CIE 4 Dimensionnement 2012

7/31/2019 CIE 4 Dimensionnement 2012

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Chapitre 4 : Dimensionnement desinstallations lectriques 1

Chapitre 4 : Dimensionnement en rgime normal

des conducteurs

4.2: Rappels sur les canalisations lectriques

4.3: Contraintes agissant sur les canalisations lectriques

4.4: Bilan de puissance et compensation de lnergie ractive

Conception des installations lectriques

P. Aoufoussi

4.1: Gnralits

4.5: Dimensionnement en rgime normal


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Chapitre 4 : Dimensionnement des conducteurs

4.1.1: Objectifs du dimensionnement dune canalisation lectrique

P. Aoufoussi

4.1: Gnralits

4.1.2: Mthodologies du dimensionnement dune canalisation lectrique

4.1.3: Dfinitions


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Dterminer la section des conducteurs (actifs (Ph + N) et de protection (PE)) et choisir les dispositifs de protectionen faisant des choix selon des critres normatifs, techniques et environnementales.

4.1.1: Objectifs du dimensionnement dune canalisation

vhiculer le courant demploi permanent et ses pointes transitoires normales de sorte que lchauffement

de lme reste compatible avec celui permis par lisolant.

protger la canalisation contre toutes les surcharges ventuelles. les chutes de tension produites doivent permettre un fonctionnement correct, en tout temps, du matriel

aliment.

En rgime de dfaut, les objectifs sont:

protger la canalisation contre les courts-circuits.

assurer la protection des personnes et des biens contre les contacts indirects.

protger les matriels contre les surtensions prsumes.

P. Aoufoussi

En rgime normale, les objectifs viss sont :

4.1: Gnralits sur le dimensionnement dune canalisation

N.B.: Laspect conomique ne sera pas abord dans ce cours.


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Organigramme : dimensionnement des installations lectriques BT

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Schma TT

Schma IT ou TN

IB ICC

Puissance apparente vhiculer Puissance de court-circuit lorigine du circuit

Courant demploi Courant de court-circuit

Pouvoir de coupure du dispositif de protectionCourant assign du dispositif de protection

Choix du dispositif

de protection

Section des conducteurs

de la canalisation

Conditions dinstallation

Vrification ventuelle de la

contrainte thermique

Vrification de la chute

de tension maximale

Vrification de la longueurmaximale de la canalisation

Confirmation du choix de la section de la canalisation et de sa protection

PdCIn

4.1: Gnralits sur dimensionnement dune canalisation4.1.2: Mthodologie du dimensionnement dune canalisation selon la norme UTE C 15-105


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Courant demploi Ie :

Pour les circuits terminaux: cest le courant qui correspond lapuissance apparente des rcepteurs.

Dans le cas de dmarrage ou de mise en service frquente, il faut

tenir compte des appels de courant lorsque les effets thermiques se

cumulent.

Pour les circuits de distribution : cest le courant correspondant

la puissance dutilisation, laquelle tient compte des coefficients de

simultanit et dutilisation.

T1x

x x x

x

T2

Ie

Ie Courant admissible Iz :

Le courant admissible dpend des caractristiques du cble, des

conditions dinstallations et dambiance dans lesquelles se trouve laliaison de plusieurs paramtres (mode de pose, temprature ambiante,

influence des circuits voisins, etc. )

Cest la valeur de lintensit qui provoque , ltat dquilibre thermique,

lchauffement des conducteurs la valeur maximale permise.

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4.1.3: Dfinitions

5.1: Gnralits sur le dimensionnement dune canalisation


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4.2.1: Gnralits

4.2.3: Codification et reprage

4.2.4: Mode de pose

4.2.5: Canalisations prfabriques

4.2.2: Constitution

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4.2: Rappels sur les canalisations


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4.2.1 Gnralits

Canalisation : - un ou plusieurs conducteurs lectriques

- lments assurant leur fixation et, le cas chant, leur protection mcanique

Conducteur isol : - lme

- enveloppe isolante et crans ventuels

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Cble :- un ou plusieurs conducteurs isols et leur revtement individuel- la protection dassemblage ventuelle

- le(s) revtement(s) de protection ventuels

Enveloppe isolante

me conductrice

Gaine de protection

Cble unipolaire: Cble multipolaire:Enveloppe isolante

me conductrice

Gaine de protection commune


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Cuivre AluminiumRsistivit lectrique W.mm/km 90 CMasse volumique kg/dm3

Conductivit thermique W/(m.K)

Capacit thermique massique KJ/(Kg. K)Coefficient de dilatation 1/KTemprature de fusion C

21,9838,8384

0,39416,5 10-6

1083

36,2322,6204

0,87923,8 10-6

658

Lme conductrice peut tre ronde massive pour des sections infrieures 4 mm. Pour toutes les autressections lme conductrice est gnralement ronde cble.

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4.2.2.1: me conductrice

Bonne conductibilit (afin de rduire les pertes lors du transport de lnergie)

Rsistance mcanique suffisante (afin dviter la rupture des conducteurs)

Bonne tenue la corrosion

Bonne fiabilit des raccordements Bonne souplesse (pour faciliter le passage des conducteurs)


4.2.2: Constitution

Lme conductrice sert vhiculer le courant. Les caractristiques recherches sont :


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- Soit en polychlorure de vinyle (PVC)

- Soit en polythylne rticul chimiquement (PRC)

- Soit en caoutchouc synthtique

4.2.2.2: Enveloppe isolante

4.2.2.3 : Gaine de protection

Les matriaux de gainage utiliss sont:

soit des matriaux isolants (PRC, PVC, Caoutchouc synthtique)

soit des matriaux mtalliques (plomb, aluminium, feuillard dacier)

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Les sections normalises des conducteurs sont:0,5 mm ; 0,75 mm ; 1 mm ; 1,5 mm ; 2,5 mm ; 4 mm;

6 mm ; 10 mm ; 16 mm ; 25 mm ; 35 mm ; 50 mm ; 70 mm ; 95 mm ; 120 mm ; 150 mm ; 185 mm ;

240 mm ; 300 mm ; 400 mm ; 500 mm ; 630 mm ; 800 mm; 1000 mm.

