5.2.3.4 Nombre de conducteurs chargés dans un circuit

5.2.3.4.2 Effets des courants harmoniques sur des systèmes triphasés chargés symétriquement

Cette section est destinée à traiter le cas d'écoulement de courant dans le conducteur neutre dans un système triphasé équilibré. Ces courants de neutre sont dus aux courants de phase présentant des harmoniques qui ne s'annulent pas dans le conducteur neutre. L'harmonique le plus significatif qui ne s'annule pas dans le conducteur neutre est, généralement, le numéro trois. La valeur du courant de neutre dû à l'harmonique trois peut dépasser la valeur du courant de phase. Dans ce cas, le courant dans le neutre a un effet significatif sur le courant admissible des câbles du circuit
Les facteurs de correction donnés dans cette section sont applicables aux circuits triphasés équilibrés; il est reconnu que la situation est plus onéreuse si seulement deux conducteurs sont chargés. Dans ce cas, le conducteur neutre sera le siège de courants harmoniques et du courant de déséquilibre. Une telle situation peut conduire à une surcharge du conducteur neutre
Les matériels susceptibles de générer des courants harmoniques significatifs sont par exemple des éclairages fluorescents, des convertisseurs tels que ceux des matériels de traitement de l'information. Des explications complémentaires sur les perturbations harmoniques peuvent être trouvées dans la EN 61000 "Compatibilité électromagnétique (CEM)".
Les facteurs de correction donnés dans le tableau  5.2.3.4.2.1 ne sont applicables qu'aux câbles à quatre ou cinq conducteurs dont le neutre est en même matériau et de même section que les conducteurs de phase. Ces facteurs de correction ont été calculés en se fondant sur les courants harmoniques de rang trois. Si ces courants sont importants, plus de 10 %, des harmoniques de rangs plus élevés, neuf, douze, etc. sont susceptibles d'exister et des facteurs de correction plus faibles sont applicables. Si un déséquilibre de phases de plus de 50 % existe, des facteurs de correction plus faibles peuvent être appliqués.
Les facteurs des tableaux, lorsqu'ils sont appliqués aux courants admissibles d'un câble avec trois conducteurs chargés, donnent le courant admissible d'un câble avec quatre conducteurs chargés si le courant dans le quatrième conducteur est dû aux harmoniques. Les facteurs prennent aussi en compte les effets de la chaleur du courant harmonique dans les conducteurs de phase
Si le courant dans le conducteur neutre est susceptible d'être plus élevé que le courant de phase, alors il convient que la section du câble soit choisie en se fondant sur le courant de neutre
Si le choix de la section du câble se fonde sur le courant de neutre, non significativement supérieur au courant de phase, il est nécessaire de réduire la valeur du tableau de courant admissible à celle de trois conducteurs chargés.
Si le courant dans le neutre est supérieur à 135 % de celui de la phase et si la section du câble est choisie en se fondant sur le courant de neutre, alors les trois conducteurs de phase ne sont pas totalement chargés. La réduction de chaleur générée par les conducteurs de phase annule celle générée par le conducteur neutre et il n'est pas nécessaire d'appliquer le facteur de correction au courant admissible pour trois conducteurs chargés

Tableau 5.2.3.4.2.1 Facteurs de correction pour les courants harmoniques dans les câbles à quatre et cinq conducteurs

Exemples d'application de facteurs de correction pour les courants harmoniques
Soit un circuit triphasé chargé à 39 A à mettre en oeuvre dans un câble à quatre conducteurs, isolé au PVC, fixé à une paroi, mode de pose C
A partir du tableau  5.2.1.1.15.2.2, un câble de 6 mm² à conducteurs en cuivre présente un courant admissible de 41 A et est approprié en cas d'absence d'harmoniques dans le circuit.
En cas de présence de 20 % d'harmonique trois, un facteur de réduction de 0.86 est appliqué et le courant devient:

39 / 0,86 = 45 A

Pour ce courant, un câble de 10 mm² est nécessaire

En cas de présence de 40 % d'harmonique trois, le choix se fonde sur le courant de neutre qui est:  39 . 0,4 .3 = 46,8 A
et un facteur de correction de 0.86 est appliqué conduisant à un courant de: 46,8 / 0,86 = 54,4 A

Pour ce courant, une section de 10 mm² est appropriée.

En cas de présence de 50 % d'harmonique trois, le choix se fonde encore sur le courant de neutre que est: 39 . 0,5 . 3 = 58,5 A
Dans ce cas, le facteur de correction est 1 et une section de 16 mm² est nécessaire.

