Fonction Distribuer – Distribuer l’énergie électrique

1) Objet de la fonction « Distribuer l’énergie électrique »

Acheminer l’énergie depuis la source (réseau/convertisseur/stockage) jusqu’aux récepteurs (moteurs, variateurs, automatismes) en assurant : continuité de service, sécurité des personnes, protection des biens, qualité de l’énergie.

Chaîne type : Source (HTA/BT ou onduleur) → Tableau général → Tableaux divisionnaires → Lignes/Canalisations → Protections (MCB/MCCB, fusibles, DDR/RCD) → Récepteurs.

⚠️ Les prescriptions dépendent des normes locales (p. ex. IEC/CEI 60364, NFC 15-100). Toujours vérifier la documentation fabricant et la réglementation en vigueur.

2) Rappels & grandeurs utiles

Tension nominale \(U_n\) (230/400 V AC), courant \(I\), puissance \(P\), facteur de puissance \(\cos\varphi\).
Schémas de liaison à la terre : TN-S, TN-C, TT, IT (impacts sur protection des personnes).
Chute de tension \(\Delta U\) (objectif typique : ≤ \(3\%\) éclairage, ≤ \(5\%\) autres charges).
Courant de court-circuit \(I_k\) (prospectif) et pouvoir de coupure \(I_\mathrm{cu}/I_\mathrm{cn}\) des disjoncteurs.

Référence rapide : \(I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,U_n\,\cos\varphi}\) (triphasé) ; \(\Delta U \approx \sqrt{3}\,I\,L\,(R\cos\varphi + X\sin\varphi)\) (triphasé, en volts).

3) Protections & sélectivité

3.1 Disjoncteurs & fusibles

Thermique (surcharge) + magnétique (court-circuit). Courbes B/C/D (seuil magnétique environ 3–5/5–10/10–20×In).
Pouvoir de coupure \(I_\mathrm{cu}\) (ou \(I_\mathrm{cn}\)) ≥ \(I_k\) au point d’installation.
Fusibles gG/aM : très bonne tenue au court-circuit, utilisés en amont de variateurs/moteurs.

3.2 DDR / RCD (protection des personnes)

Haute sensibilité \(30\,\mathrm{mA}\) pour prises/locaux humides ; moyenne/haute (100–300 mA) pour protection incendie.
Types AC/A/F/B selon formes d’onde des défauts (charges électroniques → type A/F/B).

3.3 Sélectivité

Coordonner seuils/délais pour que seul l’appareil amont immédiat déclenche. Utiliser les courbes temps-courant fabricants et/ou des fusibles en tête + disjoncteurs en aval.

4) Conducteurs & canalisations

Matériaux : Cuivre (ρ≈\(1{,}724\times10^{-8}\,\Omega\cdot m\)), Aluminium (ρ≈\(2{,}826\times10^{-8}\,\Omega\cdot m\)).
Sections usuelles (Cu) : 1,5–2,5–4–6–10–16–25–35… mm² (voir tableaux fabricants pour l’Iz admissible).
Réactance linéique \(X'\) basse tension ≈ \(0{,}08\) mΩ/m (ordre de grandeur) suivant pose.
Couleurs (IEC) : PE vert/jaune ; Neutre bleu clair ; Phases noir/marron/gris (vérifier norme locale).

Chute de tension (approx.) — triphasé : \[ \Delta U \approx \sqrt{3}\, I\, L\, (R' \cos\varphi + X' \sin\varphi) \] où \(R'=\rho/S\) (Ω/m), \(X'\) (Ω/m), \(L\) (m). En monophasé : multiplier par \(2L\) au lieu de \(\sqrt{3}L\).

5) Simulateur A — Chute de tension (monophasé / triphasé)

Système — Tension \(U_n\) — Matériau — Longueur L 50 m

5152300

Courant I 40 A

1100200

cos φ 0.90

0.50.751.0

Section S 10 mm²

1.54895

Réactance \(X'\) 0.08 mΩ·m⁻¹

0.020.110.20

R' (Ω/m)	X' (Ω/m)	ΔU (V)	ΔU (%)	Recommandation
—	—	—	—	—

Cible typique : **≤ 3 %** pour l’éclairage, **≤ 5 %** pour autres usages. Ajuster la section, réduire la longueur, améliorer \(\cos\varphi\).

6) Simulateur B — Courant de court-circuit en bout de ligne (approx.)

Estimation pédagogique du \(I_k\) triphasé symétrique en extrémité de départ, à partir du **transformateur** et de la **ligne**. Toujours confirmer avec un calcul détaillé / logiciel et les données fabricants.

S_tr 250 kVA

508251600

u_k 6 %

35.58

U_n — Longueur L 30 m

1100200

Section S 16 mm²

45095

Matériau — X' ligne 0.08 mΩ·m⁻¹

0.020.110.20

Sk" au transfo (MVA)	I_k,transfo (kA)	Z_tr (mΩ)	Z_ligne (mΩ)	I_{k, bout de ligne} (kA)
—	—	—	—	—

Choisir \(I_\mathrm{cu}/I_\mathrm{cn}\) du disjoncteur **≥** \(I_k\) prospectif au point de pose. Vérifier aussi la **tenue thermique** des conducteurs et la **sélectivité** amont/aval.

