Karamö, le prof virtuelLeçon 22 sur 22
La sécurité dans une installation électrique
Je connais les dangers du courant électrique pour les personnes et les installations, le rôle des fusibles, disjoncteurs et prises de terre, et les bons gestes pour me protéger.
- 55 min
- 5 exercices corrigés
- 3 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Distinguer électrisation et électrocution et connaître les effets du courant sur le corps
- Identifier les fils d'une installation (phase, neutre, terre) et le danger de la phase
- Expliquer le court-circuit et la surcharge, et le rôle du fusible et du disjoncteur
- Expliquer le rôle de la prise de terre et du disjoncteur différentiel
- Appliquer les règles de sécurité et savoir réagir face à un accident électrique
Avant de commencer : Les leçons sur le courant alternatif (secteur 220 V, 50 Hz, valeurs efficaces) ; le circuit électrique, les branchements en série et en dérivation ; l'intensité du courant en ampères.
1Je découvre
Pendant la saison des pluies, à Kissidougou, la famille de Kadiatou prépare une fête. Pour éclairer la cour, un voisin branche plusieurs multiprises les unes dans les autres sur une seule prise, et y raccorde des guirlandes, un réfrigérateur, un fer à repasser et une grosse enceinte. Au bout de quelques minutes, un petit claquement se fait entendre, tout s'éteint : « Le disjoncteur a sauté ! » dit le père de Kadiatou.
Un peu plus tard, Lansana, les pieds dans une flaque, veut rebrancher un ventilateur dont le fil est abîmé. Il ressent une violente secousse dans le bras et retire sa main en criant. Heureusement, il n'est pas blessé.
Kadiatou se pose plusieurs questions : pourquoi le disjoncteur a-t-il coupé le courant ? Pourquoi Lansana a-t-il été secoué ? Qu'aurait-il fallu faire ?
Quels sont les dangers du courant électrique dans une maison, et comment protéger les personnes et les installations ?
2Je comprends
1. Les dangers du courant pour le corps humain
Le corps humain conduit le courant électrique (il contient beaucoup d'eau salée). Si une personne touche en même temps un conducteur sous tension et un autre point à un potentiel différent (la terre, un mur humide, un autre fil), un courant traverse son corps.
- On parle d'électrisation quand une personne subit le passage d'un courant électrique dans son corps : secousse, brûlures, contractions des muscles.
- On parle d'électrocution quand ce passage de courant entraîne la mort.
Le danger dépend surtout de l'intensité du courant qui traverse le corps, de la durée du passage et du trajet du courant (le passage par le cœur est le plus dangereux). Les valeurs ci-dessous sont des ordres de grandeur admis pour un courant alternatif à 50 Hz :
À partir d'environ 10 mA, les muscles se contractent : la main se referme sur le fil et la personne ne peut plus lâcher. À partir d'environ 30 mA, le courant peut paralyser la respiration et dérégler le cœur : c'est le seuil de danger retenu pour la protection des personnes.
L'humidité aggrave le danger. Le corps oppose une certaine « résistance » au passage du courant, de l'ordre de 1 000 à 2 000 ohms selon les conditions. Cette résistance diminue fortement quand la peau est mouillée ou quand on a les pieds dans l'eau : sous la même tension, le courant qui traverse le corps devient alors beaucoup plus intense.
La tension de sécurité. Pour des tensions faibles, le courant qui peut traverser le corps reste en dessous des seuils dangereux. On considère généralement comme tension limite de sécurité 50 V en local sec, 25 V en local humide, et 12 V pour un corps immergé (baignade, cuve). La tension du secteur, 220 V, est donc toujours dangereuse.
Exemple
En admettant que la résistance du corps de Lansana, pieds mouillés, est d'environ 1 000 Ω, estimer l'intensité du courant qui le traverse s'il touche un fil à 220 V, puis s'il touche un fil à 12 V. (On utilise la loi d'Ohm : I = U / R.)