La souplesse dun cble dpend du nombre de brins pour une mme section conductrice.

Il y a 6 classes allant de 1 6: (classe 1: rigide classe 6 : souple)

Classe1: un seul conducteur (me massive)Classe 2 6: plusieurs conducteurs (me cble)


Lenveloppe isolante entoure lme conductrice et permet lisolement entre les conducteurs. Lesmatriaux utiliss sont :

La gaine de protection permet de protger le cble de son environnement: eau, produits chimiques, temprature,

chocs mcaniques, etc.


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4.2.3: Codification et reprage des conducteurs et cbles

Code dsignation (UTE)

Normalisation:

tension nominale (V) : 250/500/1000

me conductrice : rigide (pas de code) / souple S

Isolant : symbole du matriau (voir tableau)

Bourrage: pas de bourrage O / matire lastique ou plastique G

Gaine interne : gaine paisse 2

Armature mtallique: feuillard F Gaine externe :

Nature : en cuivre (pas de code) / Aluminium A

Gaine dassemblage ou de protection formant bourrage I

symbole du matriau (voir tableau)

U

U

250/500/1000

500 - -

X

O/G/I

-

X

- X

X

- F X

Symboledes

matriauxisolants

XCaoutchouc vulcanis, Polychloroprne ou produit quivalent

Polythylne rticul

Polythylne de vinyle

Plomb P

V

R

-/S

-/A

symbole du matriau (voir tableau)

F

X

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4.2.3.1 dsignation des conducteurs et cbles


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-Exemple 2 : U1000 R G P F V 3 35mm:

G

3 35mm cuivreF P

V R

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U: cble UTE

1000: tension nominale 1000V: me rigide en cuivre

R: isol en polythylne rticul (PR)G: bourrage en matire lastique ou plastiqueP: gaine de plomb dpaisseur normaleF: armature feuillard dacierV: gaine extrieure en polychlorure de vinyle (PVC)3: 3 conducteurs (sans conducteur de protection (PE))

35 mm: de section 35mm


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Rgle 1 : Double coloration vert jaune pour les conducteurs isols pour PE, PEN, LEP, LES

Rgle 2 : Couleur bleu claire pour le conducteurs neutre

Rgle 3 :Toute autre couleur pour les conducteurs de phase sauf vert, jaune, vert/jaune, bleu clair (rgle 2)

4.2.3.2: Reprage des conducteurs

Exemple 1 : Circuit monophas:

Exemple 2: Circuit triphas:

Ph

N

Ph

Ph

PhPhPE

PhNPE

Ph

Ph

Ph

PhPh

PhN

PhPhPhPE

PhPh

Ph

N

PE

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4.2.4: Modes de pose -

Pose lair libre

Pose sous sol

Types de conducteurs Mode de poseMthode

derfrence

Conducteurs et cblesmulticonducteurs

Sous conduit profil ou goulotte en apparent ou encastr

Sous vide de construction, faux plafond

Sous caniveau, moulure, plinthes

B

en apparent contre mur ou plafond

Sur chemin de cbles ou tablettes non perfores

C

Cbles multiconducteurs Sur chelles, corbeaux, chemin de cbles perfors

Fixs en apparent, espacs de la paroi

Cbles suspendus

E

Cbles mono-conducteurs F

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4.2.5: Canalisations prfabriques

Cest un ensemble dlments de longueurs et de formes dtermines, assembls bout bout, pour raliser

un rseau de distribution.

Quoi ?

lments :

Constitution

Il comprend, en outre, des accessoires permettant lclissage lectrique et mcanique des

lments entre eux parmi lesquels on peut citer:

lments droits de 1 6 m de longueur

Coudes

croix

lments souples

Chaque lment de la canalisation est constitu dun jeu de barres (conducteurs) montes sur des

isolateurs. Lensemble est insr dans une enveloppe en tles dacier galvanis formant une poutrerigide.

Connecteurs ou coffrets de drivation permettant dalimenter rapidement les rcepteurs leur point

dimplantation

Accessoires : alimentation, fermeture, fixations

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Types

Distribution pour force motrice

Petite force motrice (quelques dizaines dAmpres)

Distribution pour lclairage

Distribution pour prise de courant

tertiaire industriel

moyenne force motrice (quelques centaines dAmpres)

Grande force motrice (quelques milers dAmpres)

En plinthe

En colonne

Distribution mobile (quelques dizaines dampres)

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4.3: Contraintes agissant sur les canalisations

4.3.1: Gnralits

4.3.3: Contraintes environnementales

4.3.4: Contraintes lectriques

4.3.5: Contraintes conomiques

4.3.2: Contraintes normatives

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Les canalisations lectriques servent vhiculer les courants lectriques, tant en rgime normale quen

rgime de dfaut, et sont soumises aux contraintes normatives, environnementales, techniques etconomiques.


4.3.2: Contraintes normatives :

Activit de ltablissementRglementation et normes appliquer ( Consulter les recueilsde rglementation et normes en vigueur)

4.3.1 : Gnralits

But de la rglementation :

Assurer la scurit demploi, par la prvention des dangers des courants lectriques vis--vis des personnes et du matriel;

Assurer la qualit et la fiabilit du matriel, par le choix appropri de la spcification enfonction des conditions dexploitation et des conditions dinstallations.

