoivent 400 V : la puissance est multipliée par 3 et ils grillent. À l'inverse, en étoile sur 230 V, chaque élément ne voit que 133 V : la puissance tombe au tiers et le réchauffage ne monte jamais en température.
🔺 Calculateur — Étoile / triangle
V
Ω
Puissance totale—
Plaque à bornes d'un moteur
Un moteur marqué 230/400 V se câble en triangle sous 230 V et en étoile sous 400 V. Les barrettes de la plaque à bornes font le couplage : trois barrettes en travers = étoile, trois barrettes dans le sens de la longueur = triangle.
Sur le site
Réchauffages d'air, traçages, corps de chauffe de bâches : avant tout remplacement d'élément, on vérifie la tension marquée sur l'élément et le couplage du bornier.
Vérif éclair — Trois résistances marquées 230 V sur un réseau 400 V triphasé : quel couplage ?
En étoile, chaque élément ne voit que 400/√3 = 230 V, sa tension nominale. En triangle il verrait 400 V et grillerait.
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Harmoniques & CEM
Quand le courant n'est plus une belle sinusoïde
Les charges non-linéaires (variateurs, redresseurs, alimentations à découpage) appellent un courant déformé. Cette déformation se décompose en harmoniques (multiples de 50 Hz : rang 3, 5, 7…). Elles échauffent les câbles, le neutre et les transformateurs, et font déclencher les protections. On mesure la pollution par le THD (taux de distorsion).
Une onde déformée = fondamental (H1) + harmoniques (H3, H5, H7…). Le THD chiffre leur importance relative.
Effets
Échauffement du neutre (rang 3 s'y additionnent), des transfos et moteurs ; déclenchements intempestifs ; vieillissement.
Selfs de ligne
En amont des variateurs, elles lissent le courant et réduisent les harmoniques.
Filtres passifs
Accordés sur un rang (5 ou 7) pour le piéger.
Filtres actifs
Injectent en temps réel le « contre-courant » qui annule les harmoniques.
Vérif éclair — Quelle charge génère surtout des harmoniques ?
Les charges non-linéaires (variateurs, redresseurs) hachent le courant et créent les harmoniques.
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Instrumentation & mesure
Du capteur à l'automate : la boucle 4-20 mA
Pour piloter le procédé, on mesure température, pression, débit, niveau. Le capteur transforme la grandeur physique en signal électrique, mis en forme par un transmetteur qui l'envoie à l'automate sous forme d'une boucle de courant 4-20 mA — le standard industriel, robuste aux perturbations.
Capteur → transmetteur → boucle 4-20 mA → automate. Le « 4 mA » de départ permet de détecter une coupure de fil (0 mA = défaut).
PT100
Sonde de température : sa résistance vaut 100 Ω à 0 °C et augmente avec la température.
Thermocouple
Deux métaux soudés créent une tension proportionnelle à la température (hautes températures, fours).
4-20 mA
Signal en courant (pas en tension) : insensible à la longueur de câble et aux parasites.
Transmetteur
Convertit et « range » la mesure (échelle), parfois avec protocole HART superposé.
Vérif éclair — Dans une boucle 4-20 mA, que signifie un courant de 0 mA ?
La mesure va de 4 (0 %) à 20 mA (100 %) : 0 mA = fil coupé, ce qui rend le défaut détectable.
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Alimentation continue de commande
Le courant continu secouru : 48 V · 110 V · 127 V
Les circuits de commande et de protection ne doivent jamais s'éteindre, même en cas de coupure du réseau. On les alimente en courant continu secouru : un chargeur-redresseur maintient une batterie chargée, et cette batterie prend le relais instantanément si l'alternatif disparaît.
Le chargeur alimente la commande ET maintient la batterie chargée. À la coupure du réseau, la batterie fournit le continu sans interruption.
Pourquoi le continu ?
Une batterie stocke naturellement du continu : secours immédiat, indépendant du réseau AC.
Tensions
48 V (télécom, automatismes), 110 / 127 V DC (commande des disjoncteurs HT, protections).
Autonomie
Dimensionnée pour tenir le temps d'un secours (groupe) ou d'une manœuvre de sécurité.
Surveillance
Contrôle permanent de l'isolement et de l'état de charge.
Vérif éclair — Pourquoi la commande/protection est-elle alimentée en continu secouru ?
La batterie prend le relais instantanément : la commande et les protections ne s'éteignent jamais.
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Groupes électrogènes de secours
La source de remplacement quand le réseau tombe
Quand le réseau disparaît durablement, un groupe électrogène (moteur diesel + alternateur) prend le relais. Il démarre automatiquement à la détection de la coupure, monte en régime, puis alimente les circuits secourus via un inverseur de source.
Diesel → alternateur → inverseur de source → jeu de barres secouru. Séquence : coupure détectée → démarrage → montée en régime → basculement.
Démarrage auto
Sur perte du réseau, l'automate lance le diesel ; en général alimenté en quelques dizaines de secondes.
Complément de l'ASI
L'ASI (chapitre 9) tient le « trou » pendant que le groupe démarre ; le groupe prend ensuite le relais sur la durée.
