Tableaux et armoires
par
Roland AUBER
Secrétaire général honoraire de l’Association internationale
des entreprises d’équipement électrique (AIE)
1.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Prescriptions générales..........................................................................
Ensembles de série (ES)..............................................................................
Équipement électrique des machines........................................................
Règles des installations électriques ...........................................................
Conception des ensembles.........................................................................
Cas particuliers ............................................................................................
2.
2.1
2.2
2.3
2.4
Enveloppes.................................................................................................
Protection contre les chocs électriques .....................................................
Protection contre les influences externes..................................................
Fermetures ...................................................................................................
Marques et plaques signalétiques .............................................................
—
—
—
—
—
4
4
6
7
7
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Choix et disposition de l’appareillage ...............................................
Choix de l’appareillage................................................................................
Disposition de l’appareillage ......................................................................
Passages de service ou d’entretien............................................................
Prescriptions particulières à certains appareillages .................................
Protection contre les contacts indirects.....................................................
—
—
—
—
—
—
7
7
7
8
8
11
4.
4.1
4.2
4.3
4.4
Câblage .......................................................................................................
Schémas .......................................................................................................
Courants admissibles ..................................................................................
Montage .......................................................................................................
Repérages.....................................................................................................
—
—
—
—
—
14
14
14
17
19
5.
5.1
5.2
Échauffements..........................................................................................
Limites ..........................................................................................................
Méthodes d’évaluation................................................................................
—
—
—
20
20
20
6.
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
Vérifications et essais ............................................................................
Ensembles de série (ES)..............................................................................
Ensembles dérivés de série (EDS)..............................................................
Machines ......................................................................................................
Installations ..................................................................................................
Documentation ............................................................................................
—
—
—
—
—
—
22
23
23
23
23
23
Pour en savoir plus...........................................................................................
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3
—
4
—
4
Doc. D 5 160
u’il s’agisse d’installations électriques ou d’équipements associés à des
machines ou à des processus industriels, des plus simples aux plus
complexes, on regroupe en des endroits déterminés tout ou partie de certains
appareillages destinés à des fonctions particulières telles que répartition de
l’énergie, protections de toutes sortes, mesures, mises en marche ou arrêt, automatismes, etc., ne laissant à la disposition des utilisateurs ou des opérateurs
que des dispositifs de commande locale judicieusement disposés.
Ces ensembles d’appareillage, souvent appelés, suivant leur présentation,
tableaux, armoires, coffrets, etc., doivent répondre à un certain nombre de règles
(réglementations, normes, cahiers des charges, etc.), qui répondent, chacune,
à des objectifs précis.
Elles ne peuvent être exhaustives, ni reprendre ce que l’on dénomme les règles
de l’art, formulation imprécise qui recouvre l’ensemble des connaissances
acquises par l’expérience ou tirées de l’application des théories et de la physique.
On a essayé, ici, d’en regrouper l’essentiel, renvoyant, pour plus de détails,
aux textes cités en documentation.
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8 - 1997
Q
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−1
TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Le concepteur et, parfois, l’installateur ou l’utilisateur doivent répondre à
certaines questions dont découlent les réalisations ; en leur absence, des paramètres ne peuvent qu’être fixés a priori, ce qui, à terme, peut devenir gênant ;
il faut préciser notamment :
— la (ou les) réglementation(s) de rattachement ;
— la (ou les) application(s) envisagée(s) ;
— les conditions d’environnement ;
— les conditions d’utilisation (puissance de court-circuit en amont, fréquence
des manœuvres...) ;
— les dispositions à prendre pour la maintenance (accessibilité, débrochages,
repérages, plans et schémas, listing des borniers, notices, libellé des
indications...).
Le secteur électrotechnique est l’un des plus réglementés et fait l’objet de très
nombreuses normes. Les réglementations nationales existantes ne s’effaceront
ou ne seront harmonisées que lentement ; toutefois, les directives européennes,
transposées en droit français, entrent en vigueur dès leur publication et modifient,
complètent ou s’ajoutent aux règlements.
La normalisation se fait essentiellement au niveau international, CEI au plan
mondial, avec reprise par le CENELEC pour l’Europe, les modifications suivant
les spécificités européennes ou les dérivations nationales acceptées restant assez
limitées.
À ce jour, on peut penser que, tant pour les directives que pour les normes,
un grand chemin a déjà été fait, sous réserve des mises à jour et des additifs
nécessités par l’évolution technologique, économique ou sociale.
Dans cet article, on s’est limité aux ensembles indépendants, destinés à la
distribution de l’énergie électrique, aux protections électriques des circuits et
des utilisateurs, aux fonctions de coupure, de commande, de contrôle, parfois
de protection des appareils d’utilisation, sans aborder certaines applications
particulières telles que les équipements de machines, les automatismes, etc.,
pour lesquelles certaines prescriptions seront toutefois évoquées, dans la
mesure où elles sont susceptibles de s’appliquer d’une façon générale.
Les règles générales de conception et de réalisation des ensembles d’appareillages électriques à basse tension, c’est-à-dire dont la tension de service
n’excède pas 1 000 V en courant alternatif, 1 500 V en courant continu, et dont
la fréquence ne dépasse pas 200 Hz sont étudiés ici. La désignation abrégée
d’ensemble couvre de nombreuses variantes de présentation et de réalisation.
1. Prescriptions générales
Cela n’exclut pas certaines opérations d’assemblage, qui peuvent
être faites en dehors de l’usine du constructeur (par suite de nécessités telles que transport ou production, par exemple).
En raison de la multiplicité des documents de référence, il importe
grandement, dans le cas d’une fourniture donnée, de bien situer un
ensemble, pour éviter toute contestation, demande indue, voire litige
ultérieur.
Les spécifications à appliquer peuvent résulter de l’une des
normes citées en [Doc. D 5 160] seule ou d’une combinaison de
celles-ci.
En outre, les principaux termes utilisés dans cet article sont définis
dans la norme NF EN 60439-1 et sont répertoriés en encadré.
Les ensembles conformes à un type établi ont subi un certain
nombre d’essais permettant d’assurer que les différentes variantes
possibles restent bien dans le cadre du type, dont les principaux,
dits essais de type, sont répertoriés au paragraphe 6.1.
Tous les ensembles subissent des essais individuels, tels que :
— essai de fonctionnement électrique ;
— essai diélectrique ;
— vérification des mesures de protection et de la continuité des
circuits de protection.
Il faut noter que la norme NF C 63 421 a introduit une variante aux
ES, ce sont les ensembles dérivés de série (EDS) dont certains
éléments seulement répondent à la norme de base (enveloppes, jeux
de barres, distributeurs et plaques à bornes, appareillage encliquetable sur rails, etc.) et ont subi les essais de type, les autres y étant
non soumis, mais dérivés des précédents par le calcul ou l’extrapolation.
1.1 Ensembles de série (ES)
Antérieurement appelés ensembles montés en usine (EMU), les
ES sont conformes à un type ou à un système établi, sans s’en écarter
d’une manière qui influerait notablement sur les performances, par
rapport à celles d’un ensemble type qui a été vérifié conformément
aux dispositions de la norme citée.
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Pour ces EDS, éventuellement non construits en usine, quelques
essais ne peuvent être effectués et sont remplacés par diverses
autres mesures, combinées éventuellement avec les vérifications
dimensionnelles tirées de la norme NF C 15 100 pour les éléments
non conformes à un type, ou montés sur chantier ou en atelier :
— essais diélectriques par des mesures de résistance
d’isolement ;
— essais d’échauffement par des calculs basés sur les pertes par
effet Joule ; une méthode est proposée par le rapport CEI 890 (en
bibliographie) ;
— fiabilité de tenue aux courts-circuits assurée soit par l’emploi
de jeux de barres déjà essayés au titre des ES, soit par des calculs
simplifiés, soit encore par la similitude avec des moyens et procédés
ayant fait leurs preuves.
1.2 Équipement électrique des machines
Antérieurement dénommés machines industrielles, les machines
ont des équipements conformes à la norme NF C 79 130, qui
s’applique aux systèmes électriques et électroniques des machines,
y compris les machines mobiles portables à la main ainsi qu’aux
groupes de machines fonctionnant ensemble d’une manière coordonnée, mais excluant les aspects de niveau plus élevé des systèmes
(par exemple, les communications entre systèmes).
Des prescriptions complémentaires et spéciales, normatives ou
réglementaires, doivent également être appliquées pour l’équipement des machines suivantes :
— machines utilisées à l’air libre (par exemple, à l’extérieur des
bâtiments ou autres structures de protection) ;
— machines qui utilisent, préparent ou produisent des matières
explosives (par exemple, peinture ou sciure) ;
— machines utilisées dans les mines ;
— machines qui présentent des dangers particuliers lors de la
mise en œuvre de certains matériaux (magnésium...) ;
— machines qui sont des machines, unités ou systèmes de
couture (norme particulière).
En sont exclus les circuits de puissance où l’énergie électrique est
directement utilisée comme outil de travail (soudage, érosion électrique, électrochimie, etc.).
La norme citée fait certains choix des diverses solutions technologiques, degrés de protection IP recommandés, caractéristiques des
dispositifs de signalisation, repérages et sections des conducteurs
de la filerie intérieure (§ 3 et 4).
1.3 Règles des installations électriques
L’utilisation des ES et des EDS a tendance à se généraliser pour
diverses raisons (techniques, économiques, études, simplification,
etc.) ; toutefois, nombre de cas particuliers n’y trouvent pas
nécessairement leur solution.
Par ailleurs, bien des réalisateurs (installateurs notamment) ont
recours à des montages individuels, en atelier ou sur chantier ; dans
ce cas, les ensembles qui ne seraient pas construits suivant l’une
des normes précédentes peuvent être établis selon les prescriptions
énoncées à la section 558 de la norme NF C 15 100.
On reprend, à cet effet, des règles d’installation courantes,
appliquées à ce cas particulier.
On y fixe notamment les distances à respecter entre les parties
actives nues de polarités différentes ou entre ces parties et d’autres
parties conductrices.
En ce qui concerne les câblages, les règles du chapitre 52 de la
même norme s’appliquent.
TABLEAUX ET ARMOIRES
Terminologie
Ensemble de série (ES)(*)
Ensemble conforme à un type ou à un système établi sans s’en
écarter d’une manière qui pourrait influer notablement sur les
performances par rapport à celles d’un ensemble type pour
lequel elles ont été vérifiées.
Ensemble dérivé de série (EDS)(*)
Ensemble pouvant contenir des dispositions vérifiées par des
essais et d’autres qui ne l’ont pas été, mais dérivent des précédentes, par exemple, par le calcul.
Unité fonctionnelle(*)
Partie d’un ensemble comprenant tous les éléments mécaniques et électriques qui concourent à l’exécution d’une fonction.
Platine(*)
Support plan sur lequel sont montés divers constituants ; cette
platine peut être incorporée dans l’un des éléments suivants.
Cadre(*)
Structure ouverte, généralement constituée par des profilés
assemblés, d’épaisseur limitée, supportant divers constituants.
Châssis(*)
Structure développée dans les 3 dimensions, généralement
constituée par des profilés, soit placée dans une enveloppe, soit
pour appui au sol, au mur ou les deux, supportant divers
constituants.
Coffret(*)
Enveloppe close, prévue pour être montée sur un plan vertical
(mur par exemple) ; sa plus grande dimension est, en général,
de l’ordre de un mètre.
Armoire(*)
Enveloppe close, prévue pour reposer au sol ou être fixée à un
mur, de dimensions supérieures à celles d’un coffret.
Tableau
Ensemble formé d’un châssis, avec une face avant constituant
une protection continue contre les contacts directs ; des parties
actives peuvent être accessibles par les autres faces, qui peuvent
aussi être fermées à l’origine, constituées par des éléments du
bâtiment (murs, cloisons...) ou comporter des protections
partielles (barrières) ou totales (écrans) ; il est, en général, de
dimensions égales ou supérieures à celles d’une armoire.
Pupitre(*)
Ensemble clos, présentant une table horizontale ou inclinée,
ou une combinaison des deux, supportant de l’appareillage de
commande, de mesure, de signalisation, etc.
Équipement
Ensemble fonctionnel destiné à assurer la totalité des
fonctions d’alimentation, de distribution ou de commande ; il
peut être réalisé sous l’une ou plusieurs des présentations précédentes, éventuellement associées entre elles, ainsi qu’avec les
organes ou machines desservies, y compris les câbles des
liaisons.
Machine
Ensemble de pièces ou d’organes liés entre eux, dont au
moins l’un est mobile, et, le cas échéant, d’actionneurs, de
circuits de commande et de puissance réunis de façon solidaire
en vue d’une application définie.
(*) Définitions inspirées de la norme NF EN 60 439-1.
Enfin, en ce qui concerne les enveloppes, il est admis que, pour
les degrés de protection supérieurs à IP 44 x, la protection conférée
ne peut qu’être présumée (en raison des difficultés de vérification
en dehors d’un laboratoire équipé), sauf à utiliser des enveloppes
spécifiées par un constructeur et qu’aucune modification n’y ait été
apportée, par percement, adjonction d’appareillage encastré non
également spécifié et monté suivant les indications du constructeur,
pour le même IP.
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Il faut remarquer également – et cela est valable également pour
les ensembles visés aux paragraphes 1.1 et 1.2 – que la protection
contre les chocs assurée par l’enveloppe ne garantit aucunement la
tenue des matériels qui y sont inclus (appareils de mesures, relais,
dispositions de montage, etc.).
1.4 Conception des ensembles
Lors de la spécification d’un ensemble, comme au moment de sa
conception, un certain nombre d’éléments doivent être pris en
considération, suivant :
— l’emplacement prévu : accessibilité, influences externes,
corrosion, poussières, etc. ;
— la forme à prendre : murale, tableau, pupitre, châssis, suivant
emplacement et importance ;
— la masse et l’utilisation : matériel fixe, déplaçable ou mobile ;
— la compétence du personnel d’utilisation : accessibilité de
diverses parties, telles que parties actives, réglages, réenclenchements, etc. ;
— les nécessités de maintenance ou de remplacement : matériels
ou sous-ensembles débrochables ou non ;
— la nécessité ou non de ventilation, en fonction de la chaleur
dégagée ou de l’environnement : matériel avec ouïes, avec ventilation forcée, emplacement des prises d’air (poussières).
Les matériels peuvent être endommagés par les accélérations,
décélérations, vibrations, etc., lors du transport notamment. Il en est
de même de la tenue en service : décollement de contacteurs,
déclenchement de relais de protection électromécaniques, fragilité
de certains composants.