Cette rglementation concerne, aussi bien, les caractristiques des cbles , que les conditions de leurinstallation.

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4.3.4: Contraintes lectriques

Influences externes Choix du matriel en fonction de lindice de protection requis

4.3.3 : Contraintes environnementalesLes rglementations dfinissent les influences extrieures pouvant se prsenter : voir chapitre 1

(nomenclature des influences externes, classement des locaux et notion dindice de protection).En fonction de ces lments, sont ensuite prcises les rgles relatives au choix et la mise en uvredes canalisations lectriques.

Les conducteurs doivent supporter les tensions de service ainsi que les surtensions susceptiblesde les affecter et dont lorigine peut tre due aux phnomnes atmosphriques ( la foudre), undfaut disolement avec des installations de tension nominale suprieure, des manuvresdappareillage et des phnomnes de rsonance.

Les canalisations lectriques sont caractrises par leur tension assigne, qui, nest autre que lavaleur en fonction de laquelle sont dfinies les conditions dessais dilectriques des conducteursou cbles en question.

4.3.4.1: Contraintes dues la tension

Les contraintes lectriques sont dues la tension et au courant.


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4.3.4.2: Contraintes dues au courant

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Isolement requis mme de supporterles surtensions normalises.Contraintes dues la tension

Les essais dilectriques couramment utiliss sont lessai de tension frquence industrielle etventuellement lessai de tenue aux chocs.

Les contraintes dues au courant concernent lchauffement du cble, la chute de tension introduite lelong du cble et ventuellement les contraintes lectrodynamiques.

Contraintes thermiques :Le bilan thermique dun cble parcouru par le courant I scrit: lquilibre :

pertes joules + pertes dilectriques + S apports de chaleur des autres sources dechaleur (soleil, canalisations avoisinantes, etc.) = S nergies changes avec le milieu externe

Sources de chaleur internes :- Pertes joules dans lme conductrice et- pertes dilectriques dans le dilectrique

changes thermiques avecle milieu environnant parconduction, convection etrayonnement selon la pose

Sources de chaleur externes ventuelles :soleil, canalisations avoisinantes, etc.



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max de fonctionnement< admissible Lorsque Imax Iadm

On dfinit le courant maximal admissible en rgime permanent comme tant le courantqui provoquerait, pour un environnement donn, lchauffement de lme des conducteurs

la valeur maximale permise.

Chutes de tension :

umax < uadmissible

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Type disolant Polychlorure de vinyle PVC thylnepropylne EPR Polythylne rticul PR

Temprature maximalede fonctionnement

70 C 70 C 90 C

Il est donc ncessaire de sassurer que :


Alimentation rcepteur

u = UaUr = Zl. I 0

Ua UrZl

I


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Contraintes lectrodynamiques :

Cot global = cot dtablissement (achat + dinstallation) + cot dexploitation (pertes)

F = k.I1.I2

d

F en daN/md en mtres

d

I2

F F

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4.3.5: Contraintes conomiques

La section minimale calcule de manire satisfaire les diffrentes contraintes techniquessusmentionns ne correspond pas ncessairement la section optimale, dun point de vue

conomique, lorsque on pend en considration toute la dure de vie de la liaison. Cest

pourquoi il est ncessaire de ne pas ngliger cet aspect conomique lors du choix de la section.

I1

Cette force sera maximale lors de ltablissement du courant circuit etimpose donc de vrifier la tenue mcanique des conducteurs (jeux debarres et canalisations prfabriques en loccurrence ) dans ces conditions.

Pour un type de cble donn, la section ainsi dtermine, dite section conomique , est gnralementsuprieure la section ncessaire dun point de vue technique.



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4.4: Bilan de puissance et compensation de lnergie ractive

4.4.2: Puissance absorbe

4.4.3: Puissance dutilisation

4.4.1: Puissance installe

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4.4.4: Calcul du courant demploi

4.4.5: Compensation de lnergie ractive


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4.4.1 : Puissance installe

Caractristiques connues

Caractristiques inconnues : Estimation ( voir tableaux )

Type dexploitationPuissance (VA/m)

clairage fluorescentclairementmoyen (lux)

Voies de circulation, aires de

Stockage sans travail continu7 150

Fabrication / Assemblagegrosses pices 14 300

Travaux courants : bureaux 24 500

Travaux fins : bureaux dedessin, ateliers de montagede prcision

42 800

Puissance estime dune I.E. = Somme des puissances estimes des diffrents types dexploitation

Puissance estime par type dexploitation = (puissance estime/m) x Surface

Puissance installe dune I.E. = Somme des puissances nominales de tous les rcepteurs de lI.E.

Type dexploitation Puissance estimeforce motrice (VA/m)

Centrale de pompage aircomprim

3 6

Ventilation des locaux 23

Chauffage lectrique par

convecteur 90 145

Bureaux 25

Atelier dexpdition

Atelier de montage

Atelier dusinage

Atelier de peinture

Atelier de traitementthermique

50

70

300

350

700

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4.4: Bilan de puissance & compensation de lnergie ractive


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4.4.2 : Puissance absorbe

Puissance absorbe = Puissance nominale/(r.cos(f))

4.4.3 : Puissance dutilisation

ku = Puissance ncessaire / Puissance nominale

Facteur dutilisation du rcepteur:

Tous les rcepteurs ne fonctionnent pas simultanment.

ks = (S Puissances ncessaires) / Puissance installe < 1

Puissance dutilisation = ks x S ku x puissances nominales

Un rcepteur ne fonctionne pas ncessairement sa puissance nominale.

avec r : rendement et cos(f) : facteur de puissance

avec : ku = 1 si le rcepteur fonctionne sa puissance nominaleku < 1 dans le cas contraire

