Cours et exercices en electricite CAP
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Cours et exercices en électricité CAP
Général
- Familiariser les étudiants avec les différents montages d'éclairage des locaux d'habitation.
Spécifiques
- Différentier le différentes représentation d'un schémas.
- Décoder la partie électrique d'un plan architecturale.
- Comprendre les fonctions des différents éléments d'une installation d'éclairage.
- Enumérer les différents montages et comprendre leurs principe de fonctionnement .
INTRODUCTION
Les installations domestiques sont conformes à la norme française NFC15-100, qui impose des sections pour les conducteurs selon le courant supporté (à partir de la puissance consommée) ainsi que les calibres des appareils de protection . Un conducteur de terre est nécessaire pour chaque installation électrique pour assurer une protection du local. Les installations électriques dans les locaux à caractère domestique sont généralement des montages d’éclairage, des alimentations des prises de courant et des alimentations des éléments chauffants.
CARACTERISTIQUES D’INSTALLATION DOMESTIQUE :
2.1. Caractéristiques de l’alimentation
Domaine | Entre phase et terre | Entre phases |
Très basse tension TBT Basse tension BT | U<=50V 50<U<=600V | U<=50V 50<U<=1000V |
2.2. Caractéristiques de l’alimentation
Le cahier des charges est le document qui sert de contrat entre le client et l’entrepreneur. Il est établi par l’architecte et l’utilisateur ou maitre d’ouvrage.
- Mode d'établissement:
En fonction de la nature des pièces : chambre, salle de séjour, entrée et de leurs dimensions.
Le maitre d’œuvre et l’architecte déterminent sur le plan de la maison, les positions :
- Des appareils d’éclairage et leur commande.
- Des prises de courant.
- Des appareils électroménagers.
- Plan architecturale
- Description de l'installation
Il donne pour toute la construction, les dispositions et mode d’exécution du gros œuvre, de la plomberie, du sanitaire, de la toiture,… ainsi que l’installation électrique.
LE SCHEMA D’INSTALLATION A USAGE D’HABITATION :
3.1. Schéma général de distribution
Toute installation électrique fait l’objet d’un schéma qui indique :
- Le type de conducteur.
- Le nombre de conducteur par circuits.
- La section des conducteurs.
- Le type de dispositif de protection des circuits.
- La valeur nominale ou de réglage de la protection.
Les 2 Tableaux ci dessous donnent la valeur des protections à installer en fonction de la section des conducteurs.
Cas d’un fusible
Section des conducteurs en (mm2) | 1.5 | 2.5 | 4 | 6 |
Calibre du fusible (A) | 10 | 20 | 25 | 32 |
Cas d’un disjoncteur
Section des conducteurs en (mm2) | 1.5 | 2.5 | 4 | 6 |
Courant nominal du disjoncteur (A) | 16 | 20 | 32 | 38 |
Exemple : schéma unifilaire d’une distribution générale d’une installationdomestique
Légende :
F1 : fusible de protection
P1 : compteur actif monophasé
Q1 : disjoncteur monophasé
- LES SCHEMAS D’ECLAIRAGE DOMESTIQUES:
4.1. Le montage simple allumage
On veut commander une ou plusieurs lampes d’éclairage d’un seul endroit. Les lampes sont éteintes si l’interrupteur est ouvert et sont allumées s’il est fermé.
