Comprendre la mise à la terre électrique
Figure 1 : Système de mise à la terre dans un environnement industriel
La mise à la terre est un dispositif de sécurité essentiel dans les réseaux électriques, conçu pour protéger contre les chocs électriques et les dommages aux équipements. Il fournit un chemin sûr pour que l'excès de courant se dissipe dans la terre, empêchant ainsi l'apparition de tensions dangereuses. Cet article explique le concept de mise à la terre électrique, son importance et sa mise en œuvre dans différents systèmes électriques.
Table des matières
- Comment fonctionne la mise à la terre électrique
- Déterminer si un appareil/système est mis à la terre
- Principaux éléments de la mise à la terre
- Applications de mise à la terre
- FAQ
Comment fonctionne la mise à la terre électrique
La mise à la terre électrique établit une voie efficace pour décharger le courant électrique, généralement en le dirigeant vers la terre pour le neutraliser. Sans mise à la terre, une charge électrique peut s'accumuler dans les fils ou les appareils à des niveaux dangereusement élevés, ce qui peut provoquer des arcs électriques.
La Terre a une charge négative qui peut annuler les charges positives. Cette caractéristique permet au sol d'agir comme un puits pour l'énergie électrique excédentaire, en fournissant un point de décharge naturel. La plupart des systèmes électriques (par exemple, les batteries de voiture, les prises électriques et les appareils ménagers) comportent un fil de mise à la terre. Ce fil de mise à la terre est intentionnellement conçu pour se connecter à la terre, en tirant parti de la capacité du sol à dissiper les charges électriques excédentaires.
Déterminer si un appareil/système est mis à la terre
- Les appareils équipés d'un cordon à trois fils et d'une fiche correspondante à trois broches sont dotés d'un mécanisme de mise à la terre - le troisième fil et la troisième broche établissent une connexion entre le châssis métallique de l'appareil et la mise à la terre du système de câblage électrique.
- Pour vérifier l'état de la mise à la terre d'un système électrique, inspectez les prises de courant ; une prise à trois broches indique généralement un système à trois fils, dont l'un est dédié à la mise à la terre.
Figure 2 : Symbole de mise à la terre électrique
Principaux éléments de la mise à la terre
Différents composants fonctionnent ensemble pour former un système de mise à la terre intégré qui assure la sécurité des personnes et des équipements.
- Électrode de mise à la terre : Il s'agit d'un matériau conducteur en contact direct avec la terre. Il peut s'agir d'une tige métallique enfoncée dans le sol, d'une plaque métallique enterrée dans le sol ou même d'une conduite d'eau métallique enterrée. L'objectif de l'électrode de mise à la terre est de fournir une connexion physique à la terre, qui sert de point de référence pour le système électrique et de puits pour les courants de défaut.
- Conducteur d'électrode de terre (GEC) : Ce conducteur, ou fil, relie l'électrode de terre au système de mise à la terre. Elle est généralement faite de cuivre ou d'aluminium et doit être de taille appropriée pour transporter en toute sécurité les courants de défaut potentiels du système électrique jusqu'à l'électrode de mise à la terre.
Figure 3 : Fil de terre reliant l'électrode de mise à la terre au système.
- Conducteur de mise à la terre : Le conducteur de mise à la terre relie les parties métalliques non conductrices de courant de l'équipement électrique (comme le carter d'un moteur) au conducteur de l'électrode de mise à la terre du système ou directement à l'électrode de mise à la terre.
- Bus de terre : Dans les panneaux électriques, le bus de terre est une barre conductrice à laquelle tous les conducteurs de terre sont connectés. Il s'agit d'un point central du système de mise à la terre et il est connecté au conducteur de l'électrode de mise à la terre, ce qui garantit un chemin solide vers la terre.
Figure 4 : Borne de mise à la terre de la barre bus
- Collage : La mise à la terre consiste à relier toutes les parties métalliques non porteuses de courant d'un système électrique (telles que les conduits métalliques, les boîtes de jonction et les boîtiers) au système de mise à la terre. Cela permet d'éviter les différences de potentiel entre les pièces conductrices, réduisant ainsi le risque d'électrocution.
Applications de mise à la terre
Chaque application de mise à la terre est adaptée aux risques et aux exigences spécifiques de l'environnement qu'elle dessert, mais le principe sous-jacent est le même : fournir un chemin sûr et efficace pour les courants électriques vers la terre.
- Mise à la terre industrielle : Dans l'industrie, la mise à la terre est fondamentale pour la sécurité et le fonctionnement des machines et des systèmes électriques de grande puissance. La mise à la terre industrielle doit respecter des normes strictes, telles que celles définies par l'IEEE 141 (le livre rouge), afin de protéger contre les risques électriques, d'assurer la continuité du service et de maintenir la stabilité du système. Dans ces environnements, les systèmes de mise à la terre robustes comprennent souvent plusieurs électrodes de mise à la terre et une liaison étendue pour gérer les courants de défaut potentiellement élevés et les interférences électromagnétiques.
- Systèmes de panneaux solaires hors réseau : La mise à la terre des systèmes solaires hors réseau est essentielle pour éviter les chocs électriques et protéger les équipements contre la foudre et les décharges statiques. Les exigences spécifiques de mise à la terre pour ces systèmes impliquent la mise à la terre des cadres métalliques des panneaux solaires et de toute surface conductrice exposée afin d'éviter l'accumulation d'électricité. Les composants tels que les tiges de mise à la terre et la liaison de toutes les parties métalliques garantissent un chemin continu vers la terre, ce qui est essentiel pour les installations hors réseau qui fonctionnent indépendamment du réseau de distribution d'électricité.
- L'ancrage à la maison : Les systèmes de mise à la terre résidentiels protègent les habitants contre les chocs électriques et les incendies. La mise à la terre d'une maison comprend généralement des tiges de mise à la terre connectées au panneau de service et l'utilisation de disjoncteurs de fuite à la terre (DDFT) dans les zones à forte humidité, comme les salles de bains et les cuisines. Les prises de courant des maisons modernes sont généralement à trois branches, ce qui indique la présence d'un conducteur de mise à la terre. Cette configuration garantit que tout courant de défaut est dirigé en toute sécurité vers le sol plutôt que de traverser une personne ou de créer un risque d'incendie.
Figure 5 : Un disjoncteur de fuite à la terre
FAQ
Que signifie la mise à la terre en électricité ?
La mise à la terre consiste à relier un circuit ou un appareil électrique à la terre, en utilisant un conducteur pour fournir un niveau de tension de référence et un chemin sûr pour la dissipation de l'excès de courant en cas de défaillance.
Pourquoi l'électricité tombe-t-elle dans le sol ?
La terre fournit un chemin conducteur avec une résistance relativement faible, permettant à l'excès d'électricité, tel qu'un coup de foudre ou un défaut dans un système électrique, de se dissiper en toute sécurité dans la terre et de réduire le risque d'électrocution ou d'incendie.
Quels sont les systèmes électriques qui nécessitent une mise à la terre ?
La plupart des systèmes électriques nécessitent une mise à la terre, y compris les systèmes de distribution d'énergie résidentiels et commerciaux, les appareils électriques et les équipements électroniques, afin de garantir leur sécurité et leur bon fonctionnement.