Facteur de simultanit de linstallation :

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Facteur de simultanit en fonction de lutilisation

Utilisation Facteur desimultanit

clairage 1

Chauffage et conditionnementdair

1

Appareil de cuisson 0.7

N Prises de courant alimentspar le mme circuit

0.1 + 0.9/N

Ascenseurs et monte charge

- Moteurs puissants- Moteur suivant

- Pour les autres

10.75

0.6

Nombre de circuits Facteur desimultanit

2 et 3 0.9

4 et 5 0.8

6 9 0.7

10 et plus 0.6

Facteur de simultanit pour armoire de distribution

Nombre dabonns situs en

avalFacteur de

simultanit

2 4 1

5 9 0.78

10 14 0.63

15 19 0.53

20 24 0.49

25 29 0.46

30 34 0.44

35 39 0.42

40 et plus 0.41

Facteur de simultanit dans un immeuble dhabitation

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Coffrets divisionnaires

T

GBT

A

B

C

4 tours : 20 kVA

2 perceuses : 4 kVA

5 prises : 18 kVA

30 fluos : 3 kVA

Compresseur : 15 kVA

3 prises : 10.5 kVA

10 fluos : 1 kVA

2 Ventilateurs: 5 kVA

2 fours: 30 kVA

5 prises : 18 kVA

20 fluos : 2 kVA

Quelle est la puissance du transformateur installer?

Puissance totale

Armoires des ateliers

Exemple dapplication


Calculer le courant demploi circulant dans chaque branche du circuit.

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Calcul de la puissance dutilisation

Circuits de distribution


Calculer la puissance dutilisation en tenant compte des facteurs dutilisation Ku

et du facteur de simultanit Ks et ventuellement des facteurs dextension Ke:

S = Kex ksx (kuix Si)

Ie = S/U

S = Pn/(h.cos(f))

en monophas:

en triphas: Ie = S/( 3.U)

avec S : puissance apparente dutilisation calcule ci-dessus.

Calcul du courant demploi Ie

Circuits terminaux

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Quoi ?

P (kW)

S (kVA)

Q (kVAR)

InterprtationDiagramme des puissances

SQ

PS = P + Q

Ia = It.cos( )

tg( ) = Q/P

Ia

It

IrIt = Ia + Ir

Ir = It.sin( )Diagramme des courantsQ : nergie ncessaire laimantation des circuits magntiques.

cos( ) = P/S

P : nergie utileTravail

Chaleur

Ir : courant magntisantQ

P Ia : courant actif

Facteur de puissance :

cos = P/S

N.B :le facteur de puissance correspond au rendementlectrique de linstallation.

S = VItg = Q/P

It = Ia + Ir

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Consommateurs dnergie ractive:

Appareils Cos(f) tg(f)Moteur asynchrone charg : 0 %

25 %

50 %

75 %

100 %

0.17

0.55

0.73

0.80

0.85

5.80

1.52

0.94

0.75

0.62

Lampes fluorescent non compenses

Lampes dcharge

0.5

0.4 0.6

1.73

2.29 1.33

Postes statiques de soudage larc

Groupes rotatifs soudage larc

Transformateurs-redresseurs de soudage

0.5

0.7 0.9

0.7 0.9

1.73

1.02 0.481.02 0.48

Fours arc 0.8 0.75

.

transformateurs (environ 5%)

moteurs asynchrones inductances (ballasts de tubes fluorescents) convertisseurs statiques

rcepteurs selfiques

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Avantages de la compensation (cot distributeur)

Une usine est alimente par un poste de transformation MT/BT, 630

kVA. La courbe de consommation de lusine est particulirement plate sans

variation globale de la charge. La puissance active consomme par lusine

est 500 kW. Le facteur de puissance de lusine est 0.75.

Question a : Calculer la puissance appele et le courant vhicul

dans linstallation en aval du disjoncteur.Question b : Donner lexpression des pertes dans les cbles

ainsi que lnergie ractive fournie par le distributeur.

Question c : Refaire les questions a et b en supposant que le

facteur de puissance de linstallation est 0.928.

Conclure.

4.4.5.2 : Fourniture de lnergie ractive

diminution des pertes joules dans les canalisations

diminution des chutes de tension

augmentation de la puissance disponible au secondaire du transformateur

Exemple

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Wr = Wa.tg( ) = Wnf + Wf

nergie ractive livre gratuitement par le

distributeur de lnergie.

livre et facture par le distributeur.

Avec : Wa dsigne lnergie active consomme par lutilisateur,cos (fn) est le facteur de puissance impose par le distributeur,

cos (f) est le facteur de puissance de linstallation.

Consquences de la fourniture de lnergie ractive par le distributeur dnergie:

Pertes joules dans les lignes plus importantes

Risque dcroulement de tension la limite de lapuissance transmissible par le rseau.

Facturation de lnergie ractive

Chutes de tension plus importantes

Interruptions deservices causes par :

Wnf

= Wa

.tg(n

)

Wf = Wa.(tg( ) - tg( n))

Augmentation du courant vhicul : It = Ia + Ir

Accroissement des puissances transites par les rseaux de transport et de distributionsuite laugmentation de la consommation lnergie ractive.

La fourniture de lnergie ractive par le distributeur dnergie conduit :

Vieillissement du matriel etdes liaisons

manque de tension

surcharge de certainsquipements du rseau

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4.4.5.3 : La compensation de lnergie ractive, cest quoi ?

Qc = P.(tg - tg )

Avec : Qc puissance des condensateurs installercos f = P/S : facteur de puissance avant compensationcos f = P/S : facteur de puissance aprs compensation

Produire localement lnergie ractive requise par linstallation.

