A La protection des individus contre les risques du courant électrique
aLes principaux effets physiologiques du courant
Les effets physiologiques de l'électricité sont liés à l'intensité du courant qui circule dans le corps humain et non à la tension. Cependant, l'intensité du courant dépend de la tension appliquée et de la résistance du corps humain. Les effets seront différents selon le chemin suivi par ce courant dans le corps humain et selon la fréquence : un courant circulant entre les doigts d'une même main ou traversant la cage thoracique n'aura pas les mêmes conséquences. Considérons les dangers liés à un courant passant entre les deux mains ou entre une main et les pieds d'une personne.
Les tableaux suivants présentent les effets du courant en fonction de l'intensité :
La fibrillation cardiaque provoque un dérèglement du rythme cardiaque, conduisant à un arrêt du cœur. Au-delà de quelques ampères, le courant peut créer des brûlures internes ou externes.
APPLICATION
Les courbes suivantes présentent de manière détaillée les effets physiologiques du courant en fonction de l'intensité du courant I qui traverse le corps et de la durée, pour un courant alternatif de fréquence 50 Hz.
Effets physiologiques d'un courant alternatif de fréquence 50 Hz
La zone ➀ correspond à une non-perception du courant.
La zone ➁ correspond à une perception du courant mais sans incidence.
Dans la zone ➂, la personne ressent des crispations musculaires, mais les effets sont réversibles.
La zone ➃ est la plus dangereuse, les effets peuvent être irréversibles.
La courbe noire continue est la courbe de protection des personnes : une personne ne subira aucun effet si elle n'est pas traversée par un courant supérieur à cette frontière pour une durée donnée.
On remarque que l'intensité maximale pouvant être supportée pendant plusieurs secondes sans danger est 30 mA. C'est pour cela que des dispositifs de protection des personnes, appelés « disjoncteurs différentiels » se déclenchent pour cette valeur limite de 30 mA lorsqu'ils détectent un courant de fuite supérieur ou égal à cette valeur.
bLe seuil de dangerosité des tensions
Courbes de sécurité électrique
Le corps présente une résistance différente selon qu'il est sec, humide ou immergé. Le courant qui traverse le corps est donc différent selon que le corps est sec ou non. Les tensions présentant un danger varient et on définit des tensions limites au-dessus desquelles une personne est en danger.
On peut alors construire des courbes de sécurité en fonction de la tension, du temps de contact et de la présence d'eau (voir ci-contre).
eLes dispositifs de protection
L'ensemble de l'installation électrique doit être raccordée à la terre. Cela nécessite :
une prise de terre ;
des conducteurs associés aux différents circuits de l'installation électrique ;
une liaison équipotentielle principale reliant à la terre les canalisations métalliques rentrant dans le bâtiment, afin d'éviter des tensions électriques entre différents points du réseau d'eau.
Les hommes sont alors protégés de l'électrocution par le disjoncteur différentiel. Celui-ci se déclenche dès qu'il détecte un courant de fuite au niveau de la terre, supérieur à un seuil. En général, ce seuil est choisi à 30 mA. Le disjoncteur différentiel est placé sur le panneau électrique principal.
Disjoncteur différentiel
S'il n'y a pas de défaut (pas de rupture d'isolant), I1 = I2, le disjoncteur différentiel (DD) ne se déclenche pas.
En présence d'un défaut d'isolement, I1 – I2 = If, le circuit de détection du disjoncteur différentiel compare le courant de fuite If et l'intensité de référence permise Iréf. Si If atteint Iréf (intensité de déclenchement), les interrupteurs s'ouvrent et l'équipement sera automatiquement mis hors tension.
B La protection des matériels contre les risques du courant électrique
Le réseau électrique comporte des fils électriques dont la section doit être adaptée à l'intensité électrique alimentant les appareils.
La protection des installations est réalisée par un système qui coupe l'alimentation dès que le courant dépasse un seuil jugé dangereux (qui pourrait par exemple conduire à un incendie par mise en contact des fils conducteurs après fusion des gaines de protection) pour les instruments électriques à travers lesquels ce courant passe. On trouve dans cette catégorie :
les fusibles, qui fondent dès que l'intensité du courant devient trop élevée, ce qui coupe le circuit. Il faut changer le fusible lorsqu'il a coupé le circuit, car il n'est plus utilisable ;
les disjoncteurs, des interrupteurs qui coupent le circuit à chaque fois que l'intensité du courant est trop élevée. Il suffit de le réenclencher en le mettant sur la position « marche » lorsque l'on veut remettre l'installation sous tension (après avoir trouvé et éliminé l'origine de déclenchement du disjoncteur).