Toutes les sections ci-dessus se fondent sur l'intensité admissible du câble, la chute de tension et d'autres aspects du choix n'ayant pas été considérés

5.2.3.5    Conducteurs en parallèle

5.2.3.5.1    Disposition et mode de pose des conducteurs

5.2.3.5.1.1    Afin d'obtenir une répartition équilibrée de la charge entre les conducteurs de chaque phase reliés en parallèle, il y a lieu de tenir compte des points suivants:
    -    la conductivité de chaque conducteur
    -    la longueur du conducteur
    -    la disposition géométrique des conducteurs dans la canalisation (succession des phases)
    -    l'influence réciproque magnétique
        Le présent article montre des modes de pose qui prennent en considération les points précités.

5.2.3.5.1.1    Couplage en parallèle de conducteurs de canalisations multiconducteurs

    Si l'on relie en parallèle des conducteurs de canalisations multiconducteurs, il faut veiller à ce que les conducteurs polaires de chaque canalisation présentent les mêmes sections et les mêmes longueurs. On peut ainsi obtenir une répartition équilibrée de la charge entre chaque conducteur. Puisque les conducteurs sont torsadés dans le câble (de par son construction), la disposition géométrique obtenue permet de compenser l'influence magnétique.


    Dans toutes les canalisations, le conducteur marqué * doit remplir une fonction identique (PE, PEN ou N). Si les conducteurs marqués * ont une fonction N, il y a lieu de poser un conducteur PE séparé. Voir chiffre 5.4.3.1.3.


5.2.3.5.1.2    Couplage en parallèle de monoconducteurs

Si l'on relie en parallèle des monoconducteurs, il convient toujours de réunir 3 conducteurs polaires (L1, L2, L3) pour constituer une canalisation. Il faut aussi veiller à ce que les conducteurs polaires de chaque canalisation présentent les mêmes sections et les mêmes longueurs. Les dispositions géométriques ci-dessous permettent de compenser l'influence magnétique.

5.2.3.5.1.2.1    Disposition en trèfle

Dans chaque canalisation, les conducteurs polaires (L1, L2, L3) sont posés en trèfle et fixés de sorte que la position de chaque conducteur ne puisse pas se modifier (figure ci-dessous)
Les conducteurs PE, PEN ou N doivent être disposés de telle façon que l'appartenance à leur canalisation soit sans équivoque. Il est permis d'utiliser un conducteur de protection PE commun.


Dans toutes les canalisations, le conducteur marqué * doit remplir une fonction identique (PE, PEN ou N). Si les conducteurs marqués * ont une fonction N, il y a lieu de poser un conducteur PE séparé. (Voir  5.4.3.1.3. )

Disposition en plan
        Les conducteurs polaires (L1, L2, L3) des canalisations sont posés en plan avec une disposition géométrique (succession des phases) permettant de compenser l'influence magnétique (fig. ci-dessous).
        Les conducteurs PE, PEN ou N doivent être disposés de telle façon que l'appartenance à leur canalisation soit sans équivoque. Il est permis d'utiliser un conducteur PE commun.

  Dans toutes les canalisations, le conducteur marqué * doit remplir une fonction identique (PE, PEN ou N). Si les conducteurs marqués * ont une fonction N, il y a lieu de poser un conducteur PE séparé(Voir  5.4.3.1.3. ).
En cas de disposition en plan (fig. ci-dessus), dans chaque canalisation les conducteurs doivent être permutés à des intervalles réguliers correspondant environ au tiers de la longueur L (fig.ci-dessous).

Cette mesure n'est pas nécessaire si la longueur de la canalisation est inférieure à 20 m.



    Légende
    LA    début de la canalisation
    LE    fin de la canalisation

5.2.3.5.2    Protection contre les surintensités de conducteurs couplés en parallèle

Des conducteurs couplés en parallèle peuvent être protégés contre les surintensités soit individuellement soit en commun.


5.2.3.5.2.1    Protection individuelle

5.2.3.5.2.1.1    Deux conducteurs en parallèle par phase (fig. ci-dessous)

Protection contre la surcharge
        La protection contre la surcharge est assurée si un coupe-surintensité est inséré dans chaque conducteur au point d'alimentation LA. Le courant de réglage du dispositif de protection doit correspondre au courant admissible dans le conducteur.