Cette notion doit être parfaitement claire et, le cas échéant, si l’on
désire des garanties dans ce sens, la mention expresse doit en être
faite ; cela nécessite alors soit le choix d’appareillages spécifiés pour
des conditions particulières, soit le montage des appareils fragiles
sur des supports ad hoc.
1.5 Cas particuliers
Il s’agit ici d’ensembles spécifiques, répondant chacun à une
norme particulière.
■ Canalisations préfabriquées
Conformes à la norme NF EN 60 439-2 (C 63 422), ces jeux de
barres sont livrés en longueurs standards, sous enveloppes, avec
ou sans dispositifs de dérivations à intervalles réguliers, et avec tout
un jeu d’accessoires (jonction droite, coudes, tés, etc.).
■ Tableaux de répartition
Conformes à la norme NF EN 60 439-3 (C 63 423), ces tableaux
destinés à des usagers non qualifiés sont spécifiés pour résister à
des chocs d’énergie 0,7 J, et subissent quelques essais spécifiques :
humidité, tenue mécanique des systèmes de fixation des
enveloppes, etc.
■ Ensembles de chantiers (EC)
Conformes à la norme NF EN 60 439-4 (C 63 424), ils répondent à
des conditions assez sévères telles que tenue à la corrosion, aux
vibrations, aux chocs de 6 J, avec un IP minimal 43, la face de service
ouverte étant d’au moins IP 21 ; ils sont munis d’accessoires de
levage et de manutention.
Les EC sont subdivisés en unités :
— EC de raccordement et de comptage :
• unité d’arrivée,
• unité de comptage,
• unité de départ ;
— EC de répartition générale :
• unité d’arrivée,
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• unité de départ ;
— EC de distribution générale :
• unité d’arrivée,
• unité de départ ;
— EC de transformation :
• unité d’arrivée,
• unité BT/ TBT (TBT F ou S),
• unité BT/BT ;
— EC terminal d’alimentation :
• unité d’arrivée,
• unité de départ, avec protection différentielle 30 mA et 6 socles
de prises de courant au maximum ;
— EC de prises de courant :
• unité d’arrivée,
• unité de départ, BT ou TBT, avec 6 prises de courant au maximum, protégées par un dispositif différentiel de 30 mA.
■ Ensembles pour réseaux de distribution (ERD)
Conformes à la norme NF EN 60 439-5 (C 63 425), ils sont
particulièrement étudiés pour assurer la sécurité du public et permettre des opérations d’exploitation sous tension.
Ils peuvent se présenter sous les formes suivantes :
— pour fixation au sol ;
— pour montage sur poteau (sur lequel se trouve habituellement un transformateur) ;
— pour fixation en saillie sur un mur ;
— encastrables dans un mur.
2. Enveloppes
Les enveloppes des ensembles doivent assurer un certain nombre
de fonctions de protection :
— protection contre les chocs électriques (contacts directs et
indirects) ;
— protection contre certaines influences externes.
2.1 Protection contre les chocs électriques
Pour la protection contre les chocs électriques, et particulièrement
contre les contacts directs, il faut distinguer :
— les ensembles ouverts : sur platine, cadre, châssis ;
— les ensembles fermés : coffrets, armoires, pupitres, tableaux,
la fermeture pouvant être totale (par l’enveloppe et, éventuellement,
par une ou des parois des locaux) ou partielle, par barrières (dans
les locaux réservés aux électriciens ou aux personnes habilitées [1]).
■ Protection contre les contacts directs
Dans le cas d’enveloppes fermées, la protection doit être au moins
du degré IP 2x ou IP xxB [2].
La norme NF EN 60 439-1 a fait le choix de degrés IP préférentiels :
— IP00, 2x, 3x, 4x, 5x, pour les ES utilisés à l’intérieur (pas de
protection contre la pénétration de l’eau) ;
— IP 21, 31, 32, 42, 43, 53, 54, 55, 64, 65, pour les ES susceptibles
d’y être soumis.
La norme NF EN 60 204-1 laisse à l’appréciation des utilisateurs
les degrés de protection, mais prescrit le degré minimal IP 54 pour
l’appareillage de commande.
À noter que, dans certains cas d’ensembles ouverts, cette protection peut être conférée par l’emploi de matériels dotés de leur enveloppe d’origine (capots, cache-bornes...), à condition qu’elle assure
au moins le degré de protection requis.
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Cette protection contre les contacts directs doit être aussi maintenue porte ouverte, lorsque certains organes doivent être accessibles pour manœuvre ou remplacement (boutons-poussoirs,
interrupteurs ou commutateurs, minuteries, réarmement de relais
ou disjoncteurs, remplacement de lampes ou de fusibles, etc.).
Dans ce cas, on complète habituellement l’enveloppe par un écran
intérieur pouvant assurer une seconde protection soit totale, soit
partielle, autour des zones habituellement accessibles, ou par un
dispositif de sectionnement asservissant la porte à son ouverture.
Les obstacles peuvent être isolants ou conducteurs.
S’ils sont isolants, les matériaux doivent être capables de résister
aux contraintes mécaniques, thermiques, électriques auxquelles ils
sont soumis ; les peintures, laques et vernis ne sont pas considérés
comme assurant une protection suffisante. L’enrubannage par des
rubans adhésifs, l’enrobage par des résines polymérisables, etc.,
peuvent l’être.
Si les obstacles (écrans ou portes) sont conducteurs, leurs
distances aux parties actives nues qu’ils protègent doivent au moins
(0)
être égales à celles du tableau 1.
Tableau 1 – Distances d’isolement
(extrait de la norme NF C 15-100)
Distances d’isolement
Valeur minimale
(mm)
Entre parties actives nues de polarités
différentes .....................................................
10
Entre parties actives nues et autres parties
conductrices (masses, enveloppes
extérieures) ....................................................
20 (1)
Entre parties actives nues et conduits non
isolants ou parois
(Blocs de commande et de répartition) (2)
30
(1) Distance portée à 100 mm lorsque l’enveloppe comporte des ouvertures
dont la plus petite dimension est comprise entre 12 et 50 mm.
(2) UTE C 61 910.
Les écrans ou protections ne doivent pas pouvoir être retirés
sans l’aide d’une clé ou d’un outil (on appelle écran un dispositif
assurant une protection complète – au moins IP 2 x – et barrière un
dispositif n’assurant qu’une protection partielle contre un contact
fortuit, mais pas contre un contact volontaire, contournement par
exemple.
■ Protection contre les contacts indirects
Celle-ci est à envisager différemment, selon que l’enveloppe est
conductrice ou isolante.
TABLEAUX ET ARMOIRES
Enveloppe conductrice
Si elle est métallique, il suffit simplement que la continuité électrique entre tous les éléments accessibles (porte fermée ou ouverte
sans sectionnement) de l’enveloppe soit assurée par construction,
de façon fiable (soudure, boulonnage ou vissage avec rondelle de
blocage type éventail, contacts décapés de la peinture), et réunie à
la borne de terre (matériel de classe I).
Dans le cas d’une platine, d’un cadre ou d’un châssis, il doit en
être de même pour tous les éléments de la structure supportant un
matériel électrique qui ne serait pas de la classe II ou III, ou pouvant
entrer en contact avec de la filerie, même isolée.
À noter que certains contacteurs – voire disjoncteurs – n’ont pas
de borne de terre qui permettrait une protection en cas, notamment,
de défaut entre une bobine et son circuit magnétique ; s’ils ne sont
pas enfermés dans un boîtier isolant, ils ne devraient pas être accessibles sous tension, à moins de s’être assuré de la continuité entre
circuit magnétique et châssis mis à la terre.
● Enveloppe isolante
Dans le cas où l’on réalise un ensemble entièrement de classe II
ou plutôt (cette dénomination étant réservée à des matériels entièrement construits et essayés en usine) par isolation totale (selon les
normes NF EN 60 439-1, art. 7.4.3.2.2 ou NF C 15 100 annexe au
chapitre 41), un certain nombre de prescriptions doivent être
observées :
— aucune partie métallique ne doit traverser l’enveloppe et être
susceptible de propager un potentiel vers l’extérieur ; l’emploi de
boulons traversants en matériau isolant ne peut être retenu, car ils
sont susceptibles d’être remplacés par des vis métalliques et de
compromettre ainsi l’isolation totale ;
— les accessoires, tels que presse-étoupe d’entrées de câbles,
voyants de signalisation, boutons-poussoirs, manettes de commutateurs, pouvant la traverser, doivent également être intégralement de
classe II ou équivalents. Dans le cas où l’un de ces éléments ne
remplirait pas ces conditions, des précautions complémentaires
doivent être envisagées pour transformer l’ensemble en équipement
de classe I ou II. Ce peut être le cas de voyants non spécifiés de
classe II quoique en matériau isolant, dépourvus de borne de terre,
donc pas de classe I, montés sur une porte isolante ; la solution, dans
ce cas, est d’interposer, entre la face intérieure de la porte et le
dispositif de fixation des voyants, une plaque métallique servant à
la mise à la terre, mais l’ensemble n’est plus alors que de classe I,
et une enveloppe métallique conviendrait (sauf si le choix de l’enveloppe isolante a été fait pour une autre raison, telle que la résistance
à la corrosion).
On peut également alimenter tout le système de signalisation
et /ou de commande en TBTS (très basse tension de sécurité), en
vérifiant, en tous points des circuits, qu’une séparation équivalente
à la classe II existe bien, par rapport à d’autres circuits non de TBTS.
(0)
Le tableau 2 résume les dispositions possibles.
●
Tableau 2 – Classes des enveloppes et des matériels placés sur ces enveloppes
Classe de l’ensemble (1)
Nature de l’enveloppe
Classe des matériels placés
sur l’enveloppe (2)
I
Métallique reliée à la terre
I – II – III
II a
Isolante
II – III
Identique aux matériels de
classe II à enveloppe isolante
II b
Métallique non reliée à la terre
II – III
Identique aux matériels de
classe II à enveloppe conductrice
(double isolation à l’intérieur)
Remarques
(1) Il n’est pas exclu de pouvoir réaliser des ensembles de classe II avec une enveloppe conductrice, mais les contraintes sont, en général, telles que l’utilisation
d’une enveloppe isolante est plus aisée.
(2) La classe III est celle du matériel à très basse tension de sécurité (TBTS) alimenté par un transformateur conforme à la norme NF C 52 742.
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
2.2 Protection contre les influences
externes
Les degrés de protection contre les différentes influences externes
doivent être appréciés en fonction de l’emplacement où le matériel
sera installé ; les éléments les plus fréquents à prendre en considération sont notamment les suivants :
— la pénétration des corps étrangers dont l’accumulation peut
nuire au bon fonctionnement de l’appareillage, à sa ventilation, à
son niveau d’isolement électrique (attention aux poussières conductrices, métalliques ou carbonées) ;
— la pénétration de l’eau par condensation, brouillard, pluie,
lavage... ;
— les chocs mécaniques par outils, manutentions, meubles,
chariots...
Les deux premiers degrés sont bien référencés et correspondent
à des degrés IP bien connus.
Il faut noter toutefois que, en ce qui concerne la protection contre
les chocs mécaniques (troisième chiffre), la conception actuelle, en
France, retient 4 classes de chocs, dits AG 1 à AG 4, d’énergies
respectives 0,225 – 2 – 6 et 20 J, mais cela n’a qu’une valeur
indicative.
Une récente norme européenne EN 50105 (NF C 20 015) introduit
des degrés IK plus nombreux, qui s’y substitueront ; cependant, le
type d’essai n’étant pas fixé, il ne peut en être fait usage au moment
de la rédaction de cet article.
Des indications utiles peuvent être trouvées dans la norme
UTE 15 103, mais il est toujours préférable soit de faire spécifier par
le client la nature et les degrés de l’ambiance prévue, soit à défaut
de se référer au guide, en précisant, dans une proposition, les valeurs
retenues en l’absence de toute indication particulière, ce qui met à
l’abri de litiges ultérieurs assez fréquents.
À titre indicatif, le tableau 3, extrait de la norme UTE C 15 103,
donne quelques exemples de degrés IP et d’énergies de choc
exprimées en joules.
(0)
Tableau 3 – Degrés IP et énergies de choc
dans certains locaux
Locaux ou emplacements
Bâtiments à usage collectif
Chaufferies au charbon
Chaufferies (autres énergies)
Emplacements extérieurs
Chantiers
Ateliers de mécanique
Ateliers de menuiserie (bois)
Ateliers textiles
Poste de lavage de garage
Degrés IP-Énergie
de choc (J)
20-0,2
51-2
21-2
24-2
à
à
à
à
44-6
21-2
à
50-6
51-6
25-2
21-2
61-6
21-6
35-6
23-6
Sauf pour les enveloppes construites à la demande ou de grandes
dimensions, on trouve sur le marché de nombreuses possibilités,
telles que :
■ enveloppes en matière isolante :
— IP 30- à 65-20 ;
— dimensions allant jusqu’à 1 800 mm pour la hauteur, 800 mm
pour la largeur et 400 mm pour la profondeur ;
■ enveloppes en tôle d’acier :
— IP 30- à 66-20 ;
— dimensions allant jusqu’à 2 200 mm pour la hauteur, 1 600 mm
pour la largeur et 800 mm pour la profondeur ;
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■ les vibrations, classées en 3 catégories :
— AH 1 (faibles) dans les locaux d’habitation ou administratifs et
à effets négligeables ;
— AH 2 (moyennes, de fréquences comprises entre 10 et 50 Hz
et d’amplitude au plus égale à 0, 15 mm) en conditions industrielles
habituelles ;
— AH 3 (importantes, comprises entre 10 et 150 Hz et d’amplitude
au plus égale à 0,35 mm en conditions industrielles sévères.
La protection contre ces effets est, en général, assurée soit en
disposant le matériel sensible sur des platines montées sur des
dispositifs amortisseurs (Silent bloc ), soit l’ensemble sur des
dispositifs identiques, en prenant la précaution de le désolidariser
des structures susceptibles de transmettre les vibrations, telles que
chemins de câbles, câbles eux-mêmes (leur laisser de la souplesse
au moyen de boucles dites cor de chasse ) ;
■ la corrosion, qui peut être le fait de l’eau (pluie, vapeur, condensation), de l’air marin (sel, iode), des pluies acides, des atmosphères
industrielles, etc.
La protection est assurée soit par des enveloppes en matériaux
plastiques ou stratifiés (PVC, polycarbonate, polyester, etc.), soit par
des traitements de surface ou des peintures appropriées aux agents
corrosifs dont la liste ne peut être reproduite ici, car trop spécifique,
ou par des enveloppes en métaux tels qu’aluminium ou acier
inoxydable.
