Défaut de terre sur une armoire de distribution d'atelier
Dans un atelier de mécanique alimenté en 230/400 V triphasé, une armoire de distribution dessert trois départs : un groupe de trois moteurs asynchrones de 5,5 kW (cos φ = 0,82, rendement 0,88), un poste de soudure à l'arc et un éclairage de 2,4 kW. Le technicien constate un déclenchement répété du disjoncteur différentiel 30 mA du départ moteurs, alors que le disjoncteur magnétothermique ne déclenche pas. Un contrôle d'isolement à 500 V donne 0,8 MΩ entre phase et terre sur un moteur, et 45 MΩ sur les deux autres. Le moteur suspect a été récemment remonté après remplacement des roulements. Le chef d'atelier demande de rétablir la production rapidement.
1. Calculer le courant nominal absorbé par un moteur, puis le courant total du groupe de trois moteurs. Expliquer pourquoi le disjoncteur magnétothermique ne déclenche pas alors que le différentiel le fait.
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Puissance utile Pu = 5 500 W. Puissance absorbée Pa = Pu / η = 5 500 / 0,88 ≈ 6 250 W. Courant de ligne I = Pa / (√3 × U × cos φ) = 6 250 / (1,732 × 400 × 0,82) ≈ 6 250 / 568 ≈ 11,0 A. Pour trois moteurs, Itotal ≈ 33 A. Le magnétothermique ne déclenche pas car 33 A reste inférieur à son calibre et le défaut d'isolement (0,8 MΩ) ne crée pas de surintensité franche : c'est un courant de fuite capacitif/résistif de quelques milliampères, pas un court-circuit. Le différentiel 30 mA, lui, réagit au déséquilibre phase/terre : tout courant de fuite supérieur à 30 mA le déclenche. La valeur de 0,8 MΩ est faible mais pas nulle ; avec plusieurs moteurs et câbles capacitifs, la somme des fuites peut dépasser le seuil. Conclusion : le magnétothermique protège contre les surcharges et courts-circuits, le différentiel contre les défauts de terre ; les deux fonctions sont complémentaires et non redondantes.
2. Le moteur suspect présente 0,8 MΩ. Justifier une décision : remise en service immédiate, isolement du départ ou remplacement. Rédiger la consigne de sécurité associée.
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La norme usuelle exige un isolement minimal de 1 MΩ pour une machine BT (souvent 500 V appliqués). À 0,8 MΩ, le moteur est hors critère : la remise en service immédiate est exclue, car un défaut d'isolement peut évoluer vers un court-circuit ou un choc électrique. Décision : consigner le départ, déconnecter le moteur suspect et le remplacer ou le faire rebobiner ; maintenir les deux autres moteurs en service si leur isolement (45 MΩ) est conforme. La consigne de sécurité doit mentionner : coupure et verrouillage du sectionneur, cadenas et étiquette nominative, vérification d'absence de tension (VAT), contrôle d'isolement après remontage, puis essai à vide avant remise en charge. Il faut aussi vérifier la cause du défaut : le remontage des roulements a pu pincer un conducteur ou endommager le bobinage ; une recherche de la cause évite la récidive.
3. Rédiger un court compte rendu technique (5 à 8 lignes) destiné au chef d'atelier, en justifiant le délai de remise en production.
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Compte rendu : « Déclenchements répétés du différentiel 30 mA sur le départ moteurs. Mesures : isolement 0,8 MΩ sur moteur M1 (non conforme, seuil 1 MΩ), 45 MΩ sur M2 et M3 (conformes). Le magnétothermique ne déclenche pas car le courant de défaut est inférieur à son seuil ; le différentiel assure la protection des personnes. Décision : consignation du départ, dépose de M1 pour remplacement ou rebobinage, maintien de M2 et M3. Délai estimé : 4 à 6 h selon disponibilité du moteur de rechange. Contrôle d'isolement et essai à vide avant remise en service. » Ce compte rendu sépare les faits mesurés, l'analyse et la décision, ce qui permet au chef d'atelier de planifier la production sans interpréter des données brutes.