Protection contre les courts-circuits
        La protection contre les courts-circuits est assurée si:
    -    la longueur de la canalisation ne dépasse pas les valeurs du tableau 5.2.3.5.2.1.2
    -    la valeur k²A² du conducteur ne doit pas être inférieure à celle de l'énergie traversante I2t du coupe-surintensité en cas de coupure du courant de court-circuit maximum (tripolaire). Un court-circuit en P produit un courant qui correspond approximativement au courant de court-circuit maximum tripolaire au point d'alimentation LA. Si la section des conducteurs PE, PEN ou N est réduite, la valeur k²A² du conducteur de section réduite doit être prise en considération.

        Trois conducteurs et plus en parallèle par phase (figure ci-dessous
Protection contre la surcharge
La protection contre la surcharge est assurée si des coupe-surintensité sont insérés dans chaque conducteur aux points LA et LE (début et fin). Le courant de réglage des dispositifs de protection doit correspondre au courant admissible dans chaque conducteur.
        Cette disposition ne permet pas de réaliser une sélectivité entre les coupe-surintensité. Elle présente toutefois l'avantage qu'une exploitation réduite peut être maintenue en cas de défaut dans l'un des conducteurs.

Protection contre les courts-circuits
        La protection contre les courts-circuits est assurée si:
    -    la longueur de la canalisation ne dépasse pas les valeurs du tableau 5.2.3.5.2.1.2
    -    la valeurk²A² du conducteur ne doit pas être inférieure à celle de l'énergie traversante I2t du coupe-surintensité en cas de coupure du courant de court-circuit maximum (tripolaire). Un court-circuit en P produit un courant qui correspond approximativement au courant de court-circuit maximum tripolaire au point d'alimentation LA. Si la section des conducteurs PE, PEN ou N est réduite, la valeur k²A² du conducteur de section réduite doit être prise en considération.


   
   
   
      Longueur maximum en mètres des canalisations en fonction de la section des conducteurs en cuivre et du courant de réglage du coupe-surintensité

Remarque    -    Une chute de tension d'environ 4,5% est produite si la canalisation présente une longueur L selon le tableau 5.2.3.5.2.2.2.1 et si les conducteurs sont parcourus par un courant correspondant au courant de réglage du coupe-surintensité.
    -    Les valeurs du tableau sont calculées en appliquant la formule suivante:

L = 0,8 . U . A / ( 1,5 . 3 . 5 .p .In) = U . A / ( 28,125 . p . In)

Légende

• U   Tension nominale (V) entre conducteurs de phase (polaires) et neutre ou PEN (valeurs du tableau avec 230 V)

• A   Section (mm2) d'un conducteur polaire individuelInCourant de réglage (A) du coupe-surintensité

• p   Résistivité (ohm  mm2/m) du conducteur pour 20 °C (Cu: 0,0175 ohm . mm2/m)

• 0,8   Facteur qui tient compte de la chute de tension de 20% qui apparaît au point d'alimentation pendant le court-circuit

• 1,5   Facteur qui tient compte de l'accroissement de la résistance du conducteur durant le court-circuit par suite de son échauffement de 70 °C à 150 °C (80 K)

• 3   Facteur qui tient compte de la réduction de section de 50% des conducteurs N ou PEN

• 5   Quotient du courant de court-circuit minimum par le courant de réglage du coupe-surintensité
  

Les réactances de la source de courant et des conducteurs sont négligées.

-    Les longueurs maximums des canalisations indiquées dans le tableau 5.2.3.5.2.1.2 peuvent être multipliées par un facteur de 1,5 si la somme des sections des conducteurs PE, PEN ou N est égale à celle des conducteurs individuels par phase.
        En cas de court-circuit, il faut considérer aussi bien le courant de court-circuit minimum que maximum. Le courant de court-circuit maximum se produit en cas de court-circuit au point d'alimentation LA (proximité du transformateur). De ce fait, il est pratiquement sans importance que le court-circuit se produise entre:
    -    trois conducteurs polaires
    -    deux conducteurs polaires
    -    un conducteur polaire et le conducteur PE, PEN ou N
Dans ce cas, le courant de court-circuit correspond approximativement au courant de court-circuit tripolaire au point d'alimentation LA.
        Le courant de court-circuit minimum se produit en cas de court-circuit entre un conducteur individuel d'une phase et un conducteur individuel neutre, PE ou PEN à l'extrémité de la canalisation pour autant que le conducteur PE, PEN ou N soit constitué au plus par deux conducteurs en parallèle.
        Si le conducteur PE, PEN ou N est constitué de plus de deux conducteurs individuels en parallèle, le courant de court-circuit est minimum lorsque le court-circuit se produit à un endroit quelconque de la canalisation.
        Afin que la coupure intervienne dans les 5 secondes avec le courant de court-circuit minimum, les longueurs des canalisations ne doivent pas dépasser les valeurs indiquées dans les tableaux suivants:
    -    protection individuelletableau 5.2.3.5.2.1.2
    -    protection commune tableaux 5.2.3.5.2.2.2.1 à 5.2.3.5.2.2.2.3