Une attention particulière doit être apportée à la conversation de
la protection, qui peut être mise en défaut :
— au niveau de la conception par des accessoires inappropriés
(vis, rivets, axes de la charnières, dispositifs de fermeture) ;
— au niveau de la réalisation (usinages, modifications, trous
complémentaires) ;
— au niveau du montage sur place par rayures, usure (manutentions), trous de fixation agrandis, additions, etc. ;
■ les risques d’incendie, les causes d’initiation d’un incendie
d’origine électrique (échauffement, court-circuit, amorçage, etc.) [1]
peuvent être limitées par l’emploi d’enveloppes métalliques ou de
matériaux isolants répondant à des critères particuliers. Certaines
réglementations (établissements recevant du public ERP) limitent la
possibilité d’installer un ensemble dans un emplacement accessible
au public (à l’exclusion des escaliers protégés), sous les conditions
suivantes :
a) pour une puissance inférieure ou égale à 40 kVA, l’enveloppe
doit être résistante à un essai dit au fil incandescent, avec une température de 750 oC, le temps d’extinction de la flamme étant au plus
égal à 5 s ;
b) pour une puissance supérieure à 40 kVA et inférieure ou égale
à 100 kVA, l’enveloppe doit être métallique ou conforme aux conditions a), l’appareillage, y compris les borniers, ayant des enveloppes
individuelles répondant aux mêmes exigences ;
c) pour une puissance supérieure à 100 kVA, ou bien l’enveloppe
doit être métallique, enfermée dans une enceinte dont les parois et
les portes sont en matériau classé M0, ou en bois naturel classé M3,
cette enceinte n’étant pas nécessaire si l’appareillage, y compris les
borniers, répondent aux conditions a) ; ou bien l’ensemble doit être
placé dans une enceinte, éventuellement ventilée, dont les parois
sont maçonnées et les portes de degré pare-flamme 1/2 heure.
Bien que cela ne soit pas spécifié dans les règles habituelles, il
n’est pas sans intérêt de rappeler qu’une bonne conception des
armoires assurant des fonctions essentielles (distribution générale,
installation de remplacement ou de sécurité) peut amener à limiter
les conséquences, sur la continuité de service, d’un amorçage sur
un appareil (entre contacts, entre partie active et masse) résultant
d’une surtension, d’un court-circuit, d’une coupure avec pouvoir de
coupure insuffisant, etc.
Ce défaut étant susceptible de se propager de proche en proche,
des écrans ou un compartimentage métallique, judicieusement
disposés autour des appareils ou des sous-ensembles fonctionnels
assurant ces services, peuvent en pallier les effets.
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_______________________________________________________________________________________________________________
2.3 Fermetures
Il est recommandé d’équiper les enveloppes de portes à charnières
verticales permettant, de préférence, un débattement total et leur
dégondage ; la largeur des portes ne devrait pas dépasser 0,90 à 1 m.
Mais faut-il choisir une fermeture à carré, à triangle, à clé, d’une part,
à loquet, à vis ou un dispositif manuel, d’autre part ?
Lorsque l’emplacement est accessible à des personnes ni averties,
ni qualifiées, la fermeture par clé est préférable à tout autre système
qui peut être forcé ou contourné.
Lorsque l’accès n’est possible qu’à des personnes averties,
c’est-à-dire soit informées des dangers objectifs, soit surveillées par
des personnes qualifiées, cette condamnation d’accès n’est pas
indispensable, surtout s’il ne s’agit que d’un accès à des appareils
de commande.
Par contre, lorsque certains dispositifs doivent rester accessibles
à des opérateurs (commandes), tandis que d’autres ne le doivent
pas (réglages, protections), on peut :
— soit encastrer les premiers dans la face avant, soit les rendre
accessibles après ouverture d’une première porte (avec ou sans clé,
suivant l’emplacement) ;
— soit placer les seconds derrière un plastron ou une autre porte,
ouvrant avec une clé ou par l’intermédiaire d’un outil ;
— soit encore séparer les deux types d’appareils dans deux enveloppes distinctes, si le schéma le permet aisément, accessibles
chacune selon les compétences des personnels susceptibles d’y
intervenir (variante du cas précédent).
Enfin, un support pour plans, schémas ou notices, etc., peut utilement être fixé à l’arrière de la porte (ou contre une paroi latérale,
si la porte ne le permet pas).
2.4 Marques et plaques signalétiques
Tout ensemble d’appareillage doit comporter, de façon à rester
lisible, après installation, une indication donnant, au minimum, le
nom du constructeur ou sa marque de fabrique, la désignation du
type ou un repère d’identification, de façon à pouvoir, en cas de
besoin, obtenir des renseignements complémentaires ou faire jouer
les responsabilités.
Pour les ES et pour les ensembles destinés aux machines, d’autres
renseignements doivent être donnés ou figurer dans les documents
les accompagnant. Le marquage CE est obligatoire.
La norme machines (NFC 79 130) prescrit en outre que, s’il n’est
pas évident qu’une enveloppe renferme du matériel électrique ou
s’il s’agit d’une enveloppe de commandes électriques qui n’est pas
munie d’un dispositif de sectionnement, elle doit porter le signal
d’avertissement représenté sur la figure 1.
Cette disposition peut valablement être étendue à tout ensemble
d’appareillage, quel qu’il soit.
Figure 1 – Signal d’avertissement, noir sur fond jaune
(symbole 13 de la norme ISO 3864)
TABLEAUX ET ARMOIRES
3. Choix et disposition
de l’appareillage
3.1 Choix de l’appareillage
Les constituants (appareillages, sous-ensembles) doivent être
conformes aux normes correspondantes et convenir à leur application particulière en ce qui concerne la présentation extérieure de
l’ensemble (par exemple, ouvert ou sous enveloppe), leurs caractéristiques électriques et mécaniques.
Certaines de ces caractéristiques peuvent être affectées par leur
incorporation à un ensemble ; c’est notamment le cas des fusibles,
des contacteurs et des interrupteurs, susceptibles de faire l’objet d’un
déclassement (diminution de leur courant assigné), compte tenu des
conditions de voisinage avec d’autres matériels et de la température
intérieure, en fonctionnement, de l’ensemble.
Une coordination doit également être assurée entre les courants
maximaux admissibles de certains appareils et les caractéristiques
des dispositifs de protection placés en amont.
Lorsque des degrés IP ont été spécifiés pour l’enveloppe, les matériels encastrés doivent avoir une tenue correspondante, à moins de
recevoir une protection complémentaire ; il en est de même des
dispositifs de commande mécanique (leviers, poignées, etc.) par
l’extérieur.
3.2 Disposition de l’appareillage
Les matériels individuels constituant l’ensemble doivent être
installés conformément aux instructions de leurs constructeurs
(position d’utilisation, distances à observer pour les arcs électriques
à proximité des contacts dans l’air, pour l’enlèvement et la repose
des chambres de soufflage, pour le maintien en position sectionnée
mais non retirée de certains appareils débrochables, etc.).
Les appareils, les unités fonctionnelles montées sur les mêmes
supports (platines, barreaux...) et les bornes pour le raccordement
des conducteurs extérieurs doivent être disposés de manière à être
accessibles pour le montage, le câblage, l’entretient, la recherche
des défauts, le remplacement.
Il est, en particulier, recommandé que les bornes soient situées
à une certaine distance de toute paroi des ensembles, de façon que
la confection des extrémités de câbles, leur épanouissement et leur
courbure puissent être effectués facilement et sans dommages
pour leurs isolants.
Une distance minimale de 0,20 m par rapport à la base est recommandée, mais, en considérant que le rayon minimal de courbure d’un
conducteur isolé, dégagé de la gaine du câble, ne doit pas excéder
trois fois son diamètre (sur la base de deux courbures successives,
augmentées d’un diamètre pour la confection d’un cor de chasse,
ou d’un déport en forme de S et les bornes ne se trouvant pas
nécessairement en face des entrées de câble (pour la confection de
l’extrémité), on est conduit à respecter les valeurs du tableau 4.
En ce qui concerne les bornes de raccordement aux circuits extérieurs, elles sont dimensionnées de façon à accepter les sections de
câbles à âmes rigides, en cuivre, dans les limites fixées aux colonnes
2 et 3 du tableau 4, sauf spécifications contraires.
Les dispositifs de réglage et de réarmement manœuvrés à l’intérieur de l’ensemble doivent être facilement accessibles. En général,
pour les ensembles posés au sol, les appareils indicateurs
(mesures) qui ont besoin d’être lus par l’opérateur ne devront pas
se trouver à une hauteur supérieure à 2 m du plancher d’accès.
(0)
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Tableau 4 – Sections des conducteurs et distances
des bornes (1)
1
Courant
assigné
(A)
6
8
10
12
16
20
25
32
40
63
80
100
125
160
200
250
315
2
3
Conducteurs rigides en cuivre
à âme massive ou câblée
Section
Section
minimale
maximale
(mm2 )
(mm2 )
0,75
1
1
1
1,5
1,5
2,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
1,5
2,5
2,5
2,5
4
6
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
240
4
Distance
minimale
(mm2 )
30
35
35
35
40
50
50
60
70
80
90
110
125
140
160
175
220
(1) D’après l’annexe A de la norme NF EN 60 439-1.
Tableau 5 – Distances minimales (en mètres) à respecter
dans les passages des locaux de service électriques (1)
Avec protection partielle par obstacles
(barrières, rambardes, panneaux...) :
— largeur du passage entre obstacles, organes
de commande et paroi ......................................
— hauteur du passage sous panneau ...................
0,7
2
Sans protection des parties actives :
 — hauteur des parties actives au-dessus
2,3

du plancher ...........................................................
 — passage avec des parties actives d’un seul côté :


largeur entre paroi et partie actives .................
1


passage libre devant les organes

de commande....................................................
0,7


Passage
Passage


de service d’entretien
 — passage avec des parties actives

des deux côtés :


largeur entre parties actives

1
des deux côtés...........................
1,2 (2)

passage libre entre les organes

de commande............................
1,1
0,9

●
●
●
●
(1) D’après la norme NF C 15 100.
(2) Portée à 1,5 m si des barrières ne peuvent être mises en place en cas
d’entretien.
Nota : ce tableau est applicable au raccordement à une borne d’un seul câble en cuivre.
Les organes de commande, tels que poignées, boutons poussoirs, etc., devront être à une hauteur permettant une manœuvre
facile ; cela signifie qu’en général leur axe horizontal ne devra pas
se trouver à une hauteur supérieure à 2 m et, mieux, 1,70 m (pour
les poignées de sectionnement, en particulier).
Les organes de commande des dispositifs de coupure d’urgence
se situeront dans une zone comprise entre 0,60 et 1,60 m.
Toutes les fixations des appareils ou des sous-ensembles doivent
être accessibles par l’avant (ou par l’arrière dans le cas d’un passage
de service), afin de permettre leur remplacement éventuel sans
démontage du support.
Les matériels lourds (transformateurs, condensateurs...) auront
intérêt soit à être désolidarisés de la structure et posés au sol, mais
maintenus, soit à être fixés directement aux murs ou aux éléments
primaires du châssis, s’ils sont suffisants à cet égard.
Les matériels dégageant de la chaleur (résistances...) seront
installés séparément ou placés en hauteur, pour influer au minimum
sur les autres appareils, à moins qu’il ne s’agisse de système de
réchauffage interne de l’ensemble ou de matériels lourds passibles
de la recommandation précédente ; en tout état de cause, les
éléments sensibles à la chaleur (électronique, certains relais...) ne
devront pas être situés directement au-dessus.
Dans le cas d’ensembles électroniques, il peut être nécessaire de
séparer ou d’isoler par écran ou blindage les circuits de commande
des circuits de puissance, afin de ne pas en perturber le fonctionnement par les rayonnements électromagnétiques.
3.3 Passages de service ou d’entretien
Lorsque la protection contre l’accès aux parties actives est assurée
au moyen d’obstacles (dans les locaux réservés aux personnes
averties ou qualifiées), ce qui est le cas des châssis d’appareillage
ou des parties arrières ou internes des grands tableaux, des dispositions, résumées dans le tableau 5, doivent être respectées.
(0)
D 5 160 − 8
3.4 Prescriptions particulières
à certains appareillages
3.4.1 Appareillages assurant une fonction
de sécurité
■ Dispositif de sectionnement de l’alimentation
Il est généralement disposé en tête de chaque ensemble (requis
par la norme machines ) et peut être verrouillé avec la porte, ses
parties actives restant sous tension (amont), après ouverture, étant
capotées ou sous écran.
Un dispositif de cadenassage doit permettre de le condamner en
position sectionné.
Certains circuits peuvent ne pas être coupés par ce dispositif, ce
sont :
— les circuits d’éclairage et de prises de courant nécessaires à
l’entretien ;
— les circuits de protection à minimum de tension utilisés pour
les déclenchements automatiques en cas de défaillance de l’alimentation ;
— les circuits particuliers physiquement séparés des conducteurs
de l’ensemble et repérés en conséquence, de même que les
précédents.
■ Dispositif d’arrêt d’urgence
On utilise un appareil de coupure en charge (interrupteur qui
peut aussi assumer la fonction précédente) ou un bouton-poussoir
type coup de poing actionnant à distance un dispositif de coupure.
Dans ce dernier cas, la sécurité de fonctionnement doit être du
type positif (coupure assurée en cas de rupture d’un élément de la
chaîne de commande) ou à double signalisation lumineuse
ouvert-fermé.
La couleur de la tête du bouton-poussoir ou de la poignée de
manœuvre du dispositif est rouge.
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3.4.2 Appareils de commande et de signalisation
Les couleurs des voyants lumineux, des boutons-poussoirs
(lumineux ou non), ont des significations codées précises, qu’il
importe de respecter. Les tableaux 6, 7, 8 et 9, tirés des normes
EN 20 073 (NF C 20 070) et NF C 03 417 en donnent les significations.
NOTA : la norme Machines donne des exemples d’application différents, mais basés
très exactement sur les mêmes principes.
3.4.3 Appareillage modulaire
Basé sur un module standard de 17,5 mm (pas de 9 mm), cet
appareillage, de courant assigné ne dépassant pas 100 A, est monté
sur rails DIN symétriques.
L’empilage de trop grandes quantités de coupe-circuits ou de
disjoncteurs, pour gagner de l’espace, est susceptible de perturber
leur fonctionnement ; les constructeurs mettent à disposition des
éléments d’espacement ou de blocage intermédiaire permettant une
certaine ventilation, mais ne donnent guère d’indications sur la
densité d’empilage à respecter, qui doit être d’autant plus faible que
le courant d’emploi des appareils approche de leur courant assigné
et que le facteur de diversité (§ 4.1) se rapproche de 1. Pour des
circuits chargés et des appareils à forte dissipation de chaleur, un
demi-module libre ou une entretoise tous les 3 ou 4 appareils
apparaît comme une précaution utile.