Inverseur
Empêche le couplage accidentel réseau ↔ groupe (verrouillage). Retour au réseau à son rétablissement.
Essais
Essais périodiques en charge indispensables pour garantir la disponibilité.
Vérif éclair — Comment se répartissent ASI et groupe électrogène ?
L'ASI assure la continuité immédiate ; le groupe, plus lent à démarrer, tient ensuite dans la durée.
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Lire un schéma unifilaire
Une ligne pour trois phases · les symboles normalisés
Le schéma unifilaire représente une installation triphasée par un seul trait (une ligne = les 3 phases), pour la lisibilité. Chaque appareil a son symbole normalisé. C'est le plan de référence pour comprendre la distribution et manœuvrer.
Un unifilaire type : arrivée HTA → sectionneur → disjoncteur → transfo → jeu de barres BT → départs (moteurs M, éclairage).
Sectionneur
Assure la coupure visible et le sectionnement (pas de coupure en charge).
Disjoncteur
Symbole carré : coupe en charge et sur défaut.
Transfo
Deux cercles entrelacés = les deux enroulements.
Moteur
Cercle avec « M » ; « G » pour un générateur.
Vérif éclair — Sur un schéma unifilaire, un seul trait représente :
Par convention, une ligne de l'unifilaire figure les trois phases à la fois, pour alléger le plan.
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Les habilitations électriques
Qui a le droit de faire quoi — le symbole B/H
L'habilitation est la reconnaissance, par l'employeur, qu'une personne est capable d'accomplir en sécurité des tâches électriques précises. Elle se code par des lettres et chiffres : la 1re lettre = domaine de tension (B = basse tension, H = haute tension).
Le symbole d'habilitation combine domaine (B/H), rôle (0 exécutant non-élec., 1/2 exécutant/chargé) et attributions (C, R, V, E).
Indice 0
Non-électricien travaillant en zone électrique (ex. maintenance mécanique).
Indice 1 / 2
Exécutant / chargé de travaux électriciens.
BC
Chargé de consignation : réalise la consignation (chapitre 17).
BR
Intervention BT : dépannage, mesures, raccordements en BT.
Recyclage
Formation + habilitation à réactualiser périodiquement (≈ 3 ans).
Vérif éclair — Dans une habilitation, que signifie la lettre « B » ?
La 1re lettre code le domaine : B = basse tension, H = haute tension.
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Mise à la terre & équipotentialité
Écouler les défauts, mettre tout au même potentiel
La mise à la terre relie les masses métalliques à la terre pour écouler les courants de défaut et permettre aux protections de couper. La liaison équipotentielle relie entre elles toutes les masses et éléments conducteurs pour qu'ils soient au même potentiel : pas de différence de tension dangereuse au toucher.
Toutes les masses sont reliées à une barrette équipotentielle, elle-même raccordée à la prise de terre : même potentiel partout, défauts écoulés.
Prise de terre
Piquet(s) ou boucle à fond de fouille ; on vise une résistance de terre faible (quelques ohms à dizaines d'ohms selon le régime).
Conducteur PE
Le fil vert/jaune qui relie chaque masse à la terre.
Équipotentialité
Relie masses et éléments conducteurs (tuyaux, structures) : supprime les différences de potentiel dangereuses.
Mesure
La résistance de terre se mesure (telluromètre) et se vérifie périodiquement.
Vérif éclair — À quoi sert la liaison équipotentielle ?
En reliant les masses entre elles, elle supprime les différences de potentiel : pas de tension dangereuse au toucher.
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Bonus de Jean-Luc Antoine
Le va-et-vient · commander une lampe depuis deux endroits · les fils navette
Le va-et-vient permet d'allumer/éteindre un même point lumineux depuis deux interrupteurs (haut/bas d'escalier, deux portes d'une pièce). Le secret : deux fils navette qui relient les deux interrupteurs entre eux. Chaque interrupteur bascule le contact d'une navette à l'autre — d'où l'effet « peu importe l'état de l'autre, je peux inverser ».
Clique sur inter 1 et inter 2 : la lampe s’allume quand les deux lames pointent sur la même navette (circuit fermé).
Fil navette
Les deux fils qui relient les bornes des deux inters. Basculer un inter change la navette active.
Logique
La lampe s'allume quand les deux inters pointent vers la même navette ; elle s'éteint dès qu'un des deux bascule.
Plus de 2 points ?
On insère un permutateur (télérupteur au-delà) entre les deux va-et-vient.
Schéma-quiz — Dans un va-et-vient, à quoi servent les deux fils navette entre les interrupteurs ?
Les navettes relient les deux inters : chacun choisit la navette active, ce qui permet de commander la lampe des deux côtés.
Schéma-quiz — Les deux inters pointent vers la navette 1. Que se passe-t-il si on bascule l'inter 2 sur la navette 2 ?
Le circuit est rompu : les inters ne pointent plus sur la même navette → la lampe s'éteint.
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Quiz final
10 questions tirées au hasard — relance un nouveau tirage à volonté