On prend comme exemple la commande de deux lampes. Le du montage est le suivant : schéma développé
Figure.1. Schéma développé d'un montage simple allumage
Légende:
F1 : fusible de protection
Q1 : Interrupteur unipolaire n°1 E1, E2 : Lampes à incandescence Remarque:
Dans les schémas : architectural, multifila re et unifilaire, pour les installations domestiques, on ne représente pas la protection (car elle est répartition des circuits). sur le tableau de
Schéma architectural :
Figure.2. Schéma architectural d'un mont ge simple allumage
Schéma multifilaire :
Figure.3. Schéma multifilaire d'un montage simple allumage
Schéma unifilaire :
Figure.4. Schéma unifilaire d'un montage simple allumage
4.2. Le montage double allumage avec le commutateur n°5
On veut commander deux circuits d’éclairage d’un seul endroit. Soit le schéma développé du circuit suivant :
Figure.5. Schéma développé d'un montage double allumage
Légende:
F1 : fusible de protection Q1 : Interrupteur bipolaire
E1, E2, E3 : Lampes à incandescence
Fonctionnement:
Contact ’1’ de Q1 | E1 |
uvert | Eteinte |
Fermé | Allumée |
Contact ‘2’ de Q1 | E2, E3 |
uvert | Eteintes |
Fermé | Allumées |
Schéma architectural :
Figure.6. Schéma architectural d'un mont ge double allumage
Schéma multifilaire :
Figure.7. Schéma multifilaire d'un montage double allumage
Schéma unifilaire :
Figure.8. Schéma unifilaire d'un montage double allumage
4.3. Le montage double allumage avec le commutateur n°6
Ce montage permet de commander d’un seul endroit un circuit parmi deux. Prenons l’exemple d’un local comprenant deux lampes chacune dans un circuit d’éclairage différent.
Figure.9. Schéma développé d'un m ntage double allumage avec le
Légende:
F1 : fusible de protection Q1 : Commutateur n°6 commutateur n°6
E1, E2: Lampes à incandescence
Fonctionnement:
Lorsque le commutateur est à la éteinte ; si le commutateur est à et E2 est allumée.
Schéma architectural :
position 1, la lampe E1 est la position 2 c’est la lampe allumée et E2 est E1 qui est éteinte
Figure.10. Schéma architectural d'un montage double allumage avec le commutateur n°6
4.4. Le montage d'allumage Va et vient
Ce montage permet de commander un circuit d’éclairage de deux endroits différents. Soit l’exemple du schéma ci-dessous.
Le schéma développé :
Figure.13. Schéma développé d'un montage va et vient
Légende :
F1 : fusible de protection
Q1 et Q2: Commutateurs n°6 E1, E2: Lampes à incandescence. Fonctionnement :
Si les deux commutateurs sont sur les mêmes positions ( 1-1 ou 2-2 ) alors les lampes sont allumées ; si non c’est-à-dire ils sont sur des positions différentes (1-2 ou 2-1) alors les deux lampes sont éteintes. On peut résumer le fonctionnement par le tableau suivant :
Commutateur Q1 | Commutateur Q2 | Lampes E1, E2 |
1 | 1 | Allumées |
1 | 2 | Eteintes |
2 | 1 | Éteintes |
2 | 2 | Allumée |
Schéma architectural :
Figure.14. Schéma architectural d'un m ntage va et vient
Exercice :
- Faire le schéma multifilaire du montage va et vient
- Déduire le schéma unifilaire du montage va et vient
4.5. Le montage d'allumage avec Télérupteur
Ce montage permet de commander un circuit d’éclairage de plusieurs endroits différents. Electriquement, un télérupteur électromécanique est constitué d’une bobine et d’un contact à accrochage mécanique. Lorsque la bobine est alimentée (par action sur un bouton poussoir) le contact se ferme. Au relâchement du bouton poussoir, la bobine se désexcite mais le contact reste fermé.
Il faudra exciter une deuxième fois la b bine pour que le contact s’ouvre. La bobine est commandée par les boutos poussoirs et les lampes d’éclairage par le contact du télérupteur. Considérons l’exemple suivant : la commande de deux lampes de quatre endroits différents.
Le schéma développé :
Figure.17. Schéma développé d'un montage avec télérupteur
Légende :
F1 : fusible de protection
E1, E2: Lampes à incandescence.