Il y a lieu, par ailleurs, de ne pas admettre de trop grandes portées
des rails supports, dont la rigidité devient insuffisante au-delà d’une
douzaine de modules, lorsque les appareils sont susceptibles de
manœuvres fréquentes (disjoncteurs utilisés pour les commandes,
interrupteurs...). Une fixation intermédiaire du rail peut alors s’avérer
nécessaire, notamment dans le cas de bornes nécessitant un effort
d’appui important pour leur serrage.
Lorsque l’on utilise des matériels modulaires de hauteurs différentes entre rail et face avant (par exemple 53 et 68 mm), on peut
soit utiliser des rehausses individuelles d’appareils, soit des rails sup-
TABLEAUX ET ARMOIRES
ports à hauteurs différentes. Le choix dépend essentiellement du
nombre d’appareils de l’un ou l’autre type et de leur groupement
possible, encore que la solidité des fixations oriente plutôt vers la
seconde solution.
3.4.4 Appareillage débrochable
Le matériel débrochable peut être constitué d’appareils individuels
aussi bien que d’unités fonctionnelles ; il existe quatre types de
positions :
— position raccordée qui correspond à celle d’un fonctionnement
normal ;
— position retirée, où l’élément est déconnecté et retiré de
l’ensemble ;
— position sectionnée ; l’élément est entièrement déconnecté, à
distance de sectionnement entre tous ses contacts, mais encore
mécaniquement solidaire de l’ensemble ;
— position d’essai où les contacts des circuits principaux sont
ouverts, pas nécessairement sectionnés, les circuits auxiliaires
restant connectés pour permettre d’effectuer des essais de fonctionnement de la partie débrochée.
Le tableau 10 résume les différents cas possibles.
3.4.5 Automatismes
■ Automates programmables (AP)
Si un ensemble comporte un ou plusieurs AP assurant des fonctions de sécurité, le temps de fonctionnement doit répondre aux
valeurs requises par les règles ; la programmation doit entraîner la
mise en sécurité positive soit en cas de défaut interne de l’AP, soit
en cas de défaillance de l’alimentation ; la programmation ne doit
être possible que par une personne autorisée.
(0)
Tableau 6 – Couleurs des voyants lumineux de signalisation et leur signification
(extrait de la norme EN 60 204-1)
Couleur
Signification
du voyant allumé
Explication
Utilisations typiques
ROUGE
Danger ou alarme
Avertissement d’un danger potentiel
— Défaut de pression du système de lubrification
ou d’une situation nécessitant une action — Températures dépassant les limites (de sécurité) spécifiées
immédiate
— Ordre d’arrêter la machine immédiatement (par exemple,
à cause d’une surcharge)
— Équipement de première importance, arrêté par l’action
d’un dispositif de protection
— Dangers provoqués par des parties accessibles sous tension
ou en mouvement
JAUNE
Attention
Changement ou changement imminent
des conditions
— Température (ou pression) différant du niveau normal
— Surcharge, admissible seulement pendant une durée limitée
— Machine en cycle automatique
VERT
Sécurité
Indication d’une situation sûre
ou
Autorisation de continuer, voie libre
— Fluide réfrigérant en circulation
— Commande automatique de la chaudière en service
— Machine prête à fonctionner : toutes les fonctions auxiliaires
nécessaires en marche, unités en position de départ
et pression hydraulique ou tension de sortie d’un groupe
moteur-générateur dans les limites spécifiées, etc.
— Fin du cycle et machine prête à être remise en marche
BLEU
Signification
spécifique attribuée
selon les besoins
du cas considéré
Toute signification spécifique non couverte — Indication de commande à distance
par les trois couleurs (rouge, jaune et vert) — Sélecteur en position ajustage
peut être attribuée
— Une unité hors de sa position de départ
— Avance lente d’un chariot ou d’une unité
BLANC
Pas de signification
spécifique attribuée
(neutre)
Toute signification ; peut être utilisé
chaque fois qu’il y a doute sur l’utilisation
des trois couleurs (rouge, jaune et vert) et,
par exemple, pour confirmation
— Dispositif de sectionnement de l’alimentation en position
fermé
— Choix de la vitesse ou du sens de rotation
— Organes auxiliaires non reliés au cycle de travail en marche
(0)
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Tableau 7 – Couleurs des boutons-poussoirs et leur signification (extrait de la norme EN 60 204-1)
Couleur
(1)
ROUGE
Signification de la couleur
Utilisations typiques
Action en cas d’urgence
— Arrêt d’urgence
— Lutte contre l’incendie
Arrêt ou mise hors service
ou
Mise hors tension
—
—
—
—
JAUNE
Interventions
Interventions pour supprimer des conditions anormales ou pour éviter des changements
non désirés, par exemple, retour des éléments de la machine à leur point de départ du
cycle, si le cycle n’a pas été terminé
L’usage du bouton jaune peut annuler d’autres fonctions qui auront été commandées
antérieurement
VERT
Marche ou mise en service (2)
ou
Mise sous tension
—
—
—
—
—
—
BLEU
Toute signification spécifique non
couverte par les couleurs ci-dessus
Une signification non couverte par le rouge, le jaune et le vert peut être affectée
à cette couleur dans des cas particuliers
NOIR
GRIS
BLANC
Aucune signification spécifique
attribuée
Peut être utilisé pour toute fonction, excepté pour les boutons avec la seule fonction arrêt
ou mise hors tension
Exemples :
— noir : marche par à-coups
— blanc : commande de fonctions auxiliaires non reliées directement au cycle
de travail
Arrêt général
Arrêt d’un ou de plusieurs moteurs
Arrêt d’un élément de machine
Arrêt du cycle (si l’opérateur presse le bouton pendant qu’un cycle est en cours, la
machine s’arrête dès que ce cycle est terminé)
— Ouverture d’un interrupteur
— Réarmement combiné avec arrêt
Démarrage général
Démarrage d’un ou de plusieurs moteurs
Mise en marche d’un élément de machine
Démarrage d’un ou de plusieurs moteurs pour des fonctions auxiliaires
Fermeture d’un interrupteur
Mise sous tension des circuits de commande
(1) Il est recommandé de ne pas utiliser d’autres couleurs, par exemple l’orange ou le brun, afin d’avoir une nette distinction entre les différentes couleurs.
(2) Si le vert et le noir sont utilisés pour marche ou mise en service, il est recommandé d’utiliser le vert pour les fonctions de préparation et le noir
pour les fonctions d’exécution.
■ Disjoncteur à réenclenchement automatique (DRA)
Lorsqu’une fonction de protection des personnes est assurée par
un DRA (cas des installations non surveillées, par exemple, relais
hertzien, station de pompage...), ce dispositif doit pouvoir être
neutralisé en cas d’intervention dans les locaux desservis et le
nombre de réenclenchements possibles doit être limité.
(0)
■ Tableaux à gestion intégrée (TGI)
Il s’agit d’ensembles intégrant des dispositifs issus de la GTC
(gestion technique centralisée), adaptés aux fonctions à assurer,
telles que, par exemple, la surveillance permanente, la commande,
le contrôle et la maîtrise de divers paramètres : tensions, intensités,
énergies active et réactive, consommations, fonctionnements, positions des appareillages, protections, délestages, comptages des
nombres de manœuvres, des temps de fonctionnement, etc., avec
affichages en temps réels.
(0)
3.4.6 Divers
■ Étiquetage
Un élément important (du point de vue de l’utilisateur) et trop
souvent minimisé, voire négligé, est le bon étiquetage de tous les
éléments de commande et de signalisation, tant sur la face avant
des ensembles qu’à l’intérieur. Il est clair que la destination de
certains locaux, circuits, appareils desservis, peut ne pas correspondre, à diverses étapes, à la réalité. Il en résulte une confusion
qui peut être préjudiciable à la sécurité, et des accidents, qui auraient
D 5 160 − 10
facilement pu être évités, en ont résulté, ce qui démontre, s’il en était
besoin, l’importance primordiale de ce facteur.
(0)
La taille, la couleur, la précision et la concision des textes, ainsi
que leur concordance entre divers tableaux, demandent une
considération particulière ; le rédacteur doit essayer de se mettre à
la place d’un utilisateur non averti. L’utilisation de glissières
porte-étiquettes, de taille convenable, est l’un des moyens permettant, en liaison avec le client, de définir certains libellés au tout dernier moment ou de changer aisément des indications provisoires.
■ Dispositions en vue du transport
La conception de certains ensembles doit tenir compte des conditions de transport, surtout s’il est assuré par camions, sur des
parcours longs, ou par bateaux.
Les ensembles, même emballés en caisses, peuvent être soumis
à des vibrations, à des accélérations-décélérations brutales
(chargements-déchargements en gare, chocs en fin de course de
grue).
Certains châssis, trop légers, se déforment, et les commandes des
appareils peuvent être cisaillées ; les appareils de mesure, à pivoterie
notamment, et les circuits imprimés souffrent énormément ; il faut
les démonter pour le transport, en conservant, à cet effet, leur emballage d’origine.
Le calage des châssis, des équipages mobiles des contacteurs, des
portes, doit être prévu. Lors d’un transport par camion, il faut
procéder comme pour un déménagement (calages, couvertures,
coussinets non abrasifs ; éviter le papier kraft ou la fibre de bois qui
peuvent dépolir les peintures).
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TABLEAUX ET ARMOIRES
Tableau 8 – Utilisation recommandée des couleurs des boutons-poussoirs lumineux
(extrait de la norme EN 60 204-1)
Couleur
[Mode
d’utilisation]
Signification
du bouton éclairé
ROUGE
[Indication]
(1)
JAUNE
(ambre)
[Indication]
Attention
ou avertissement
VERT
[Indication]
Machine ou unité
prête à fonctionner
BLEU
[Indication]
Toute signification
non prévue pour les
couleurs ci-dessus
et pour le blanc
BLANC
(clair)
[confirmation]
Confirmation permanente qu’un circuit a
été mis sous tension
ou qu’une fonction
ou un mouvement a
été mis en marche
ou choisi
Fonction du bouton
Exemples d’utilisation et remarques
Arrêt ou mise hors tension et pour certaines
utilisations
Réarmement
(seulement si le même bouton est aussi utilisé
pour arrêt)
Mise en marche d’une opération destinée
à supprimer des conditions dangereuses
Marche ou mise en service
ou
Mise sous tension
après autorisation par le bouton allumé
Toute fonction non prévue pour les couleurs
ci-dessus et pour le blanc
Fermeture d’un circuit
ou
Marche ou mise en service
ou
Choix
Une valeur (courant, température) s’approche de
sa limite permise.
L’usage du bouton jaune peut annuler d’autres
fonctions qui auront été commandées antérieurement.
— Démarrage d’un ou de plusieurs moteurs pour
des fonctions auxiliaires
— Mise en marche d’éléments de la machine
— Mise sous tension de mandrins ou de supports
magnétiques
— Départ d’un cycle ou d’une séquence partielle
Indication ou ordre à l’opérateur d’accomplir une
tâche déterminée, par exemple, de procéder à un
ajustage (après avoir accompli l’action, il presse le
bouton comme acquittement)
Mise sous tension d’un circuit auxiliaire non relié
au cycle de travail
Mise en marche ou choix :
— d’une direction ;
— d’un mouvement ;
— d’une vitesse, etc.
(1) Il est recommandé de ne pas utiliser des boutons-poussoirs lumineux rouge ; cependant, s’ils sont utilisés, leur signification doit être strictement réservée à
l’arrêt, la mise hors tension ou l’urgence.
Ce sont donc ces étapes qui seront étudiées.
Tableau 9 – Marquage des boutons-poussoirs (1)
Marche ou mise sous tension
3.5.1 Principes
Arrêt ou mise hors tension
Suivant la classe des ensembles une fois terminés, et selon la
nature de l’enveloppe, les matériels placés à l’intérieur répondent
aux dispositions du tableau 11.
(0)
Boutons provoquant alternativement marche et arrêt
ou mise sous tension et mise hors tension
3.5.2 Enveloppes de classe I
Boutons provoquant un mouvement tant qu’ils sont
actionnés et un arrêt lorsqu’ils sont relâchés
(1) Extrait de la norme NF C 03-417.
3.5 Protection contre les contacts
indirects
Ces prescriptions forment un tout concernant aussi bien les
enveloppes (§ 2), l’appareillage et la disposition (§ 3) que le câblage
(§ 4) ; il est donc hasardeux de les découper en tranches, et elles
auraient également pu être groupées en une seule partie ; toutefois,
une fois fait le choix de l’enveloppe (et cela pour des raisons qui
peuvent être totalement étrangères au titre du présent article), on
considère que la conception et la réalisation se font en deux étapes :
— disposition de l’appareillage sur et dans l’enveloppe ;
— câblage.
Une attention particulière doit être apportée à la partie de l’équipement qui pourrait être placée en amont du niveau de la ou des protections contre les contacts indirects (différentielles, par exemple).
Il peut s’agir d’ensembles alimentés soit par un branchement issu
du réseau public, soit par un transformateur privé, avec une partie
amont réalisée en classe II ou avec isolation supplémentaire ; dans
ce cas, la partie d’équipement comprise entre l’entrée dans l’enveloppe et les dispositifs assurant la protection contre les contacts
indirects doit être réalisée soit en classe II, soit plus généralement
avec une isolation supplémentaire.
Des exemples de réalisation sont donnés sur les figures 2 et 3.
3.5.3 Enveloppes de classe II
Plus exactement, ce genre de matériel est dit à isolation totale,
le concept de la classe II étant plus spécifiquement réservé à des
matériels déterminés.
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Tableau 10 – Appareillage débrochable (extrait de la norme NF EN 60 439-1)
Circuit
Raccordement
(selon conception)
Position
Raccordée
Essai
Sectionnée
Retirée
Principal,
arrivée
Entrées par prises,
fiches, autres
Oui
Ouvert
(1)
Sectionné
Sectionné
Principal,
départ
Sorties par prises,
fiches, autres
Oui
Raccordé ou
Ouvert (1)
Raccordé ou
Sectionné (3)
Sectionné
Auxiliaire
Prises, fiches,
ou autres
Oui
Raccordé
Sectionné
Sectionné
État des circuits à l’intérieur des parties
débrochables
Sous tension
Sous tension
auxiliaires prêts
Hors tension
(sauf retour)
Sectionné
État des bornes de sortie des circuits principaux
Sous tension
Sous ou hors
tension (2) (4)
Hors tension
(sauf retour) (4)
Hors tension
(sauf retour) (4)
(1)
(2)
(3)
(4)
Ouvert, mais pas nécessairement sectionné.
