Dimensionnement, calculs et schémas d'installations
L'épreuve porte sur le bilan de puissance, le choix des protections, la chute de tension et la lecture ou le tracé de schémas d'installation.
Bilan de puissance et courant d'emploi
La puissance à retenir n'est pas la somme brute des puissances installées : on applique un facteur d'utilisation (Ku) par récepteur et un facteur de simultanéité (Ks) par ensemble. Le courant d'emploi Ib se calcule par Ib = P / (U × cos φ) en monophasé et Ib = P / (√3 × U × cos φ) en triphasé. La règle de coordination est Ib ≤ In ≤ Iz, complétée par I2 ≤ 1,45 Iz pour les disjoncteurs.
Chute de tension
Pour une installation alimentée par un branchement basse tension, la NF C 15-100 limite la chute de tension à 3 % pour l'éclairage et 5 % pour les autres usages entre l'origine et le point d'utilisation ; ces valeurs passent à 6 % et 8 % quand l'installation est alimentée par un poste MT/BT. En monophasé : ΔU = 2 ρ L I / S ; en triphasé équilibré : ΔU = √3 ρ L I cos φ / S, avec ρ ≈ 0,0225 Ω·mm²/m pour le cuivre chaud.
Court-circuit et schémas
Le pouvoir de coupure de chaque protection doit être supérieur au courant de court-circuit présumé au point d'installation. La contrainte thermique des câbles se vérifie par k²S² ≥ I²t. Les schémas de liaison à la terre TT, TN et IT imposent des protections différentes : en TT, DDR associé à la prise de terre ; en TN, contrôle de la boucle de défaut ; en IT, contrôleur d'isolement permanent.
Exemple raisonné
Récepteur triphasé 15 kW, cos φ = 0,85, longueur 40 m, ΔU admissible 5 % soit 20 V. Ib = 15 000 / (1,732 × 400 × 0,85) = 25,5 A. Section par chute de tension : S = √3 ρ L Ib cos φ / ΔU = 1,732 × 0,0225 × 40 × 25,5 × 0,85 / 20 ≈ 1,7 mm². On retient toutefois 4 mm² pour satisfaire Iz avec un disjoncteur 32 A et couvrir les harmoniques.
Pièges
Confondre puissance active et apparente, oublier le facteur de simultanéité, dimensionner uniquement sur la chute de tension sans vérifier Iz, ignorer le pouvoir de coupure, ou additionner des puissances en kW et des courants en A.