Gnrateurs dnergie ractive : batteries de condensateurs de puissance

f f

P

S

S

Q

QQc

N.B.: amlioration du facteur de puissance : 0 < Commande par horloge :

> Les puissances actives et ractive varient dans des proportions importantes. Quand ?

Mise en uvre ?

- dtecter le facteur de puissance par un relais varmtrique

- commander automatiquement lenclenchement ou le dclenchement des gradins en

fonction de la charge et du facteur de puissance dsir.

> Commande par relais varmtrique- besoins en nergie ractive constants et reproductibles dans le temps

- commande des condensateurs suivant des programmes prtablis.

> Exemples : aux bornes des TGBT, pour les gros dparts.

Commande automatique

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4 4 Bil d i & i d l i i


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RelaisVarmtrique

Principe de la compensation automatique par relais

x

TC

x

Exercice : donner le schma de principe de la compensation par horloge.

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Compensation MT

4.4.5.6 : Modes de compensation

Compensation MT

Compensation BT JdB MT

CAvantages :

Si Qc > 600 kVAR, le cot de la compensation en MT est moindre quen BT

Inconvnients

Ce mode de compensation ne soulage pas la partie durseau en aval des condensateurs.

Lexploitation est plus dlicate que celle de la compensation BT.

JdB BT

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Compensation individuelle

Compensation globaleCompensation par secteur

Compensation combine

Compensation BT

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Mode decompensation

Avantages Inconvnients Utilisation

Compensation

globale

- Meilleure utilisation des condensateurs

due au foisonnement de lI.E- Condensateur dimension faible

- Suppression des pnalits

- Soulagement du poste

- Installations en aval des condensateurs

vhiculent toute la puissance ractive- Pertes par effet joule dans les cblessitus en aval des condensateurs

- Installation ne comportant que

des petits rcepteurs- Variations de charges nonimputables des rcepteursparticuliers

Compensation

par secteur

En comparaison la compensation globale :

-Diminution des pertes joules dans lescbles

- optimisation dune partie du rseau(dimensions de cbles plus faible)

- Suppression des pnalits- Soulagement du poste

La solution est coteuse dans le cas despetits rcepteurs

Elle ne prend pas en compte lefoisonnement des charges

Lenclenchement des condensateurs

provoque le relvement de La tension durseau ( risque du vieillissementprmatur du matriel)

- groupe de rcepteurs mis enservice simultanment et de faonreproductible

Compensationindividuelle

En comparaison la compensation globale :

-Diminution des pertes joules dans lescbles

-optimisation du rseau (dimensions decbles plus faibles)

- Suppression des pnalits

- Soulagement du poste

La solution est coteuse dans le cas despetits rcepteurs

Elle ne prend pas en compte lefoisonnement des charges

Lenclenchement des condensateursprovoque le relvement de La tension durseau ( risque du vieillissementprmatur du matriel)

- rcepteurs particuliers depuissance importante par rapport la puissance souscrite (de lordrede 25 kW ou plus)

Compensationcombine

Gros rcepteurs compenssindividuellement

Les autres rcepteurs compenss parsecteur ou globalement

Installations comportant des petitset de gros rcepteurs

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4.5.1: Gnralits

4.5.2: Slection de la mthode de rfrence

4.5.3: Dtermination du courant assign du dispositif de protection et du courant admissible

4.5.4: Dtermination des facteurs de correction

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4.5: Dimensionnement en rgime normal

4.5.6: Vrification de la chute de tension

4.5.5: Dtermination des section des conducteurs


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Chapitre 4 : Dimensionnement desinstallations lectriques 46P. Aoufoussi

Donnes

Recueils de rglementation, documents de construction,

conditions dinstallation (influences externes, classification

des locaux) et conditions dexploitation.

En fonction du mode de pose, dterminer la mthode de rfrence

(lettre de slection B, C, E, F).

Le circuit comporte-t-il son origine un dispositif de protection

contre les surcharges ?

Dterminer le courant admissible fictif Iadm, f

Dterminer les sections des conducteurs en fonction de Iadm

Vrifier la chute de tension

Dterminer le courant assign du dispositif de protection et le

courant admissible

Ie

Mthode de rfrence (B,C,E ou F)

Sinon, dterminer les facteurs de correction fci et calculer fcgfcg

Oui Non

Si conditions de pose standards: Pas de facteurs de correction (fcg=1)

In , Iadm Iadm

Iadm,f

S = f(Iadm ou Iadm,f)

u < uadm

fcg

Iadm,f

Courant demploi transporter : Ie

4.5 : Dimensionnement en rgime normal

fcg=1 fcg=1

4.5.1: Mthodologie de calcul de la section


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1) Calculer l intensit maximale demploi Ie

3) Choisir la protection surcharges , dterminer l intensit assigne In ou lintensit de

rglage Ir du dispositif de protection, prise juste suprieure lintensit demploi ( In Ie)

6) Calculer le courant fictif quivalent qui prend en compte linfluence des conditions dinstallations If = Iadm/fc,g

7) Choisir la section normalise S des conducteurs, juste suprieure et susceptible de vhiculer le courant

If = Iz/Kg , et ce, en utilisant les tableaux courants admissibles et protection contre les surcharges.

Conditions dinstallation des conducteurs

8)Vrifier les chutes de tension

2) Dterminer la mthode de rfrence

P. Aoufoussi


5) Dterminer les facteurs de correction et calculer fcg = fc,i ( A noter que si les conditions de pose sont standards, fcg = 1)

Ie

Lettre de slection (B, C, E ou F)

4) En dduire le courant admissible Iz pour la canalisation qui correspond une

section du conducteur que le dispositif de protection saura protger.