Si les bornes peuvent être mises sous tension, par exemple par une source de secours.
Dépend de la conception.
Sous réserve de la suppression de charges statiques éventuelles.
Tableau 11 – Classes des ensembles
et matériels intérieurs
Classe
des ensembles
I
Nature
de l’enveloppe
métallique, à la terre
Classe des matériels
placés à l’intérieur
I – II – III
II a
isolante
I(1) – II – III
II b
métallique, non à la terre
I(2) – II – III
(1) Non mis à la terre, sauf en cas de nécessité fonctionnelle, par exemple
équipements électroniques blindés dont le potentiel doit être fixé.
En principe, les éléments conducteurs situés entre l’isolation principale et
l’isolation supplémentaire ne doivent pas être au potentiel de la terre, car, en
cas de défaut de l’isolation principale, ils pourraient propager un potentiel
de défaut sur d’autres masses, sans que des mesures de protection entrent
en jeu ; ils sont dits à potentiel flottant.
(2) Ces matériels ne sont pas reliés à la terre et sont séparés des parties
conductrices de l’enveloppe par une isolation supplémentaire, qui vise à
assurer une protection en cas de défaillance de l’isolation principale, puisque
l’enveloppe métallique n’est pas, et ne doit pas être mise à la terre.
L’enveloppe est certifiée comme répondant au niveau de tenue
diélectrique exigé ; elle ne devrait pas être livrée nue avec le
marquage du double carré, car le constructeur ne peut garantir les
transformations et les adaptations qui lui seront apportées (seuls les
matériels entièrement terminés et essayés peuvent porter cette
signalétique, à apposer éventuellement à ce moment).
Ces enveloppes doivent n’être ouvertes qu’avec une clé ou un
outil, si elles possèdent des parties actives nues ou des masses
accessibles (sauf si celles-ci sont protégées par un écran isolant
démontable seulement à l’aide d’un outil).
De même, la manœuvre d’un appareil de classe I placé à l’intérieur
n’est possible que si l’organe de manœuvre est isolant ou isolé.
Il est toutefois possible de disposer à l’intérieur de l’enveloppe
une ou des bornes de terre, isolées, servant à l’interconnexion des
conducteurs de terre (isolés) de matériels situés à l’extérieur de
l’enveloppe.
Les enveloppes de type II a ne nécessitent aucune précaution
spéciale, sinon le maintien de leur intégrité. Lorsque l’enveloppe est
du type II b (classe II à enveloppe métallique), outre les dispositions
précédentes, on doit pour les parties actives nues (jeux de barres,
bornes de connexion non isolées) :
D 5 160 − 12
Figure 2 – Réalisation de classe II par installation
sur matériel modulaire (doc. PROMOTELEC)
— soit les revêtir d’une double isolation ou d’une isolation
renforcée, les lignes de fuite et les distances dans l’air devant être
au moins égales à deux fois les valeurs du tableau 12. Des exemples
sont donnés sur les figures 4 et 5 ;
— soit les séparer de toute partie conductrice par une distance
(0)
d’au moins 20 mm (tableau 1).
Pour les parties actives possédant seulement une isolation
principale, telles que bornier isolant, appareillage isolé non spécifié
de classe II, conducteurs isolés de tension spécifiée inférieure
à 1 kV..., on doit les séparer de l’enveloppe par une isolation
supplémentaire.
Cette isolation supplémentaire peut être réalisée suivant les
dispositions indiquées par les figures 2 et 3.
Dans tous les cas, la gaine extérieure des câbles (qui doivent être
fixés) doit être maintenue jusqu’au voisinage des connexions.
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TABLEAUX ET ARMOIRES
Figure 4 – Matériels des classes I, II et III : isolations et essais
Figure 3 – Réalisation de classe II par installation :
exemple pour une armoire métallique (doc. Promotelec)
Tableau 12 – Lignes de fuite et distances dans l’air
(tableau 53 E de NF C 15 100)
Tension nominale
de l’installation
(V)
Tension de tenue
aux chocs
(kV)
Distance
correspondante
(mm)
230/400
5
4
400/690
8
8
1 000
10
11
Figure 5 – Lignes de fuite et distances d’isolement dans l’air
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
4. Câblage
4.1 Schémas
La détermination des courants admissibles dans les diverses
parties du câblage (qu’il s’agisse indifféremment de circuits réalisés,
selon les intensités, par fils, câbles ou barres) est liée au schéma
adopté pour la distribution.
Si, pour les conducteurs réservés à un circuit d’arrivée ou de
départ, le calcul est basé sur le courant assigné de ce circuit, pour
les parties communes à plusieurs circuits, on peut être amené à
adopter des coefficients réducteurs dépendant :
— du type de répartition adopté ;
— du choix éventuel de facteurs de diversité.
La figure 6 illustre divers cas de répartition possibles des puissances en fonction desquels le tronçon commun (ou ses diverses
parties) doit être dimensionné.
Il va sans dire que l’intérêt économique milite très souvent en
faveur d’une section uniforme, même excessive.
Dans tous les cas, et particulièrement lorsqu’il est fait usage de
borniers ou de distributeurs préfabriqués, il y a tout intérêt à
rapprocher au maximum les départs des puissances les plus
importantes de l’arrivée, ne serait-ce que pour limiter les pertes par
échauffement.
En ce qui concerne les facteurs éventuels de diversité appliqués
soit au calcul de la puissance totale, soit à une partie seulement,
rappelons qu’il s’agit du rapport de la somme maximale, à n’importe
quel instant, des courants présumés dans tous les circuits principaux
considérés, à la somme des courants assignés à ces mêmes circuits.
Rappelons également que le facteur de diversité est le produit :
— du facteur d’utilisation, qui est le rapport de la puissance
effectivement absorbée par un appareil, à sa puissance nominale ;
— et du facteur de simultanéité, qui est le rapport de la somme
des puissances nominales des appareils susceptibles de fonctionner
simultanément, à la somme des puissances nominales de tous les
appareils alimentés par le même circuit.
Pour un ensemble ou une partie d’ensemble, le facteur assigné
de diversité est fonction du nombre de circuits principaux. Il est
(0)
donné dans le tableau 13.
Tableau 13 – Facteurs assignés de diversité (1)
Nombre de circuits principaux
Facteur de diversité
2 et 3
0,9
4 et 5
0,8
6 à 9 inclus
0,7
10 et au-dessus
0,6
(1) Extrait de la norme EN 60 439-1.
Pour les ensembles dérivés de série (EDS), ce facteur est pris
égal à 1, sauf spécification contraire.
4.2 Courants admissibles
4.2.1 Conditions d’environnement
Par convention, la température de l’air ambiant à l’extérieur des
enveloppes est estimée à 30 oC.
D 5 160 − 14
Figure 6 – Divers types de répartition
Lorsque, dans ces conditions particulières, cette température est
plus élevée, des facteurs de correction (tableau 14) devront être
appliqués aux calculs des sections, en se basant sur les valeurs
relevées ou estimées.
(0)
Tableau 14 – Facteurs de réduction des courants
admissibles dans le cas de températures supérieures
à 30 oC (1)
Température
de l’air ambiant
(oC)
Facteurs de réduction
pour isolation
pour isolation
PVC (2)
PR/EPR (2)
30
1
1
35
0,94
0,96
40
0,87
0,91
45
0,79
0,87
50
0,71
0,80
55
0,61
0,76
60
0,50
0,71
(1) extrait du tableau 52 J1 de la norme NF C 15-100
(2) PVC : poly(chlorure de vinyle)
PR : polyéthylène réticulé
EPR : éthylène propylène
Toutefois, lorsque, pendant quelques jours par an, la valeur
moyenne de la température de l’air ambiant, mesurée sur une
période de 24 heures, ne dépasse pas 35 oC (sans jamais excéder
40 o C à aucun moment), on considère ces conditions comme
compatibles avec la valeur fixée de 30 oC.
Dans le cas des ensembles relevant de la norme Machines, la situation est un peu différente, car la température de 40 oC, qui sert de
base, est celle de l’intérieur de l’ensemble ; il s’ensuit des valeurs
pratiques différentes.
4.2.2 Barres
Les barres conductrices, qu’elles soient en cuivre ou en aluminium
revêtu, commencent à présenter quelque intérêt pour des intensités
égales ou supérieures à 200 A ; cela est toutefois fortement influencé
par le coût des supports et du façonnage résultant de la plus ou moins
grande rectitude des parcours.
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Divers cahiers des charges d’administrations ou de grands utilisateurs spécifient les courants admissibles en fonction des sections ;
par ailleurs, il existe de nombreux tableaux, issus soit de constructeurs, soit de la pratique appliquée par les installateurs. Des divergences notables peuvent être relevées entre ces différents
documents.
C’est pourquoi ce sujet est traité plus explicitement dans l’article
Jeux de barres à basse tension [D 5 165] du présent traité.
4.2.3 Conducteurs isolés posés dans des goulottes
de filerie
Il y a lieu de distinguer :
— les circuits de filerie à charge réduite (télécommande, asservissement, mesure, signalisation) pour lesquels le câblage en goulotte
n’entraîne aucune réduction de section, compte tenu de la très
grande marge due aux sections couramment utilisées (1,5 et
2,5 mm2) très largement supérieure à celles qui résulteraient d’un
calcul détaillé ;
— les circuits de puissance, câblés en sections de 1,5 à 35 mm2 ;
au-delà, la pose en goulottes est moins utilisée en raison des
contraintes de torsion dues aux angles, qui risquent d’entraîner
des rayons de courbure trop faibles et des efforts mécaniques, tant
sur les goulottes elles-mêmes que sur leurs couvercles.
On a considéré, pour la pose des conducteurs isolés au PVC,
l’utilisation de goulottes de filerie (étant supposé que le câblage en
torons n’est pas sensiblement différent, du point de vue de la dissipation de chaleur). Le calcul des courants admissibles (tableau 15) a
été effectué sur la base des hypothèses suivantes de la norme
NF C 15 100 :
— mode de pose 34 (tableau 52 C) : conducteurs isolés dans des
goulottes suspendues ;
— méthode de référence B (tableau 52 E) : application d’un facteur
de réduction de 0,90 ;
— courant admissible (tableau 52 F colonne 1), en supposant la
température de l’air ambiant, à l’intérieur de l’ensemble, à 40 oC,
avec correction par une facteur égal à 0,87 (tableau 52 J1) pour le
PVC. Cela amène, pour ces conditions, aux mêmes valeurs que celles
découlant de la norme NF EN 60 204-1, pour le mode B1 (goulottes)
(tableau 5, température 40 oC), les facteurs de réduction pour
groupements étant, par ailleurs, les mêmes dans les tableaux 52 L
(NF C 15-100) et C2 (EN 60204-1).
On n’a considéré, dans le tableau 15, que le cas des régimes
permanents.
Dans le cas de régimes périodiques ou intermittents, on utilise une
formule permettant de calculer le courant efficace thermique équivalent Iq , qui est utilisé s’il dépasse le courant de régime permanent
Ib :
2
Iq =
avec
2
I i × ti + I b × tb
--------------------------------------ts
Iq courant thermique équivalent (A),
Ii courant d’appel au démarrage (A),
Ib courant en régime permanent, en pleine charge (A),
t i durée de présence du courant d’appel (s),
t b durée d’utilisation en charge (s),
t s durée du cycle opératoire (s).
4.2.4 Conducteurs isolés posés dans l’air
Il convient de préciser qu’il s’agit de l’air contenu à l’intérieur des
enveloppes, ce qui a conduit à considérer la pose sur tablette comme
la plus proche, physiquement, des dispositions les plus fréquemment appliquées. Dans le cas des câbles monoconducteurs ou multi-
TABLEAUX ET ARMOIRES
polaires isolés au PVC, le calcul des courants admissibles
(tableau 16) a été fait en appliquant la norme NF C 15 100, pour les
modes de pose suivants :
— pose sur des tablettes perforées : mode de pose 13 ;
— méthode de référence E, avec correction, pour la température,
par le même facteur de 0,87 qu’au paragraphe 4.2.3 et, pour les
groupements, les mêmes valeurs que précédemment.
La comparaison avec la norme NF C 15 100 donne pour la norme
EN 60 204-1, des équivalences pour le mode E de son tableau 5
(câbles multiconducteurs sur tablettes) jusqu’à la section de
35 mm2 ; au-delà, on a retenu les valeurs plus faibles de cette
dernière norme.
En ce qui concerne l’emploi de câbles ou de conducteurs isolés
au PR/EPR, on majorera les valeurs du tableau 16 d’un facteur de
correction qui peut être estimé à 1,25.
Nota : la norme Machines donne un facteur différent (1,13), mais sans justification.
La comparaison, dans la NF C 15 100, toutes choses étant égales
par ailleurs, des courants admissibles pour le PVC et pour le PR/EPR,
donne des facteurs allant de 1,22 à 1,30.
En première approximation, on peut déterminer le facteur de
correction par la formule suivante :
ki =
t1 – ta
--------------t2 – ta
avec
k i facteur de correction,
t1 température maximale admissible pour l’isolant en question (ici, 90 oC pour le PR/EPR),
t 2 température maximale admissible pour l’isolant de référence (ici, 70 oC pour le PVC),
t a température ambiante (ici, 40 oC).
Cette application donne :
k i = 1,29
ce qui justifie bien le facteur de correction de 1,25 choisi par
défaut.
4.2.5 Circuits de terre
Les circuits assurant la continuité des conducteurs de protection
et des masses doivent être dimensionnés en fonction des contraintes
thermiques et mécaniques qu’ils sont susceptibles de supporter en
cas de défaut (y compris les assemblages et connexions). Ces circuits
peuvent être constitués :
— par des conducteurs de protection particuliers (barres de terre) ;
— par la structure même (enveloppe, châssis) de l’ensemble.(0)
(0)
On doit relier à ces circuits :
— les organes manuels de commande (à moins qu’ils ne soient
isolants ou isolés) ;
— les masses des matériels installés, sauf lorsqu’il s’agit
d’éléments de petite taille (environ 50 × 50 mm) ou ne pouvant être
saisis à la main. En application de cela, on ne relie pas à un
conducteur de protection les plaques signalétiques, vis, rivets,
électroaimants de contacteurs, noyaux magnétiques de transformateurs, sauf de classe I, munis d’une borne de terre.