5.2.3.5.2.2    Protection commune

Lorsque des canalisations constituées de conducteurs individuels en parallèle sont protégées par un coupe-surintensité commun, une répartition équilibrée de la charge entre chaque conducteur est indispensable.
Protection contre la surcharge
    La protection contre la surcharge est assurée si le courant de réglage du coupe-surintensité amont ne dépasse pas le courant admissible d'un conducteur individuel par phase multiplié par le nombre de conducteurs individuels couplés en parallèle.
    Protection contre les courts-circuits
    La protection contre les courts-circuits est assurée si:
    -    la longueur de la canalisation ne dépasse pas les valeurs des tableaux suivants. Ces valeurs s'entendent pour le même nombre de conducteurs individuels de phase que de conducteurs individuels PE, PEN ou N, ces derniers pouvant présenter une section réduite de moitié.
    -    la valeur k²A² du conducteur ayant la plus petite section (attention au conducteur PE, PEN ou N) ne doit pas être inférieure à celle de l'énergie traversante I²t du coupe-surintensité en cas de coupure du courant de court-circuit maximum.
    En cas de court-circuit à l'emplacement P1, un courant traverse les conducteurs PE, PEN ou N qui présentent éventuellement une section réduite. Ce courant correspond approximativement au courant de court-circuit maximum tripolaire au point d'alimentation LA.
    Un court-circuit à l'emplacement P2 produit un courant de court-circuit minimum. Les longueurs de canalisations déterminées à l'aide des tableaux 5.2.3.5.2.2.2.1, 5.2.3.5.2.2.2.2 et 5.2.3.5.2.2.2.3 permettent la coupure en 5 secondes du coupe-surintensité avec ce courant de court-circuit minimum, pour autant qu'il s'agisse
    -    d'un coupe-circuit à fusibles
    -    d'un disjoncteur de puissance avec déclencheur magnétique ajusté sur une valeur ne dépassant pas 5 fois le courant nominal du coupe-surintensité.
    L'emplacement exact de P2, pour lequel le courant de court-circuit est minimum, dépend du nombre de conducteurs individuels couplés en parallèle par phase
    -    pour deux conducteurs individuels par phase, P2 se trouve à la fin de la canalisation LE (tableau 5.2.3.5.2.2.2.1)
    -    pour trois conducteurs individuels par phase P2 se trouve aux 3/4 de la longueur L de la canalisation depuis LA (tableau 5.2.3.5.2.2.2.2)
    -    pour quatre conducteurs individuels par phase, P2 se trouve aux deux tiers de la longueur L de la canalisation depuis LA (tableau 5.2.3.5.2.2.2.3).

    Pour deux conducteurs individuels en parallèle par phase, on applique la formule suivante:

L =2 . 0,8 . U . A / ( 1,5 . 3 . 5 .p .In) = U . A / ( 14,0625 . p . In)

Tableau 5.2.3.5.2.2.2.1 Longueur maximum en mètres pour deux conducteurs couplés en parallèle par phase en fonction de la section des conducteurs en cuivre et du courant de réglage du coupe-surintensité

    Se référer aux remarques du tableau 5.2.3.5.2.1.2

    Pour trois conducteurs individuels en parallèle par phase, on applique la formule suivante:

L =8 . 0,8 . U . A / ( 1,5 .9 . 5 .p .In) = U . A / ( 10,5469 . p . In)

Tableau 5.2.3.5.2.2.2.2 Longueur maximum en mètres pour trois conducteurs couplés en parallèle par phase en fonction de la section des conducteurs en cuivre et du courant de réglage du coupe-surintensité

Se référer aux remarques du tableau 5.2.3.5.2.1.2

    Pour quatre conducteurs individuels en parallèle par phase, on applique la formule suivante:

       

L = 0,8 . U . A / ( 1,5 . 5 .p .I_n) = U . A / ( 9,375 . p . I_n)

 Tableau 5.2.3.5.2.2.2.3 Longueur maximum en mètres pour quatre conducteurs couplés en parallèle par phase en fonction de la section des conducteurs en cuivre et du courant de réglage du coupe-surintensité