S1, S2 ; S3 et S4 : Boutons poussoirs
K : Télérupteur
K1: Contact du télérupteur
Schéma architectural :
Figure.18. Schéma architectural d'un montage avec télérupteur
Schéma multifilaire :
Figure.19. Sché a multifilaire d'un montage avec télérupteur
Schéma unifilaire :
Figure.20. Schéma unifilaire d'un montage avec télérupteur
Ci dessous le montage. diagramme de séquence expliquant le fonctionnement du avec Si est l'un des quatre boutons poussoirs.
4.6. Le montage d'allumage avec minuterie
Ce montage permet de commander un circuit d’éclairage de plusieurs endroits différents. La mise en service est manuelle et la mise hors service est automatique. Electriquement, une minuterie électromécanique est constituée d’une bobine et d’un contact temporisé et à accroc age mécanique. Lorsque la bobine est alimentée (par action sur un bouton poussoir) le contact se ferme.
Au relâchement du bouton, la bobine se désexcite mais le contact reste fermé pendant un certain temps après lequel il s’ouvre. La bobine est commandée par les boutons poussoirs et les lampes d’éclairage sont commandées par le contact temporisé de la minuterie. Considérons l’exemple de la commande de deux lampes de trois endroits différents. Deux montages sont possibles :
- Montage "Avec effet"
Le schéma développé :
Figure.21. Schéma développé d'un montage avec minuterie
Légende :
F1 : fusible de protection
E1, E2: Lampes à incandescence. S1, S2 ; S3 : Boutons poussoirs K : Minuterie
K1: Contact de la minuterie
Ci dessous le montage. diagramme de séquence expliquant le fonctionnement du avec Si est l'un des trois boutons poussoirs.
Exercice :
Faire les schémas multifilaire et unifilaire sachant que le branchement d’une minuterie « avec effet » est le même que celui d’un montage avec télérupteur.
- Montage "Sans effet"
Le schéma développé :
Figure.22. Schéma développé d'un montage avec minuterie
Légende :
F1 : fusible de protection
E1, E2: Lampes à incandescence. S1, S2 ; S3 : Boutons poussoirs K : Minuterie
K1: Contact de la minuterie
Ci dessous le montage. diagramme de séquence expliquant le fonctionnement du
Schéma architectural :
Figure.23. Schéma architectural d'un montage avec minuterie
Schéma multifilaire :
Figure.24. Schéma multifilaire d'un montage avec minuterie
Schéma unifilaire :
Figure.25. Schéma unifilaire d'un montage avec minuteri
4.7. Le montage d'allumage des tubes fluorescents
- Principe du tube fluorescent :
C’est un tube de verre recouvert de poudre fluorescente et remplis de gaz rares plus quelques gouttes de mercure. La différence de potentiel aux bornes du tube provoque l’ionisation du gaz qui devient conducteur. Les électrons frappent le mercure qui émet une radiation ultraviolette. transforme en lumière visible en contact avec la poudre.
Cette dernière se
- Le starter :
C’est un tube rempli de gaz neutre, dans lequel est installé un contact bilame.
Lors de l’établissement de la tension un arc électrique se produit et échauffe la Bilame qui ferme le contact et permet de passer le courant dans le tube. Une fois refroidie, elle s’ouvre et coupe le courant.
- Le ballast :
C’est une inductance en série jouant un double rôle : amorçage et protection.
La coupure du courant par le starter crée une surtension aux bornes du ballast qui vient s’ajouter à la tension du réseau permettant l’amorçage. Son caractère inductif s’oppose à la variation rapide du courant.
- Le condensateur :
Il permet d’améliorer le facteur de puissan
Montage compensé :
e du tube.