Nota : l’attention est attirée sur les dispositions à prendre pour empêcher le fonctionnement intempestif ou le non-fonctionnement de machines dites dangereuses (voir à cet effet
la norme EN 60 204 art. 9.4 Fonctions de commande en cas de défaillance, et le décret 93.40
du 11-1-93 dit Sécurité des machines).
Si la structure de l’ensemble est utilisée comme tout ou partie de
conducteur de protection, il faut vérifier que la section, en tout point,
présente une conductance équivalente à celle du conducteur en
cuivre, comme spécifié ci-après.
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− 15
TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Tableau 15 – Courants admissibles (A) pour le câblage en goulottes (conducteurs isolés au PVC)
Section
(mm2 )
Nombre de circuits triphasés (ou nombre de conducteurs)
3 (9)
6 (18)
9 (27)
1 (3)
9,5
1,5
13,5
2,5
18
13
10
9
7
4
24
17
13
12
10
6
31
22
17
15
12
10
43
30
24
22
17
16
59
41
32
29
23
25
77
54
42
39
31
35
96
67
52
48
38
Tableau 16 – Courants admissibles pour les câblages
dans l’air (câbles isolés au PVC)
Section
(mm2)
Nombre de circuits triphasés
(ou nombre de conducteurs)
1 (3)
3 (9)
6 (18)
16
et + (48 et +)
1,5
16
11
9
6
2,5
22
15
12
9
4
30
21
11,5
12
6
37
26
20
15
10
52
36
29
21
16
70
49
38,5
28
25
88
62
48
35
35
110
77
60,5
44
50
123
86
68
49
70
155
108
85
95
192
134
120
221
155
7
5,5
Dans le cas particulier où la porte est en matériau isolant, on se
rapportera aux dispositions énoncées au paragraphe 2.1.
Le cas de la porte métallique avec matériel de classe II ne
permettrait de se dispenser de la mise à la terre de la porte que si
le câblage était réputé équivalent à la classe II, condition difficile à
satisfaire.
■ Sections
La section des conducteurs de protection, en dehors d’essais ou
de calculs particuliers, sera déterminée comme il est indiqué dans
le tableau 17 pour les conducteurs de protection de même métal
que les conducteurs actifs.
(0)
Tableau 17 – Section des conducteurs de protection (1)
(mm2)
Section minimale
du conducteur de protection
correspondant
(mm2)
62
S 16
S
106
77
16 S 35
16
122
88
En outre, toutes précautions doivent être prises pour assurer une
bonne continuité et une résistance adéquate à la corrosion, et pour
qu’en cas de démontage partiel la continuité de la mise à la terre
ne soit pas affectée.
■ Cas des portes
Lorsque les portes ne supportent pas d’appareillage électrique ou
supportent seulement des matériels alimentés en TBTS, on considère que les éléments de fixation métalliques usuels (charnières,
pivots, vis et boulons) assurent une liaison suffisante au circuit de
protection.
Si du matériel électrique y est fixé, les masses des appareils
doivent être soit en liaison avec la porte, soit avec un conducteur
de protection relié à chacune des masses, porte comprise, la continuité entre partie mobile et partie fixe étant assurée par un dispositif
adapté et fiable (tresse, toron souple, liaison à contacts frottants)
dont la conductivité, ainsi que celle du conducteur de protection,
correspond aux caractéristiques de l’appareil ayant le courant nominal le plus élevé (les charnières courantes ne sont pas censées
répondre à ces conditions).
D 5 160 − 16
7,5
16 et + (48 et +)
Sections des conducteurs
de phase
35 S 400
S/2
400 S 800
200
S > 800
S/4
(1) D’après le tableau IV de la norme EN 60 439-1.
Si l’application de ce tableau conduit à des sections non normalisées, on choisira la section la plus proche. Dans le cas d’utilisation
de conducteurs d’équipotentialité, leur section est déterminée
d’après le courant d’emploi du circuit correspondant, suivant le
tableau 18.
(0)
■ Disposition
Il est recommandé que, pour chaque circuit externe, la borne de
connexion du conducteur de protection soit placée à proximité de
celle des conducteurs actifs.
Dans le cas d’utilisation d’un bornier commun, cette disposition
est compatible avec une barre de terre commune placée à proximité ;
par contre, la barre de terre commune peut être incompatible avec
d’autres dispositions.
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Tableau 18 – Sections des conducteurs
d’équipontentialité (1)
(A)
Section minimale
du conducteur
d’équipotentialité
(mm2)
I a 20
S
Courant d’emploi du circuit Ia
20 I a 25
2,5
25 I a 32
4
32 I a 63
6
63 I a
10
(1) D’après le tableau 4/a de la norme EN 60 439-1.
4.3 Montage
4.3.1 Bornes
Les circuits de puissance externes peuvent être soit raccordés
directement aux bornes de l’appareillage, soit raccordés sur un
bornier intermédiaire. Le choix de l’une ou l’autre des solutions peut
dépendre de facteurs tels que le temps dont on dispose sur le
chantier, la qualification de la main-d’œuvre, les essais préalables,
etc.
Si la première solution est retenue, il convient de prévoir tous les
espaces de cheminement, les dispositifs de fixation des conducteurs,
voire les cosses et les raccords, si nécessaire.
Pour ce qui est des circuits de commande et de signalisation, il
est admis que, lorsque le nombre de ceux entrant dans une enveloppe est supérieur à 10, leur raccordement se fasse par l’intermédiaire de bornes convenablement repérées.
Dans le cas d’appareils fixés sur des portes, si celles-ci sont
dégondables, des bornes doivent être disposées tant sur la porte
que sur la partie fixe, avec conducteurs souples de liaison entre les
deux.
Les types de bornes doivent être choisis en relation avec leurs
fonctions :
— bornes à serrage indépendant des 2 conducteurs, si elles sont
destinées à les raccorder à des instants différents ;
— bornes à barrette de sectionnement, si une telle fonction peut
être nécessaire (essais, suspension temporaire de fonctionnement),
plutôt que d’effectuer une déconnexion dont les conducteurs en
attente peuvent être dangereux ;
— bornes de mesures :
• à 1 douille pour prise de tension,
• à 2 douilles avec cavalier pour prise de courant.
Les bornes doivent convenir au type de conducteurs utilisés, ce
qui peut entraîner l’usage d’accessoires appropriés (manchons,
cosses, etc.), notamment dans le cas où la borne est soit trop grande
pour assurer un serrage efficace, soit trop petite (le garnissage des
bornes avec des tronçons de conducteurs comme la suppression de
brins ne sont pas admis).
D’une façon générale, on ne doit raccorder qu’un ou deux conducteurs par borne, sauf si cette dernière a été conçue à cet effet, et
que le nombre et la section des conducteurs restent compatibles avec
un bon serrage.
Le garnissage en soudure des extrémités d’âmes souples n’est
pas admis et le soudage des conducteurs sur les bornes n’est autorisé que dans le cas où les appareils sont prévus pour ce type de
TABLEAUX ET ARMOIRES
connexion ; de plus, dans le cas où l’équipement en question peut
être soumis à de fortes vibrations, les conducteurs doivent être
assujettis par fixations à faible distance des points de soudure.
L’utilisation de distributeurs (à bornes ou à barres) pour l’alimentation d’appareils de protection et de commande (petits disjoncteurs,
coupe-circuits, contacteurs, télérupteurs, etc.) est fortement recommandée à la place d’un câblage par pontages successifs entre bornes
amont (jarretières) ; mais cela peut être indispensable dans les
ensembles autres que monophasés, pour permettre un équilibrage
judicieux en fonction des conditions d’exploitation ou en cas de
changements possibles.
Les conducteurs ne doivent pas avoir de raccordements intermédiaires entre les bornes des appareillages et les bornes fixes
convenablement disposées (épissures, manchons, soudures, etc.).
Seules les barres peuvent être assemblées et raccordées en tronçons
boulonnés ou soudés.
4.3.2 Filerie
Les conducteurs isolés et les câbles doivent être disposés de façon
à éviter la détérioration des isolants par des arêtes vives, par le
mouvement des portes et des couvercles, par des vibrations, etc.,
même si les arêtes vives en question sont en matériaux isolants.
Dans le cas des portes, un jeu suffisant doit être laissé aux conducteurs pour que, en outre, les âmes ne soient pas détériorées.
Les conducteurs isolés ne doivent pas reposer contre des parties
nues sous tension à un potentiel différent.
Les conducteurs rigides ne peuvent être utilisés que pour relier
des parties fixes ; lorsque des vibrations peuvent se produire ou
lorsque des parties mobiles existent, les conducteurs câblés, de
préférence souples, sont à utiliser.
Les moyens de cheminement des conducteurs peuvent être :
— des torons, des nappes, des groupes de conducteurs isolés ou
des câbles placés à l’intérieur des enveloppes, fixés à leurs extrémités par les connexions, l’ensemble pouvant être rigidifié par
frettage entre conducteurs ou groupes de conducteurs, et éventuellement par des colliers ou des pattes d’attache au châssis ;
— des goulottes, pleines ou perforées, admettant indifféremment
conducteurs et câbles ; il convient de ne pas les remplir à plus de
70 % de leur capacité, pour permettre tant des adjonctions éventuelles, que des identifications de conducteurs.
Les goulottes doivent être disposées de façon à ne pas gêner le
mouvement des organes mobiles, le débrochage éventuel, le
raccordement et l’accès aux connexions ; elles doivent être fixées
rigidement sur l’enveloppe ou le châssis, et leurs couvercles doivent
rester assujettis.
Toutes dispositions doivent être prises pour que les modifications
de câblage puissent se faire par l’avant de l’enveloppe.
Des conducteurs appartenant à des circuits différents peuvent être
disposés côte-à-côte ou dans la même goulotte, ou faire partie d’un
même câble ; toutefois, s’ils sont soumis à des tensions différentes,
ils doivent soit être séparés par une cloison, soit être tous isolés pour
la plus haute tension de l’un quelconque des conducteurs en
question.
De même, si l’un des conducteurs appartient à un circuit à TBTS,
il doit être isolé pour la tension la plus élevée mise en jeu.
Si un dispositif de sectionnement de l’alimentation est disposé en
amont et si des conducteurs ne sont pas sous sa dépendance, ils
doivent alors être installés séparément (cheminement, goulottes,
traversées, etc., distincts).
Afin de faciliter les mesures et la recherche éventuelle de défauts,
il est recommandé, au voisinage des bornes, de disposer les conducteurs actifs de façon telle que l’on puisse, pour chaque circuit, les
enserrer dans une pince de mesures.
Les câblages courants sont réalisés en conducteurs divers
(0)
(tableau 19).
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Tableau 19 – Choix des conducteurs de câblage
et d’équipement
Type de
conducteur
Température
admissible
H 07 V-U
H 07 V-R
H 07 V-K
H 07 V2-U
H 07 V2-R
H 07 V2-K
H 07 V3-U
H 07 V3-R
H 07 V3-K
(oC)
+ 70
+ 70
+ 70
+ 90
+ 90
+ 90
– 25
– 25
– 25
Sections disponibles
(âmes en cuivre)
(mm2)
massives
câblées
souples
1,5 à 10
................... 1,5 à 400
................... ...................
1,5 à 2,5
...................
1,5 à 35
................... ...................
1,5 à 10
................... 1,5 à 400
................... ...................
1,5 à 240
1,5 à 35
1,5 à 240
Les températures maximales admissibles par les divers isolants
que l’on utilise pour certains câbles spéciaux ou non normalisés sont
répertoriées dans le tableau 20.
(0)
Tableau 20 – Températures maximales admissibles
par divers isolants utilisés pour certains câbles spéciaux
Isolants
PVC
PVC haute température (HT)
EVA H 07 G (1)
PVC – HT avec tresse de verre
Caoutchoucs de silicone H 05 S (2)
Silicones spéciaux
Silicones spéciaux avec tresse de verre
Terphanes avec tresse de verre (3)
Silicones HT ou Kaptons (4) avec tresse
de verre
Kaptons avec silicone HT
Température
(oC)
70
90
110
160
180
220
250
280
320
380
(1) EVA : acétate d’éthylène et de vinyle.
(2) La référence de 90 oC que l’on trouve dans certaines normes permet une
transposition concernant les courants admissibles.
(3) Terphane : nom commercial – composé polyester.
(4) Kapton : nom commercial – composé polyamide.
Lorsqu’un câblage est relié à, ou passe au voisinage d’un élément
chauffant, des dispositions doivent être prises pour que l’isolant
conserve ses propriétés. Ce peut être l’interposition d’un écran thermiquement isolant, le gainage par un isolant résistant à la chaleur
(ruban ou gaine en fibre de verre, caoutchouc de silicone, verre siliconé, etc.) ou l’utilisation de conducteurs à isolation haute température ; on vérifiera que la spécification de l’isolant correspond bien
à la température présumée de l’emplacement considéré.
4.3.3 Câblage de classe II
Indépendamment des câblages réalisés dans des enveloppes
isolantes ou partiellement isolées (presspahn, carton bakélisé, PVC
rigide...), on peut être amené à réaliser des parties d’équipements
en classe II, y compris leur câblage, dans des enveloppes de classe I
(§ 3.5.2).
D 5 160 − 18
Peuvent être considérés comme des câblages équivalents à la
classe II (pour 230/400 V) :
— des fils et câbles à isolement 500 V minimum, placés dans un
conduit isolant (IRO, ICO, ICD ou ICT APE) ;
— des fils et câbles à isolement 500 V minimum placés dans des
goulottes en PVC. Si les parois latérales et le fond de ces dernières
sont perforés, on maintiendra une distance dans l’air (compte tenu
de l’épaisseur de la goulotte), par rapport à la masse, suivant les
valeurs fixées dans le tableau 12 ;
— des fils et câbles à isolement 500 V minimum, fixés sur des
supports isolants, en maintenant en tous points une distance minimale de 10 mm entre l’isolant des conducteurs et la masse ;
— des fils et câbles à isolement 1 000 V minimum (U1000 R2 V).
Nota : si l’isolation 500 V des conducteurs reste accessible en tout ou partie, on ne peut
plus considérer le câblage comme équivalent à la classe II.
On prendra soin de s’assurer que le montage des conduits et
goulottes soit tel que les prescriptions précédentes soient respectées
et que leurs parois ne soient pas traversées par des éléments de
fixation conducteurs (boulons en nylon, cerclage extérieur, etc.).
Peuvent également être reconnus comme solutions équivalentes,
les gainages isolants :
— de conducteurs isolés par tubes isolants souples ou enrubannages par spires à recouvrement de rubans adhésifs, tubes et rubans
supportant une tension d’essai d’au moins 2 500 volts ;
— de conducteurs nus (barre) par enrubannage par spires à
recouvrement total de ruban adhésif supportant une tension d’essai
d’au moins 4 000 volts (le recouvrement total implique un recouvrement à 2 couches à mi-largeur du ruban).