À 220 V : I = 220 ÷ 1 000 = 0,22 A = 220 mA. C'est plus de 7 fois le seuil de danger de 30 mA : risque d'électrocution.
À 12 V : I = 12 ÷ 1 000 = 0,012 A = 12 mA : on sent le courant, mais on reste en dessous du seuil de danger grave.
Lansana a eu beaucoup de chance que le contact ait été bref.
2. Les fils d'une installation domestique
Une prise de courant comporte en général trois bornes, reliées à trois fils :
| Fil | Couleur usuelle (norme internationale) | Rôle | Danger |
|---|---|---|---|
| Phase | marron, noir ou gris (souvent rouge dans les installations anciennes) | amène la tension alternative (220 V par rapport à la terre) | dangereux : le toucher provoque une électrisation |
| Neutre | bleu | ferme le circuit, retour du courant | normalement sans danger, mais on ne le touche jamais |
| Terre | vert et jaune | relié à une prise de terre enfoncée dans le sol ; protège les personnes | sans danger ; il sert à la protection |
Pour repérer la phase, on utilise un tournevis testeur : son voyant s'allume quand on touche la phase avec la pointe et qu'on pose le doigt sur le bouton métallique du manche.
Règle : l'interrupteur doit toujours être placé sur la phase. Ainsi, quand on l'ouvre, la lampe n'est plus reliée à la tension et on peut changer une ampoule sans danger.
3. Les dangers pour l'installation : court-circuit et surcharge
Le court-circuit. Il se produit quand la phase et le neutre se touchent directement, sans passer par un appareil (fils dénudés qui se touchent, eau dans une prise, clou planté dans un câble). Le courant devient alors énorme : les fils chauffent très fort, l'isolant fond et un incendie peut se déclarer.
La surcharge. Elle se produit quand on branche trop d'appareils sur une même ligne ou une même prise. Les appareils sont branchés en dérivation, et l'intensité dans le fil principal est la somme des intensités de chaque appareil. Si ce total dépasse ce que le fil peut supporter, le fil chauffe dangereusement. C'est le cas des multiprises branchées les unes dans les autres.
Exemple
Sur une ligne protégée par un fusible de 10 A, on branche en même temps : un fer à repasser (4,5 A), un réfrigérateur (1,2 A), un ventilateur (0,3 A) et une bouilloire électrique (9 A). Que se passe-t-il ?
Les appareils sont en dérivation : l'intensité totale est la somme des intensités.
I = 4,5 + 1,2 + 0,3 + 9 = 15 A.
15 A > 10 A : il y a surcharge. Le fusible fond (ou le disjoncteur s'ouvre) et coupe le courant, ce qui protège les fils.
Sans la bouilloire : I = 4,5 + 1,2 + 0,3 = 6 A < 10 A, pas de surcharge.
4. Les dispositifs de protection
Le fusible. C'est un fil conducteur fin, placé en série sur la phase, qui fond quand l'intensité dépasse une valeur appelée son calibre (par exemple 10 A, 16 A, 20 A). Il coupe alors le circuit. Un fusible fondu doit être remplacé par un fusible du même calibre, jamais par un fil de fer ou un fusible plus fort, car la protection disparaîtrait.
Le disjoncteur. Il joue le même rôle que le fusible (protection contre les courts-circuits et les surcharges), mais au lieu de fondre, il s'ouvre automatiquement. On le réarme avec sa manette une fois le problème réparé.
Le fusible et le disjoncteur protègent l'installation (les fils, contre l'échauffement et l'incendie). Ils ne protègent pas les personnes, car ils ne réagissent qu'à plusieurs ampères, alors qu'une trentaine de milliampères suffit à tuer.
La prise de terre et le disjoncteur différentiel protègent les personnes.
- Les appareils à carcasse métallique (réfrigérateur, machine à laver, fer à repasser) ont leur carcasse reliée au fil de terre. Si un fil de phase abîmé touche la carcasse, le courant s'écoule vers la terre au lieu de traverser la personne qui touche l'appareil.