7) Qualité de l’énergie & CEM

Cos φ et harmoniques : varier compensation (batteries de condensateurs, filtres), choisir variateurs avec filtres actifs si besoin.
Chutes de tension transitoires : tenir compte des appels de courant (moteurs, démarreurs, soft-start).
CEM : chemins de retour, plans de masse, séparation puissance/commande, filtrage EMI, blindage des câbles moteurs.

8) Tableaux « rappel » (indicatifs)

Section Cu (mm²)	Courant admissible Iz typique*	Usage courant
1,5	~15 A	Éclairage
2,5	~20 A	Prises / petits moteurs
4	~25–32 A	Circuit puissance léger
6	~32–40 A	Petits départs moteurs
10	~50–65 A	Alimentation tableau
16	~70–90 A	Départs plus chargés

*Valeurs **indicatives** en pose courante. Toujours utiliser les **tableaux fabricants** (méthode de pose, température, groupement, etc.).

9) Exemples guidés

Ex 1 — Chute de tension : départ 3P, 400 V, 40 A, L=50 m, S=10 mm² Cu, \( \cos\varphi=0{,}9\), \(X'≈0{,}08\) mΩ/m.

\(R'=\rho/S=1{,}724\cdot10^{-8}/(10\cdot10^{-6})=1{,}724\cdot10^{-3}\,\Omega/m\).
\(\Delta U\approx \sqrt{3}\cdot40\cdot50\cdot(1{,}724\text{m}\Omega\cdot0{,}9+0{,}08\text{m}\Omega\cdot0{,}435)\approx 10{,}3\) V → \(2{,}6\%\).

Ex 2 — Ik bout de ligne : transfo 250 kVA, \(u_k=6\%\), 400 V ; ligne 30 m, 16 mm² Cu, \(X'≈0{,}08\) mΩ/m.

Sk" ≈ \(250\cdot(100/6)=4{,}17\) MVA ; \(I_{k,tr}=Sk"/(\sqrt{3}U)\approx 6{,}0\) kA.
\(Z_{tr}=U^2/Sk" \approx 0{,}038\,\Omega=38\,\text{m}\Omega\). \(R'≈1{,}724\text{m}\Omega/m\); \(Z_{ligne}≈\sqrt{(1{,}724\cdot30)^2+(0{,}08\cdot30)^2}\approx 51{,}9\,\text{m}\Omega\).
\(Z_{tot}\approx 90\,\text{m}\Omega\) ⇒ \(I_k≈U/(\sqrt{3}Z_{tot})≈400/(1{,}732\cdot0{,}09)\approx 2{,}56\) kA.

10) Exercices (12) avec solutions

1 — Courant nominal d’un moteur

Moteur 11 kW, 400 V, \(\cos\varphi=0{,}85\), \(\eta=0{,}9\). \(I\) ?

\(I=\dfrac{P}{\sqrt{3}U\eta\cos\varphi}\approx 11{,}000/(1{,}732\cdot400\cdot0{,}9\cdot0{,}85)\approx 20{,}9\) A.

2 — Choix courbe disjoncteur

Moteur 20 A : courbe B, C ou D ?

Courbe C (appels 5–7×In) adaptée aux charges inductives standard ; D pour forts appels.

3 — Chute de tension

3P, 32 A, 60 m, Cu 10 mm², \(\cos\varphi=0{,}9\). ΔU% ?

Environ \(≈ 2{,}1\%\) (méthode comme l’exemple 1).

4 — Pouvoir de coupure

Ik prospectif 6 kA au tableau divisionnaire. \(I_\mathrm{cu}\) mini ?

\(\ge 6\) kA (marge recommandée 10–20 %).

5 — DDR

Quel type de DDR pour variateur de vitesse ?

Type A ou F (défauts DC pulsants/fréquences), voire B pour composante DC lisse.

6 — Section minimale

Départ 25 A continu en Cu. Section indicative ?

≈ 4 mm² (pose courante). Confirmer sur tableaux fabricants et correction thermique.

7 — Cos φ

Passer de 0,75 à 0,95 : effet sur I ?

Courant diminue \(\propto 1/\cos\varphi\) → environ −21 %.

8 — Sélectivité

Pourquoi caler le magnétique aval **au-dessus** du magnétique amont est une erreur ?

En court-circuit, l’amont déclenche avant l’aval → perte de sélectivité (black-out inutile).

9 — Température d’ambiance

Ambiance 50 °C → impact sur Iz ?

Iz diminue (coefficients de réduction). Voir abaques fabricants.

10 — Long départ

Si ΔU dépasse 5 %, 2 leviers ?

Augmenter la section / réduire L ; améliorer cos φ ; éventuellement relever U en amont si admissible.

11 — TT vs TN

Pourquoi DDR obligatoire en schéma TT ?

Impédance de terre élevée → le courant de défaut peut être trop faible pour déclencher un disjoncteur.

12 — Mise à la terre

Deux bonnes pratiques pour PE ?

Continuité (pas de coupure), sections adaptées, connexions protégées contre corrosion.

11) Récapitulatif

Dimensionner conducteurs par **Iz** (tableaux) + **ΔU** + **échauffement** + **courant de court-circuit**.
Protections : MCB/MCCB/fusibles + DDR (30 mA pour personnes), **Icu ≥ Ik** et sélectivité.
Qualité : cos φ, harmoniques, CEM, appels de courant — prévoir compensation/filtrage/démarrage progressif.
Toujours valider avec normes/fabricants & dossier technique.