In

Iadm

fc,g

If

S


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4.5.2 Slection de la mthode de rfrence

Chaque mode de pose est associ une mthode de calcul dite mthode de rfrence reprsente par une

lettre de B F. Les dernires colonnes donnent les tableaux des facteurs de correction utiliser dans le cas o les

conditions relles dinstallation et denvironnement diffrent des conditions de rfrence.

La dtermination des courants admissibles est dpendante du mode de pose des canalisations.

Tableau BAslection de la mthode de rfrence (extrait de la norme UTE C15 105)

Description Mthode

deRfrence

Fact. correction

Tempratureambiante

Fact. correction

Groupement cblesou circuits

Fact. correction

Groupementconduits

Cbles fixs au mur C Tableau BD1 Tableau BE, rf 2 -

Cbles fixs au plafond C Tableau BD1 Tableau BE, rf 3 -

Cbles sur chemin de cbleou tablettes non perfors

C Tableau BD1 Tableau BE, rf 2 -

Cbles sur chemin de cbleou tablettes perfors

E

F Tableau BD1 Tableau BE, rf 4 -

Cbles sur corbeauxE

FTableau BD1 Tableau BE, rf 5 -

Cbles fixs par des collierset espacs de la paroi

E

FTableau BD1 Tableau BE, rf 5 -

P. Aoufoussi


5 i i i l


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Tableau BA (suite) : slection de la mthode de rfrence

Description

Mthode

deRfrence

Fact. correction

Tempratureambiante

Fact. correction

Groupement cblesou circuits

Fact. correction

Groupementconduits

Cbles dans des vides deconstruction

B x 0.95 Tableau BD1 Tableau BE, rf 1 -

Conducteurs isols dans desconduits dans des vides deconstruction

B x 0.95 Tableau BD1 Tableau BE, rf 1 Tableau BF

Conducteurs isols dans desconduits profils dans desvides de construction

B x 0.95Tableau BD1 Tableau BE, rf 1 Tableau BF

Cbles dans des conduitsprofils dans des vides deconstruction

B x 0.865 Tableau BD1 Tableau BE, rf 1 Tableau BF

Conducteurs isols dans desconduits profils noys dans

la construction

B x 0.95 Tableau BD1 Tableau BE, rf 1 Tableau BG

Cbles dans des conduitsprofils noys dans laconstruction

B x 0.865 Tableau BD1 Tableau BE, rf 1 Tableau BG

Pour plus de dtails, voir Tableau : BA (extrait de la norme)

P. Aoufoussi


4 5 Di i i l


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4.5.3: Dtermination du courant assign du dispositif de protection et du courant admissible

P. Aoufoussi


Rgle de base : prvoir les dispositifs de protection contre les courants de surcharges et les courts-circuits

(voir figure ci-aprs).

Emplacement : endroit o un changement de section, de nature, de mode de pose ou de constitutionentrane une rduction de la valeur du courant admissible dans les conducteurs.

Courant demploi

Ie

Courant admissibleIadm

Canalisation

Courant

Rcepteur

Dispositif de protection

I2Courant conventionnelde fonctionnement

InCourant nominalou de rglage

1.45 x Iadm

PdCPouvoir de coupure

Icc max

4 5 Di i t i l


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Protection par fusibles

Protection par disjoncteurs

Ie In

I2 1.45 x Iadm ou In Iadm / k 3 Avec pour fusibles gl :

In 10 A, k3 = 1.31

10 A < In 25 A, k3 = 1.21

25 A < In , k3 = 1.10Ie In ou Ir Iadm

P. Aoufoussi


Fusible glPetits

disjoncteurs

Disjoncteurs

dusage gnral

Courant assign dudispositif de protection In

In Ie(valeur normalise juste suprieure Ie)

Ir = Ie

Courant admissible Iadm

Iadm=k3.Ink3 = 1,31 si In 10 Ak3 = 1,21 si 10 A < In 25 Ak3 = 1,1 si In > 25 A

Iadm=In Iadm = Ir

N.B.: Si le circuit ne comporte pas de dispositif de protectioncontre les surcharges son origine, le courant admissibleIadm est au moins gal :

Avec : Ie = Courant demploi fc,i: facteurs de corrections

IeIadm =

fc,1.fc2.fc3fcn

4 5 Di i t i l


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4.5.4: Facteurs de correction

Le choix de la section de la canalisation dpend de ses conditions dinstallation.

Cas o les conditions de pose de la canalisation sont standards

Les conditions standards sont rsums dans le tableau qui suit :

Pose lair libre Temprature ambiante = 30 CUn seul

circuitPose sous sol Temprature du sol = 20C

Rsistivit du sol = 1km/KW


Si les conditions de pose diffrent de celles prises comme rfrence, il est ncessaire de tenircompte de linfluence de diffrences concernant les conditions de pose et denvironnement.

Cas o les conditions de pose diffrent des conditions standards

4 5 Di i t i l


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On dfinit une intensit fictive transporter If comme tant lintensit qui provoquerait le mme

chauffement de lme que lintensit transporter si la liaison tait installe dans les conditionsstandards en utilisant les facteurs de correction kfi.

Comment ?

IeIf=

fc,1.fc2.fc3fcn

avec : If= courant fictif, Ie=courant demploi

et fc,i= facteurs de corrections

Conditionsr

elles

Conditionsstandards

Ie If

Tempratures

identiques

P. Aoufoussi


Echauffementde lme

identique

On montre que :

4 5 Di i t i l


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influence du mode de pose:

Estimation des facteurs de correction selon la norme UTE C 15-105

P. Aoufoussi


Tableau BB : Influence du mode de pose

Mode de poselettre deslection

Cas dinstallation Facteurs de correction

Pose lair libre

B

- Cbles dans des conduits encastrs directementdans des matriaux thermiquement isolants 0,70

- Conduits encastrs dans des matriaux

thermiquement isolants

0,77

- Cbles multiconducteurs 0,90

- Vides de construction et caniveaux 0,95

C - Pose sous plafond 0,95

B, C, E, F - Autres cas 1

Pose sous sol

Pose sous fourreaux, conduits ou profils 0,8

Autres cas 1

4 5 : Dimensionnement en rgime normal


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Cbles enterrs: voir tableau BD2

Temprature :

Cbles dans lair : voir tableau BD1

Le tableau BD1 donne le facteurs de correction appropri lorsque la temprature ambiantediffre de 30C.