- Le disjoncteur différentiel compare le courant qui entre par la phase et celui qui revient par le neutre. S'ils sont différents, c'est qu'une partie du courant s'échappe ailleurs (par la terre ou par une personne) : il coupe le courant en une fraction de seconde. Un différentiel de 30 mA protège les personnes.
- fusible (il fond)
- disjoncteur (il s'ouvre)
- agit en cas de court-circuit ou de surcharge
- réagit à plusieurs ampères
- prise de terre (fil vert et jaune)
- disjoncteur différentiel 30 mA
- agit en cas de fuite de courant
- réagit à quelques dizaines de milliampères
5. Les règles de sécurité à appliquer
Méthode
Les bons gestes au quotidien :
- Ne jamais toucher un appareil électrique ou une prise avec les mains mouillées ou les pieds dans l'eau.
- Ne jamais introduire un objet (clou, épingle, fil) dans une prise ; protéger les prises à la hauteur des jeunes enfants.
- Ne pas brancher de multiprises les unes dans les autres ni trop d'appareils sur une même prise.
- Remplacer les fils abîmés ou dénudés et les prises cassées ; débrancher un appareil en tirant sur la fiche, pas sur le fil.
- Couper le courant au disjoncteur général avant toute réparation ou tout changement d'ampoule.
- Ne jamais s'approcher d'un câble tombé au sol, d'un pylône ou d'un transformateur de quartier, et ne pas faire voler de cerf-volant près des lignes.
- Faire réaliser les branchements par un électricien qualifié, avec fusibles ou disjoncteurs et prise de terre.
Que faire face à une personne électrisée ?
- 1Ne pas toucher la victime tant qu'elle est en contact avec le courant : on serait électrisé à son tour.
- 2Couper le courant au disjoncteur, au compteur ou en débranchant la fiche.
- 3Si c'est impossible, écarter la victime du fil avec un objet sec et isolant (bâton de bois sec, chaise en bois), en se tenant sur un sol sec.
- 4Appeler immédiatement les secours et un adulte.
- 5Surveiller la respiration de la victime et la mettre en sécurité en attendant les secours.
3Je retiens
Je retiens
Électrisation : passage du courant dans le corps ; électrocution : électrisation mortelle.
Le danger dépend de l'intensité (seuil de danger environ 30 mA), de la durée et du trajet du courant ; l'humidité l'aggrave.
Le secteur (220 V) est toujours dangereux ; tensions de sécurité usuelles : 50 V (sec), 25 V (humide), 12 V (immergé).
Phase = fil dangereux ; neutre = retour du courant ; terre (vert et jaune) = protection. L'interrupteur se place sur la phase.
Court-circuit (phase et neutre en contact) et surcharge (trop d'appareils) font chauffer les fils : risque d'incendie.
Fusible et disjoncteur protègent l'installation ; prise de terre et disjoncteur différentiel 30 mA protègent les personnes.
Face à une personne électrisée : couper le courant d'abord, ne jamais la toucher avant.
4Erreurs fréquentes
- Croire que le fusible protège les personnes : il fond à plusieurs ampères, alors qu'environ 30 mA suffisent à mettre une vie en danger.
- Remplacer un fusible fondu par un fil de fer ou un fusible de calibre plus grand : l'installation n'est plus protégée.
- Confondre électrisation et électrocution : l'électrocution désigne une électrisation mortelle.
- Toucher une victime encore en contact avec le courant pour la « tirer » : il faut d'abord couper le courant.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Définis : électrisation, électrocution, court-circuit, surcharge.
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- Électrisation : passage d'un courant électrique à travers le corps d'une personne, provoquant secousse, brûlures ou contractions.
- Électrocution : électrisation qui entraîne la mort.
- Court-circuit : contact direct entre la phase et le neutre, sans passer par un appareil ; le courant devient très intense.