Figure.26. Schéma développé d'un montage compensé Légende:
F1 : fusible de protection
Q1 : Interrupteur
L1: Ballast
E1: Tube fluorescent
V1: Starter
C1: Condensateur
Montage Duo:
Figure.27. Schéma développé d'un montage Duo
Ce montage permet grâce au déphasage entre les courants dans les deux tubes un meilleur confort et 100Hz.
se comporte comme un tube compensé alimenté à
4.8. Les schémas des prises de courant
Les prises de courant sont des appareils de raccord ment qui servent de liaison entre une canalisation fixe et un récepteur mobile. Du point elles sont caractérisées par :
- Une tension nominale
de vue électrique,
Exemple: 250V, 380V
- Un courant maximal à ne pas dépasser
Exemple: 10A, 20A, 32A
- Un nombre de broches et leur affectation
P : pole actif (phase ou neutre)
T : conducteur de protection (terre)
Exemple: 2P, 2P+T, 3P+T, 4P+T
Considérons un exemple de circuits :
Schéma développé:
Figure.28. Schéma développé d'un montage prise de courant
Légende :
D : Disjoncteur de prote tion
PdC3, PdC4, PdC5 : prises de courant 250V, 16A, 2P+T
Schéma architectural :
Figure.29. Schéma architectural d'un montage prise de courant
Schéma multifilaire :
Figure.30. Schéma multifilaire d'un montage d'un montage prise de courant
Schéma unifilaire :
Figure.31. Schéma unifilaire d'un montage prise de courant
4.9. Les schémas de signalisation
La signalisation électrique (lumineuse ou sonore) est peu utilisée dan un local à usage d’habitation. personnes.
Elle permet essentiellement d’attirer l’attention de
- Signalisation lumineuse
Elle indique, en générale, soit l’état d’une lampe d’éclairage lorsque le local est Complètement fermé ou éloigné, soit la position de l’interrupteur lorsque le local est sombre.
Premier exemple: témoin d’éclairage.
La lampe d’éclairage et le voyant sont commandés par le même interrupteur ;
ils s’allument et s’éteignent en même temps.
Schéma développé:
Figure.32. Schéma développé d'un témoin d'éclairage
Légende :
F1 : fusible de protection Q1 : Interrupteur unipolaire E1 : Lampe d’éclairage
E2 : Lampe témoin ou voyant
Remarque :
Dans les locaux humides, le circuit éclairage comporte un conducteur de protection.
Deuxième exemple : veilleuse sur un interrupteur sur un local sombre
Si la lampe d’éclairage est éteinte, la veilleuse est allumée ce qui permet de signaler la position de l’interrupteur.
Lorsque l’on allume la lampe d’éclairage, la veilleuse s’éteint.
Schéma développé:
Figure.33. Schéma développé du montage sonnerie
Légende :
F1 : fusible de protection Q1 : Commutateur n°6 E1 : Lampe d’éclairage
E2 : Lampe témoin ou voyant
- Signalisation sonore
Elle indique, en générale, la présence d’une personne qui désire annoncer son arrivée.
Comme exemple une sonnerie d’une porte commandée par bouton poussoir : une action sur le bouton met en marche la sonnerie qui s’arrête au relâchement de celui-ci.
Schéma développé:
Figure.33. Schéma développé du montage d'une veilleuse sur un interrupteur
Légende :
F1 : fusible de protection
S1 : bouton poussoir
H1 : sonnerie
- Schéma de commande à distance (gâche)
C’est le schéma de commande à distance d’une porte par une gâche électrique. Une action sur un bouton poussoir S1 ou sur le contact actionné par une clé S2 provoque l’alimentation d’une gâche électrique et le déverrouillage de la porte.
Schéma développé:
Figure.34. Schéma développé du montage de commande à distance (gâche)
Légende :
F1 : fusible de protection
S1 : Bouton poussoir
S2 : Contact actionné par clé
Y1 : Gâche électrique
A cours de ce chapitre nous avons présenté les principaux montages rencontrés dans les locaux à usage d’habitation. Bien que certains montages peuvent ne plus exister dans les installations nouvelles, il faut quand même les connaitre ne serait que pour effectuer le dépannage des installations existantes.