Le tableau BD2 donne le facteurs de correction appropri lorsque la temprature du sol

diffre de 20C.



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Rsistivit thermique du sol

Groupement de conduits

Cbles dans lair : voir tableau BF

Cbles enterrs: voir tableau BG

Lorsque les conducteurs sont monts dans des conduits, alvoles ou goulottes au lieu deconducteurs, un facteur de correction doit tre appliqu.

Les facteurs de correction, utiliser, pour les cbles enterrs en fonction de la rsistivitthermique du sol sont donns dans le tableau BJ.

P. Aoufoussi


Groupement de plusieurs conducteurs chargs : voir tableau BE1

Le nombre de conducteurs considrer dans un circuit est celui des conducteurs parcourus par le

courant.

Lorsque dans un circuit polyphas, les courants sont quilibrs, il ny a pas lieu de tenir compte duconducteur neutre correspondant. Dans le cas contraire, un facteur de rduction de 0.84 est appliqueraux valeurs de courants admissibles pour les cbles 3 ou 4 conducteurs.



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Mode de pose

Mthode de rfrence (tableau BA 1)

Pose lair libre

Influence du mode de pose Tableau BB

Temprature ambiante Tableau BD1

Groupement de plusieurs circuits Tableau BE

Pose en plusieurs couches Voir page 34

Groupement de conduits Tableau BF

Canalisation enterre

Influence du mode de pose Tableau BB

Temprature du sol Tableau BD2

Groupement de plusieurs circuits Tableau BE

Pose en plusieurs couches Voir page 34

Groupement de conduits enterrs

ou noys dans le btonTableau BG

Rsistivit du sol BJ

Calcul de facteur global de correction

Fc,g = fc,iCalcul de facteur global de correction

Fc,g = fc,i

Dtermination des facteurs de correction : Utilisation des tableaux

P. Aoufoussi




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4.5.5: Dtermination des sections des conducteurs

4.5.5.1 Section des conducteurs actifs

La section du conducteur est alors dtermine quelque soit le dispositif de protection en cherchantdans la colonne approprie du tableau BB (respectivement BD), la valeur juste suprieure au courantadmissible fictif calcul prcdemment : Iadm, f= Iadm/Kg.

P. Aoufoussi


Les tableaux BB (pose lair libre) et BC (canalisations enterres), donns ci aprs, permettent dedterminer directement la section utiliser, dans les conditions standards, dites de rfrence, connaissant :la mthode de rfrence, la nature de lisolant; le type de circuit, lintensit transporter et le dispositif deprotection contre le surcharge utiliser.

4.5.4: Calcul du courant admissible fictif

Le courant admissible fictif est donn par :

Iadm, f= Iadm/Kg.



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4.5.5.2: Section des conducteurs neutres

Le conducteur neutre doit avoir la mme section que les conducteurs de phase :

Dans les circuits monophass 2 conducteurs

Dans les circuits polyphass dont le conducteurs de phase une section au plus gale 16 mmen cuivre ou 25 mm en aluminium.

Dans les circuits polyphass dont le conducteurs de phase une section suprieure 16 mm en cuivre ou 25

mm en aluminium, le conducteur neutre peut avoir une section infrieure celle des conducteurs de phase si les

conditions suivantes sont remplis :

Le conducteur neutre est protg contre les surintensits.

Le courant maximal, y compris les harmoniques ventuels, susceptibles de parcourir le conducteurneutre en service normal est < au courant admissible correspondant la section rduite du neutre.



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4.5.5.3: Exemple dapplication

Force

motrice

Ie = 77 A en triphas

TGBT

protection

Exercice 1: Le circuit alimente une force motrice selon les conditions suivantes :

Cble 1000 R2V multipolaire est pos sur un chemin de cble perfor avec 3 circuits triphass

prexistants

Temprature = 40 C

Questions: Dimensionner le cble pour les 2 cas suivants :

protection surcharge par fusibles gI. protection surcharge par un disjoncteur.

Solution :

1) Courant demploi Ie: Ie = 77 A, isolant PR

2) Mthode d rfrence: Tableau BA indique que la mthode de rfrence est E.

P. Aoufoussi




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3) Courant assign au disjoncteur dusage gnral : Ir = 77 A

7) Section requise pour lchauffement normale est (daprs le tableau BB): S = 25 mm.

2me cas : solution disjoncteur dusage gnral

P. Aoufoussi


3) Courant assign au dispositif de protection fusible tableau BB colonne 6 (F): calibre In =80 A;

5) Facteurs de correction : mode de pose fc1= 1, temprature fc2 = 0,91. groupement fc3= 0,77; fcg=0,91*0,73= 0,66.

1er cas : solution fusible

4) Courant admissible Iadm = 1,1*80 = 88 A

7) Section requise (me en cuivre) pour lchauffement en rgime normale est (daprs le tableau BB) : S = 35 mm

6) Courant admissible fictif : Iadm, f=88/0,66= 133A,

4) Courant admissible Iadm = Ir = 77 A

6) Courant admissible fictif : Iadm, f=77/0,66 = 117 A, S = 25 mm.

5) Facteurs de correction : mode de pose fc1= 1, temprature fc2 = 0,91. groupement fc3= 0,77; fcg=0,91*0,73= 0,66.