- Surcharge : intensité trop grande dans une ligne parce qu'on y a branché trop d'appareils.
2Exercice 2
Recopie et complète le tableau.
| Dispositif | Ce qu'il protège | Contre quoi |
|---|---|---|
| Fusible | … | … |
| Disjoncteur | … | … |
| Disjoncteur différentiel 30 mA | … | … |
| Prise de terre | … | … |
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| Dispositif | Ce qu'il protège | Contre quoi |
|---|---|---|
| Fusible | l'installation | courts-circuits et surcharges (il fond) |
| Disjoncteur | l'installation | courts-circuits et surcharges (il s'ouvre, on le réarme) |
| Disjoncteur différentiel 30 mA | les personnes | les fuites de courant (par la terre ou par une personne) |
| Prise de terre | les personnes | le contact avec une carcasse métallique mise accidentellement sous tension |
3Exercice 3
Sur une prise protégée par un disjoncteur de 16 A, Mariama branche un climatiseur (7 A), un téléviseur (0,5 A), un fer à repasser (4,5 A) et un chauffe-eau (8 A).
a) Comment ces appareils sont-ils branchés entre eux ?
b) Calcule l'intensité totale. Que va-t-il se passer ?
c) Propose une solution.
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a) Ils sont branchés en dérivation.
b) I = 7 + 0,5 + 4,5 + 8 = 20 A. Comme 20 A > 16 A, il y a surcharge : le disjoncteur s'ouvre et coupe le courant.
c) Ne pas faire fonctionner tous les appareils en même temps (par exemple, sans le chauffe-eau : 7 + 0,5 + 4,5 = 12 A < 16 A), ou les répartir sur des lignes différentes, protégées chacune par leur propre disjoncteur, installées par un électricien.
4Exercice 4
Explique pourquoi on doit placer l'interrupteur d'une lampe sur le fil de phase et non sur le neutre.
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Quand l'interrupteur est sur la phase et qu'il est ouvert, la lampe n'est plus reliée à la phase : il n'y a plus de tension dangereuse dans la douille et on peut changer l'ampoule sans risque. Si l'interrupteur était sur le neutre, la douille resterait reliée à la phase même lampe éteinte, et on risquerait une électrisation.
5Exercice 5
(Type examen) Pendant l'hivernage, un câble électrique arraché par le vent tombe dans une cour à Kankan. Un enfant, pieds nus dans une flaque, s'approche pour le ramasser.
a) Explique pourquoi la situation est particulièrement dangereuse.
b) On estime la résistance du corps de l'enfant, mouillé, à environ 1 000 Ω. Calcule l'intensité du courant qui le traverserait s'il touchait un fil à 220 V. Compare au seuil de danger.
c) Si l'enfant est électrisé, décris dans l'ordre ce que doivent faire les personnes présentes.
d) Cite trois règles de sécurité que tu pourrais expliquer à tes petits frères et sœurs.
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a) Le câble est peut-être encore sous tension (220 V ou plus) ; l'enfant est pieds nus dans l'eau : la résistance de son corps est faible et il est en bon contact avec le sol. S'il touche le câble, un courant intense traverserait son corps.
b) I = UR = 2201 000 = 0,22 A = 220 mA. C'est environ 7 fois plus que le seuil de danger (30 mA) : il y a un risque d'électrocution.
c) Ne pas toucher l'enfant ; couper le courant au disjoncteur général ou prévenir immédiatement les services de l'électricité ; si c'est impossible, l'écarter du fil avec un objet sec et isolant (bâton de bois sec), en restant soi-même sur un sol sec ; appeler les secours ; surveiller sa respiration en attendant.
d) Par exemple : ne jamais toucher un fil tombé au sol ; ne pas toucher les prises ou les appareils avec les mains mouillées ; ne jamais mettre d'objet dans une prise. (Toute règle juste de la leçon est acceptée.)
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
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