Dans tous les cas, les conduits, les gaines extérieures des câbles
R02V, les rubans isolants, doivent être maintenus jusqu’au voisinage
des connexions, de manière à éviter tout déplacement, même en cas
de desserrage des connexions.
4.3.4 Tenue mécanique
Les éléments du câblage ne doivent pas subir de modifications
dues aux efforts mécaniques susceptibles de se produire.
Ceux-ci proviennent essentiellement :
— des dilatations et contractions résultant de l’échauffement ;
— des vibrations ;
— des efforts électrodynamiques dus aux surintensités et notamment aux courts-circuits.
Les câblages réalisés en fils et câbles sont peu sensibles aux deux
premiers effets.
Les barres doivent avoir leurs éléments d’assemblage et de
connexion protégés contre les desserrages et des dispositions
doivent être prises pour que les dilatations ne produisent pas de
flambage susceptible de diminuer l’écartement entre phases (entretoises), de rotation des connexions (angles à plat ou rotation de 1/4
de tour) ou d’effort excessif sur leurs éléments de fixation et d’isolement (système glissants).
Les efforts électrodynamiques auxquels peuvent être soumis les
conducteurs sont fonction du courant de court-circuit susceptible
de se développer à leur niveau.
Ils intéressent, non seulement les conducteurs actifs, mais également le conducteur de protection ou les éléments de châssis susceptibles d’être parcourus par un courant de défaut.
Il convient à cet effet de rappeler que les efforts instantanés sont
calculés, non en fonction de la valeur efficace du courant, qui est
celle utilisée pour la détermination des courants admissibles (effets
thermiques), mais à partir de la valeur de crête des courants de
défaut, c’est-à-dire celle-ci multipliée par 2 pour des courants
sinusoïdaux.
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Il s’agit de calculs complexes, tirés de la loi de Laplace, qui tiennent
compte de la forme des conducteurs et de nombreux facteurs difficilement chiffrables dans la pratique.
Cet aspect du problème est traité en détail dans l’article Jeux de
barres à basse tension [D 5 165] de ce traité.
L’application de ces formules à des cas concrets montre l’importance qu’il y a, si l’on ne fait pas utilisation d’éléments préfabriqués
de jeux de barres spécifiés pour un courant de court-circuit déterminé, à vérifier un certain nombre d’éléments :
— résistance au cisaillement ou à la traction des fixations d’isolateur supports ;
— résistance à l’ouverture des éléments de fixation des conducteurs isolés en torons des circuits de puissance, ou cerclage des
couvercles de goulottes (pour éviter les coups de fouet ), faute de
quoi une simple déformation mécanique avant le temps d’élimination du défaut (première crête d’alternance) peut, à l’amont d’un
dispositif de protection, créer un autre défaut entraînant l’amorçage
et la ruine d’une partie importante de l’ouvrage.
4.4 Repérages
Le but du repérage, à l’intérieur d’un ensemble, est de pouvoir
identifier les circuits individuels et leurs tenants et aboutissants.
À cet effet, lorsque les appareils équipant l’ensemble sont munis
de repères, ceux-ci doivent être les mêmes que ceux se trouvant sur
les plans de disposition qui peuvent être fournis avec l’ensemble.
Si la disposition le permet, le suivi de la filerie, notamment pour
les circuits de puissance, peut éviter ce repérage.
On distingue, en matière de repérage :
— le repérage des matériels :
• repérage des conducteurs,
• repérage des bornes,
• repérage des appareils,
permettant de les identifier individuellement, sans ambiguïté
(identification) ;
— le repérage fonctionnel :
• conducteurs neutres ou de protections (N, PE),
• identification des phases (calage horaire),
• distinction entre divers types de circuit (puissance, commande,
etc.),
• fonctions des bornes d’appareillage (bobines, contacts, etc.),
permettant de s’assurer de la fonction (rôle joué dans l’ensemble).
4.4.1 Repérage de la filerie
■ Conducteur de protection (PE ou PEN)
Le conducteur de protection doit être facile à distinguer par sa
forme, son emplacement, son repère ou sa couleur. Si l’on utilise
le repérage par la couleur, celle-ci doit consister en la double coloration vert et jaune. Lorsque le conducteur de protection est un câble
isolé unifilaire, cette identification par la couleur doit être utilisée
sur toute la longueur.
La double coloration d’identification vert et jaune est strictement
réservée aux conducteurs de protection.
■ Conducteur neutre (N)
Tout conducteur neutre d’un circuit de puissance et tout conducteur médian doit être facilement reconnaissable par sa forme, son
emplacement, son repère ou sa couleur. Si l’on utilise l’identification
par la couleur, la couleur bleu clair doit être choisie pour ces
conducteurs.
TABLEAUX ET ARMOIRES
Lorsqu’un circuit de puissance possède un conducteur neutre ou
médian, le bleu ne doit pas être employé pour un autre conducteur
de ce circuit.
■ Autres conducteurs
Toutes les couleurs sauf celles mentionnées précédemment sont
admises.
Toutefois, lorsqu’un code de couleurs est utilisé pour l’identification des conducteurs, il est recommandé d’adopter les couleurs
suivantes :
— circuits de puissance en courant alternatif ou continu : noir ;
— circuits de commande en courant alternatif : rouge ;
— circuits de commande en courant continu : bleu ;
— circuits de commande d’interverrouillage alimentés par une
source extérieure : orange.
L’utilisation de ce code de couleurs (tiré de la norme EN 60 204-1)
est particulièrement recommandée pour les machines.
Remarque : la couleur bleu est recommandée pour les circuits
de commande à courant continu ainsi que pour les conducteurs
neutres (bleu clair). Pour les deux usages, le même bleu est
permis. Une distinction de teinte n’est pas nécessaire, car une
confusion entre les circuits de puissance et de commande à
courant continu est à éviter par d’autres moyens (par exemple,
par disposition et repérage des bornes).
4.4.2 Repérage des barres
Les barres peuvent être nues, gainées ou peintes. Lorsqu’il s’agit
d’une barre de terre, elle peut être repérée à ses extrémités par des
bandes alternatives vertes et jaunes quand il y a un risque de
confusion avec les barres des phases.
Si l’on désire effectuer un repérage de phases, il convient de noter
qu’il n’existe pas de couleurs conventionnelles (les anciennes
couleurs vert, jaune, brun, ont été abandonnées lors de l’introduction
du vert et jaune pour le conducteur de protection). On utilisera à cet
effet des indices numériques du type horaire (chiffres de 0 à 11 ou
de 1 à 12).
Si l’on ne dispose pas d’indications sur le calage horaire des
phases de l’installation à laquelle est destiné l’ensemble (et qui peut
être modifié par l’insertion d’un transformateur), on peut utiliser les
chiffres 1,2 et 3, ou encore I, II et III.
4.4.3 Repérage fonctionnel
Ce qui précède est déjà, pour les barres, un repérage fonctionnel.
D’autres repérages fonctionnels, en général effectués sur les
bornes, permettent d’appréhender leur rôle :
— circuit d’alimentation (ligne) : L1 (phase 1), L2 (phase 2), L3
(phase 3), N (neutre) ;
— polarités : + ou L+ (pôle positif),
– ou L– (pôle négatif),
M (médian) ;
— commande/contrôle/mesure : enclenchement, déclenchement,
signalisation, alarmes, mesure (tension, courant, etc.) ;
— utilisation : circuits de puissance.
Pour les circuits de commande/contrôle/mesures, ainsi que pour
les circuits de puissance, les couleurs suivantes peuvent être
utilisées :
noir, marron, rouge, orange, bleu, violet, gris, blanc, rose.
Les couleurs vert, jaune, ne doivent pas être utilisées, sauf sous
la forme bicolore vert et jaune, réservée aux circuits de protection
(mises à la terre).
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
Des indications de ces couleurs, si elles ont une signification fonctionnelle, doivent être reportées sur les documents correspondants
(schémas, carnets de filerie, etc.).
5. Échauffements
5.1 Limites
4.4.4 Identification
L’identification consiste à affecter à chaque borne et à chaque
conducteur un repère tel qu’il permette, en cas de besoin, de reconnaître leur correspondance ; elle peut aussi permettre de localiser
la borne ou le conducteur dans un schéma ou un ensemble de
schémas et, éventuellement, de connaître les tenants et les aboutissants du conducteur.
On utilise pour cela des repères alphanumériques et des systèmes
faisant l’objet de la norme NF C 04-200.
Les repérages et identifications (à l’exception de ceux qui sont
obligatoires comme pour les conducteurs N et PE) présentent un
intérêt majeur lorsque les servitudes de l’exploitation sont telles que
le gain de temps, en cas de dépannage, est primordial, tant pour
des raisons de sécurité que de gains de production ; ils représentent
toutefois un investissement non négligeable, qu’il conviendra de
comparer avec leurs avantages, avant de décider de la solution
retenue.
Les appareillages ainsi que le câblage (dans une proportion
moindre) dégagent de la chaleur, ce qui se traduit par un échauffement des divers constituants d’un ensemble.
Le tableau 21 en donne les valeurs.
5.2 Méthodes d’évaluation
5.2.1 Mesures
Des essais en vraie grandeur permettent, en laboratoire, des
mesures précises, sur des ensembles types, et les normes fixent les
valeurs limites à ne pas dépasser, ainsi que les méthodes à appliquer
(NF EN 60 439-1, art. 8.2.1.3).
Ils sont conduits soit en chargeant les circuits jusqu’à atteindre
les courants assignés à chacun d’eux, compte tenu des facteurs de
diversité, soit en utilisant des résistances chauffantes de puissances
dissipées équivalentes, convenablement disposées.
(0)
Tableau 21 – Échauffements (d’après le tableau III de la norme EN 60 439-1)
Échauffement
(K)
Parties de l’ensemble
Constituants incorporés (1)
Conforme aux prescriptions correspondantes pour les constituants
eux-mêmes ou, à défaut, aux instructions du constructeur, en tenant
compte de la température à l’intérieur de l’ensemble
Bornes pour conducteurs isolés extérieurs
70 (2)
Jeux de barres et conducteurs, contacts embrochables des parties
amovibles ou débrochables se raccordant aux jeux de barres
Limité par :
— la résistance mécanique du matériau conducteur ;
— l’influence éventuelle sur le matériel voisin ;
— la limite de température admissible des matériaux isolants
en contact avec le conducteur ;
— l’influence de la température du conducteur sur les appareils qui
lui sont raccordés ;
— pour les contacts embrochables, la nature et le traitement de la
surface du matériau du contact.
Organes manuels de commande :
— en métal
— en matériau isolant
15 (3)
25 (3)
Enveloppes et panneaux extérieurs accessibles :
— surfaces métalliques
— surfaces isolantes
30 (4)
40 (4)
Dispositions particulières de raccordements du type à prise et à fiche
Déterminé par la limite de température des éléments des matériels
dont ils font partie (5)
(1) Le terme « constituants incorporés » signifie :
— l’appareillage conventionnel ;
— les sous-ensembles électroniques (par exemple, pont redresseur, circuit imprimé) ;
— les parties de l’équipement (par exemple, régulateur, alimentation de puissance stabilisée, amplificateur opérationnel).
(2) La limite d’échauffement de 70 K est une valeur basée sur un essai conventionnel. Un ensemble utilisé ou essayé dans les conditions d’installation peut avoir
des raccordements dont le type, la nature et la disposition ne seront pas les mêmes que ceux adoptés pour l’essai et un échauffement différent des bornes peut en
résulter et être demandé ou accepté.
(3) Pour les organes manuels de commande à l’intérieur des ensembles qui ne sont accessibles qu’après ouverture de l’ensemble, par exemple, poignées de
secours, poignées de débrochage qui ne sont pas utilisées fréquemment, on peut admettre des échauffements plus élevées.
(4) Sauf spécification contraire, dans le cas de panneaux et d’enveloppes qui sont accessibles mais qui n’ont pas besoin d’être touchés en service normal, il est
permis d’augmenter les limites d’échauffement de 10 K.
(5) Cela permet un certain degré de souplesse vis-à-vis du matériel (par exemple, dispositifs électroniques) ayant des limites d’échauffement différentes de celles
qui sont normalement attribuées à l’appareillage.
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TABLEAUX ET ARMOIRES
5.2.2 Extrapolation
Il s’agit d’une méthode de calcul qui fait l’objet d’un rapport CEI
no 890, utilisée essentiellement pour les EDS et basée sur les puissances dissipées à l’intérieur d’une enveloppe (pour les ensembles
ouverts, il n’est pas nécessaire d’effectuer ces calculs, s’il est évident
que les températures de l’air ne sont pas susceptibles de s’élever
excessivement).
Elle peut s’appliquer, sous réserve de certaines hypothèses parmi
lesquelles :
— la répartition des puissances dissipées à l’intérieur de l’enveloppe est sensiblement uniforme ;
— l’appareillage est disposé de façon à n’apporter qu’une gêne
légère à la circulation de l’air ;
— l’ensemble est conçu pour le courant continu ou pour le
courant alternatif jusqu’à 60 Hz, la somme des courants des circuits
d’alimentation ne dépassant pas 3 150 A ;
— les enveloppes sont de taille moyenne, ne dépassant pas
2 m × 1 m × 0,80 m.
La valeur de l’échauffement moyen doit être modulée pour tenir
compte de la répartition non uniforme des températures, en la multipliant par un coefficient qui varie de 1,2 à 1,6 suivant le rapport de
la hauteur à la surface de base de l’ensemble, et pour tenir compte
aussi de la section des orifices éventuels de ventilation.
L’échauffement de l’air à mi-hauteur ∆ θ0,5 est calculé à l’aide de
la formule suivante :
∆ θ0,5 = k b P x
avec
P puissance dissipée à l’intérieur de l’enveloppe,
k constante de l’enveloppe, dont la valeur dépend de la surface effective de refroidissement A,
b facteur dont la valeur dépend du nombre de séparations
horizontales à l’intérieur de l’enveloppe,
x exposant dont la valeur est égale à 0,804 si l’enveloppe ne
comporte pas d’orifice de ventilation et à 0,715 si elle en
comporte.
La surface effective de refroidissement A est calculée en multipliant la surface de chaque paroi par un facteur égal à 1,4 pour la
surface supérieure et 0,90 pour les parois verticales ; les parois
accolées à un mur ou à une autre armoire ne sont pas prises en
compte.
L’échauffement ∆ θ au sommet de l’enveloppe est calculé par la
formule :
∆ θ = c ∆ θ0,5
Figure 7 – Exemple de calcul suivant la méthode CEI 890
où c est un facteur de répartition verticale de la température.