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5.5.6.1: Dfinition

Alimentation rcepteur

Ua Ur

u = UaUr

Du % = 100 . En monophasDu

U0

Du % = 100 . En triphasDu

Un

5.5.6: Chutes de tension

Types de raccordement Utilisations Chutes de tension relative

Raccordement directe au rseaude distribution public

clairage

Autres usagers

3 %

5 %

Raccordement parlintermdiaire dun poste

abonn MT/BT ou HT/BT

clairage

Autres usagers

6 %

8 %

Alimentation en courantcontinu

clairage

Autres usagers

6 %

8 %

5.5.6.2: Valeurs normalises

P. Aoufoussi




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cos(f) : facteur de puissance : ractance linique des conducteurs, = 0.08 mW/m; en labsence dautres indications,

Ie : courant demploi, en A

CircuitChute de tension

En volts En %

Monophas : deux phases100. u/V

n

Monophas :

phase et neutre100. u/V

n

Triphas quilibr: 3 phases avec

ou sans neutre100. u/U

n

2((r.L/S).cos(f) + .L.sin(f)).Ie



P. Aoufoussi


u = k(( .L/S).cos( ) + .L.sin( )).Ie

5.5.6.3: Expression de la chute de tension

Du = chute de tension, en volts

k = 3 pour les circuits triphass= 2 pour les circuits monophass

r= 0.0225 W.mm/m pour le cuivre= 0.0 365 W.mm/m pour laluminium

S: section de la canalisation, en mmL: longueur simple de la canalisation, en m

La chute de tension est donne par :



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Les constructeurs fournissent des tableaux (voir annexe) qui donnent avec une bonne approximation,la chute de tension provoque par le transport de 1 ampre sur 1 km (voir tableau ci-dessous).

Plus simplement, le tableau ci-aprs donne, avec une bonne approximation, la chute de tension par km de

cble pour un courant de 1A en fonction :

du type dutilisation : force motrice avec cos voisin de 0.8 ou clairage avec cos

du type de cble monophas ou triphas.

La chute de tension dans un circuit scrit alors :

Avec K : donn par le tableau ,

Ie : courant demploi en ampres

et L : longueur du cble en Km

U(volts) = K x Ie x L

La colonne force motrice cos f= 0.35 du tableau permet si ncessaire de faire un calcul de la chute de tensionlors dun dmarrage de moteur (voir exemple ci-aprs).

P. Aoufoussi


5.5.6.4: Dtermination des valeurs de chute de tension partir des tableaux



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5.5.6.4 : Exemple

Un cble triphas cuivre de 35mm de longueur 50 m alimente un moteur 400V

consommant :

- 100A sous cos = 0.8 en rgime permanent- 500A au dmarrage

La chute de tension lorigine de la ligne est en rgime normal de 10V entre phases.

( consommation totale distribue par le tableau : 1000A)

Quelle est la chute de tension aux bornes du moteur , en service normal et au

dmarrage ?50 ml / 35 mm Cu

Ie = 100 AI dmarrage = 500 A

1000 A

400 V

Solution :

Chute de tension en rgime normal :

Le tableau des chutes de tension indique 1V/A/Km

U cble = 1 x 100 x 0.050 = 5V

U total = 10 + 5 = 15 V

soit 15V/400V = 3.75% valeur infrieure au maximum autoris par la norme (8%).

Chute de tension au dmarrage :

U cble = 0.52 x 500 x 0.051 = 13VLa chute de tension au niveau du tableau de distribution est suprieure 10V du fait du courant de dmarrage du moteur.

En supposant que le courant dans la ligne dalimentation du tableau est pendant le dmarrage du moteur de :

900 + 500 = 1400A. la chute de tension au niveau du tableau est :

U tableau = 10 x 1400/1000 = 14V

U total = 13 +14 = 27 V

Soit 27V/400V= 6.75% ce qui est tout fait acceptable pendant un dmarrage.

P. Aoufoussi




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4.5.6.5: Pertes en ligne

Puissance dissipe = R.Ie2

Pertes annuelles = R.Ie2.

Tf

Cot des pertes annuelles = PkWh.R.Ie2.Tf

Tf: dure annuelle de fonctionnement

de linstallation en heures

Pkwh: prix unitaire du kWh

Calcul de la section requise : Autre mthode

a. Dterminer, en fonction de linstallation, les valeurs de Duadmissible.

b. Calculer limpdance linique apparente maximale du conducteur :

c. Choisir dans le tableau de caractristique de cble retenu, la section minimale dontlimpdance linique apparente pour le cos(f) retenu est gale ou immdiatementinfrieure la valeur calcule.

Mthode :

uadmissible

L.Ie

P. Aoufoussi




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Annexes : tableaux

Tableau BC: courants admissibles dans les canalisations enterres (mthode de rfrence D).

Tableau BB: courants admissibles et protection contre les surcharges.

Tableau BD1: facteurs de correction en fonction de la temprature ambiante.

Tableau BD2: facteurs de correction en fonction de la temprature du sol.

Tableau BE: facteurs de correction pour groupement de plusieurs circuits ou plusieurs cbles multiconducteurs appliquer aux valeurs de rfrences des tableaux BB et BC.

Tableau BF: facteurs de correction en fonction du nombre de conduits dans lair et de leur disposition.

Tableau BG: facteurs de correction en fonction du nombre de conduits enterrs ou noys dans le bton et de leur

disposition.

Tableau FA: Longueur de canalisation en mtres (conducteurs en cuivre) correspondant une chute de tension de 1%en monophas 230 V et cos f donn . Pour les conducteurs en aluminium, ces longueurs sont multiplies par 0,625.


Documents

CIE 4 Dimensionnement 2012