Un exemple de calcul est donné figure 7.
5.2.3 Autres méthodes
Les constructeurs d’appareillages électriques, de même que les
fournisseurs d’enveloppes préfabriquées donnent, dans leurs catalogues, des abaques permettant d’arriver à des résultats plus ou
moins acceptables (ils sont, pour la plupart, basés sur la méthode
CEI). La figure 8 donne un exemple d’une telles indication.
Une méthode simplifiée est parfois proposée, par utilisation de
la formule suivante :
P
∆ θ = -------λS
avec
S surface extérieure libre de l’enveloppe (m2),
λ
coefficient de conduction thermique du matériau de
l’enveloppe, dont la valeur est égale à 5,5 W · m–2 · oC –1
pour la tôle pleine, 4 W · m–2 · oC –1 pour une enveloppe
isolante.
Figure 8 – Répartition de la température à l’intérieur
d’une armoire métallique en fonction de la puissance dissipée
par les matériels électriques
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TABLEAUX ET ARMOIRES ________________________________________________________________________________________________________________
La comparaison des résultats donnés par application de l’une ou
l’autre des méthodes fait ressortir des différences inférieures à 25 %,
ce qui reste de l’ordre de grandeur des erreurs commises par ailleurs,
du fait des éléments non pris en compte, des imprécisions sur les
valeurs des divers facteurs et coefficients retenus, des puissances
dissipées, etc.
Il n’en reste pas moins que, dans de nombreux cas et, en particulier, pour les ensembles réunissant en blocs compacts des appareillages modulaires susceptibles de dégagements de chaleur
(coupe-circuits à fusibles notamment), que les ensembles soient de
taille réduite ou non, des échauffements importants peuvent se produire.
Cela peut amener à des déclassements des appareillages, pouvant
aller au-delà des limites acceptables suivant les indications des
constructeurs, ou à prendre des mesures de correction (ventilations
naturelle ou forcée).
5.2.4 Puissances dissipées
Elles sont, en général, indiquées dans les catalogues ou les notices
techniques des constructeurs.
Il est difficile de donner des valeurs car, pour certains appareillages
comme les variateurs de puissance, les alimentations redressées ou
stabilisées, etc., les dispositions techniques ou les conceptions
adoptées, les variantes de présentation (nu, en boîtier moulé, débrochable, sélectif, pour les disjoncteurs), les catégories d’emploi et les
types de bobines (contacteurs), pour ne citer que ces exemples,
peuvent amener à des disparités considérables.
Pour certains matériels (fusibles, petits disjoncteurs, blocs de jonction, etc.) les normes de construction fixent des limites de chutes
de tension sous courant assigné qui peuvent être retenues pour le
calcul des puissances dissipées, mais il faut noter :
— que ces valeurs sont des maximums, et que les grandeurs
réelles peuvent être inférieures à ce que le calcul donne ;
— que les chiffres ainsi obtenus sont relatifs au courant assigné,
le courant d’emploi étant, en général, inférieur.
La figure 9 donne un abaque permettant d’obtenir un facteur de
réduction des puissances dissipées en fonction du courant d’emploi.
En ce qui concerne une autre catégorie de matériels, les transformateurs et autotransformateurs (et, dans une certaine mesure,
des dispositifs à base de ces appareils, dont la puissance dissipée
provient en majeure partie), il convient de distinguer les pertes fer,
qui ne varient pas avec la puissance appelée, des pertes cuivre, qui
sont proportionnelles au carré du courant secondaire.
Toutefois, ces valeurs étant rarement indiquées, on peut, en
première approximation, se baser sur les rendements, par application de la formule :
Pn ( 1 – R )
P t = ---------------------------R
avec
Pt pertes totales (W),
Pn puissance nominale,
R rendement.
Figure 9 – Facteur de réduction des puissances dissipées
en fonction du courant d’emploi
Tableau 23 – Puissance dissipée par un jeu de barres
triphasé, en cuivre, à 90 oC
Courant
admissible .... (A)
600
900
1 000
1 200
1 500
1 600
Section...... (mm) 50 × 5 80 × 5 100 × 5 63 × 5 80 × 5 100 × 5
Nombre
de barres
par phase
1
1
1
2
2
2
Puissance
dissipée........ (W)
96
136
148
141
176
171
À titre indicatif, les tableaux 22 et 23 donnent quelques valeurs
de puissance dissipées.
(0)
6. Vérifications et essais
Tableau 22 – Puissances dissipées
par divers appareillages
Puissances
dissipées
(W)
Blocs
de jonction
Fusibles
Disjoncteurs
Avant leur mise en service, les ensembles doivent subir un certain
nombre de vérifications et d’essais.
Courant assigné (A)
10
32
40
50
0,8 1,2 1,5 1,9 2,4
1,3 2,3 2,6 3,2 3,2
3
3,5 4,5 4,5 6
3
7
6
3,8 4,8
7
7
8
7,5 9
11
D 5 160 − 22
16
20
25
63
80 125 160
10
15
13
18
Suivant les textes de référence, ces essais sont :
— soit des essais de type ;
— soit des essais individuels ;
— soit une combinaison des deux.
Les différentes normes applicables précisent les essais auxquels
les ensembles relevant de leur spécificité sont soumis.
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6.1 Ensembles de série (ES)
6.1.1 Essais de type
Ils comprennent la vérification :
a) des limites d’échauffement ;
b) des propriétés diélectriques ;
c) de la tenue aux courts-circuits ;
d) de la continuité du circuit de protection, y compris celle des
parties conductrices ;
e) de la tenue aux courts-circuits du circuit de protection ;
f) des distances d’isolement et des lignes de fuite ;
g) du fonctionnement mécanique ;
h) des degrés de protection contre les influences externes.
6.1.2 Essais individuels
Ils comprennent :
i) une inspection de l’ES : examen du câblage et, en cas de nécessité, essai de fonctionnement électrique ;
j) un essai diélectrique ;
k) la vérification des mesures de protection et de la continuité
des circuits de protection.
6.2 Ensembles dérivés de série (EDS)
Ils sont soumis à des essais individuels, sauf pour les composants
déjà essayés, soit au titre des normes qui leur sont propres, soit à
celui des ES, dans la mesure où ils sont installés conformément aux
instructions des constructeurs.
Certains essais ne pouvant s’effectuer en laboratoire ou sur plateforme d’essais, des dispositions palliatives sont prises.
En général, ils sont soumis aux vérifications et essais suivants :
a) vérification de l’échauffement soit par le calcul, soit par extrapolation à partir d’ES ayant satisfait aux essais de type ;
b) mesure de la résistance d’isolement ;
c) vérification de la tenue aux courts-circuits, par calcul ou
extrapolation ;
les points d), f), g), h), i) et k) étant les mêmes que pour les ensembles
de série.
Le point e) consiste en une vérification de la tenue aux courtscircuits du circuit de protection par essai ou étude appropriée de la
disposition du conducteur de protection.
6.3 Machines
Les essais se font, en général, lorsque l’ensemble est raccordé à
la machine ; ils comprennent :
— la vérification de la continuité du circuit de protection
équipotentiel ;
— la mesure de la résistance d’isolement ;
— des essais diélectriques ;
— la vérification de la protection contre les tensions résiduelles ;
— des essais de compatibilité électromagnétique ;
— des essais fonctionnels.
TABLEAUX ET ARMOIRES
6.4 Installations
En pratique, on retrouve, dans les règles des installations, la
presque totalité des exigences relatives aux EDS soit explicitement
au niveau des essais et vérifications, soit implicitement dans les
diverses conditions auxquelles matériels et installations doivent
satisfaire.
On se reportera, pour plus de clarté et afin de ne rien omettre,
au paragraphe 6.2.
6.5 Documentation
Pour les ES, une plaque signalétique doit indiquer :
— le nom du constructeur ou la marque de fabrique ;
— la désignation du type ou le numéro d’identification, ou tout
autre moyen adéquat de référence.
Les renseignements suivants doivent soit s’y trouver, soit figurer
dans des documents ou schémas fournis avec l’ES, soit être répertoriés dans les catalogues :
— nature du courant (fréquence en alternatif) ;
— tensions assignées d’emploi ;
— tensions assignées d’isolement ;
— tension assignée de tenue aux chocs (éventuellement) ;
— tensions assignées des circuits auxiliaires (éventuellement) ;
— limites de fonctionnement ;
— courant assigné de chaque circuit (éventuellement) ;
— tenue aux courts-circuits ;
— degrés de protection ;
— mesures de protection des personnes ;
— conditions d’emploi, si elles diffèrent des conditions
habituelles ;
— type de régime du neutre prévu ;
— dimensions (hauteur, largeur, profondeur) ;
— masse.
Les deux derniers renseignements ne sont pas demandés pour les
EDS.
D’une façon générale, au moins un schéma unifilaire est nécessaire, comprenant :
— des indications se retrouvant sur l’appareillage (étiquette,
repère...) et permettant de le retrouver et de l’identifier sans
ambiguïté ;
— pour chaque appareil, ses caractéristiques, suivant le cas :
• fonction,
• nombre de pôles,
• courant assigné,
• types et limites de réglage des relais,
• type de courbe de fonctionnement,
• tension et courant de la bobine de maintien,
• tension et courant de la bobine de déclenchement,
• type de fonctionnement (à émission, à manque de tension),
• seuil de fonctionnement différentiel ;
— les sections des conducteurs et des barres ;
— les représentations des borniers ou les listings correspondants ;
— toutes les autres indications jugées nécessaires pour la
manœuvre, la maintenance, les extensions, le dépannage ;
— les notices techniques des appareillages ;
— et, pour les ensembles autres que de distribution, les schémas
fonctionnels.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite.
© Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique
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Tableaux et armoires
par
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Roland AUBER
Secrétaire général honoraire de l’Association internationale
des entreprises d’équipement électrique (AIE)
Bibliographie
Dans les techniques de l’Ingénieur
[1]
[2]
AUBER (R.) et ATLANI (C.). – Prévention des
accidents électriques D 5 100. Traité Génie
électrique (1996).
AUBER (R.) et RÉMOND (C.). – Installations
électriques : installations à basse tension.
Protection D 5 032. Traité Génie électrique
(1993).
Livres et revues
RÉMOND (C.). – Tableaux, armoires et coffrets. 1re et
2e partie. Cahiers Techniques du J 3 E, nos 16,
(déc. 1994) et 18 (avril 1955).
ROMAN (G.). – La directive machines et les automatismes. Cahiers Techniques du J 3 E, no 14,
mai 1994.
Fiche pratique de sécurité – armoires électriques.
INRS ED 46. Guide pratique destiné à améliorer
la sécurité d’exploitation des armoires et coffrets
électriques de tension inférieure à 1 000 V,
déc. 1993.
KILINDJIAN (C.). – Étude thermique des tableaux
électriques BT. Cahier technique Merlin-Gerin
no 145, janv. 1990.
Les tableaux électriques basse tension. Cahiers du
GIMELEC no 1 à 7 (du mars 1993 au fev. 1994).
Rapport CEI no 890. Méthode de détermination par
extrapolation des échauffements par les
ensembles d’appareillage à basse tension dérivés
de série (EDS) (1987).
LEGRAND. – Machines et équipements de travail.
Illustration du décret 93-40 (1995).
Équipement électrique des machines et installations
industrielles. Document E 03.15.600.N du
CNOMO.
AUBER (R.). – Tableaux et armoires. Échauffements
– Méthode de calcul – Puissances dissipées par
les appareillages. Journal des Électriciens, no 658
à 672 (juin 1988 à oct. 1989).
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I
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Réglementations – Normalisation
La plupart des nombreuses réglementations et normes sont maintenant
d’origine internationales, directives CEE reprises en droit français pour les unes,
normes CEI adoptées en normes européennes EN pour les autres. Parmi les
principales, on a séparé artificiellement ce qui a trait aux ensembles
d’appareillages indépendants et ce qui se rapporte à la sécurité des machines
(dont l’acception est suffisamment large pour que la frontière soit assez floue),
dans la mesure où ces dernières comportent ou sont commandées par des
ensembles d’appareillages.
Décrets et lois
Pour les équipements et les machines
Décret no 88-1056 du 14 novembre 1988. Protection des travailleurs contre
les dangers présentés par les courants électriques.
Pour les matériels électriques en général
8 - 1997
1993
Équipement électrique des machines industrielles.
1re partie : Règles générales, dénommée dans l’article
« norme machines » (NF C 79-130).
NF EN 60 439-2 1993
Canalisations préfabriquées (NF C 63-422).
NF EN 60 439-3 1994
Ensembles destinés à être installés dans des lieux accessibles à des personnes non qualifiées pendant leur
utilisation. Tableaux de répartition (NF C 63-423).
NF EN 60 439-4 1991
Ensembles de chantier (EC) tels qu’utilisés pour
l’alimentation électrique provisoire des chantiers de
construction (NF C 63-424).
NF EN 60 439-5
Ensembles destinés à être installés à l’extérieur, en des
lieux publics pour réseaux de distribution (NF 63-425).
UTE C 61 910
1984
Blocs de commande et de répartition, tels qu’utilisés
par exemple, pour les logements (sera remplacé par
EN 60 439-3).
Decrét no 92-587 du 28 juin 1992 (directive CEE 89/336 dite CEM).
Compatibilité électromagnétique.
NF C 63-412
1988
Ensembles d’appareillages à basse tension comportant
des unités fonctionnelles débrochables.
Pour les machines : au titre des équipements de travail et mesures
de protection
NF C 03 417
1996
Loi no 91-1414 du 31 décembre 1991, transposant les directives CEE 89/392
– 91/368 – 93/44 – 93/68.
Symboles graphiques utilisables sur le matériel. Répertoire général.
Pour les installations
Decrét no 95-1081 du 3/10/1995 (directive CEE 73/23 dite DBT). Sécurité des
matériels électriques à basse tension.
Décrets no 92-765/ 766/ 767/ 768 du 29 juillet 1992 et 93-40 du 11 janvier
1993.
NF C 15-100
1995
Installations électriques à basse tension (notamment
section 558, Ensembles d’appareillages) dénommée
dans l’article « norme installations ».
Normes
UTE C 15-103
1992
Installations électriques à basse tension. Guide pratique. Choix des matériels électriques (y compris les
canalisations) en fonction des influences externes.
Pour les matériels
NF EN 60 439-1 1994
Doc. D 5 160
EN 60 204-1
Ensembles d’appareillages électriques à basse tension
(ensembles de série ou dérivés de série) dénommée
dans l’article « norme ensembles » (NF C 63-421).
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique
Doc. D 5 160
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