Les DANGERS du COURANT ÉLECTRIQUE

Lycée Professionnel Les CANUTS
METIERS de l’ELECTROTECHNIQUE
COMMUNICATION TECHNIQUE – EXPERIMENTATION
Les DANGERS du COURANT ÉLECTRIQUE
1- L'intensité : cause essentielle du danger
Généralités
L’électricité ne se sent pas, ne se voit pas, ne s’entend pas ce qui la rend dangereuse. Elle peut entrainer des accidents plus
ou moins graves :
Électrisation voire Électrocution (choc électrique entrainant la mort)
Brûlure de contact et interne
Effet thermique entrainant des risques de brûlure
Incendie
Explosion
Le choc électrique
C’est l’effet ressenti par le corps humain lorsqu’il est traversé par un courant électrique. Cet effet est lié à la fois à
l'intensité du courant et à la durée de l'électrisation.
La norme CEI 479, d'après le tableau suivant, fixe les zones dangereuses ou non en fonction de ces deux paramètres:
Zone 1 : habituellement aucune réaction
Zone 2 : habituellement, aucun effet physiologique
dangereux
Zone 3 (de la ligne b jusqu’à la courbe c1) : Habituellement
aucun dommages organiques. Probabilités de contractions
musculaires et de difficultés de respiration pour des durées
de passage du courant supérieures à 2 secondes.
Zone 4 (au-delà de la courbe c1) : risques d’arrêt du cœur,
arrêt de la respiration, brûlures graves
- Entre les courbes c1 et c2 : la probabilité de fibrillation
ventriculaire augmente jusqu’à 5%
- Entre les courbes c2 et c3 : probabilité de fibrillation
ventriculaire jusqu’à environ 50%
- Au-delà de la courbe c3 : probabilité de fibrillation
ventriculaire supérieure à 50%
On retiendra les valeurs pouvant être mortelles :
50 mA en courant continu
25 mA en courant alternatif.
La résistance opposée par le corps humain au passage du courant électrique dépend de nombreux facteurs :
- tension de contact (U c) : tension appliquée entre deux parties du corps ;
- état et humidité de la peau : peau calleuse ou lisse, sèche ou humide ;
- nature du contact avec le sol : pieds nus ou avec chaussures.
Pour une même tension de contact, le graphique ci-contre
montre que la résistance électrique du corps humain
diminue avec le taux d'humidité.
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(Ri) Résistance sous-cutanée des différents tissus appartenant à l'ensemble du corps.
(Zp) Impédance de la peau : le contact entre la main et le fil est électriquement
équivalent à un ensemble condensateur et résistance disposés en parallèle; des
mesures ont montré qu'au-dessus de 80 volts le condensateur est court-circuité.
On a évalué expérimentalement la résistance du corps humain à 1 000 dans les
conditions suivantes : peau humide, sans chaussures et dans un local mouillé. Dans
ces conditions, il pourrait y avoir danger pour :
0,025 x 1 000 = 25 volts, ce qui a permis de fixer la tension limite à 24 volts.
Tension limite (U L) = 24 V
Effets physiologiques du courant alternatif à 50 Hz
Le courant électrique a une action sur les principales fonctions vitales : respiration et circulation sanguine. Il peut
également provoquer des brûlures en traversant l'organisme.
Effets de l'intensité sur une personne adulte, pendant un temps indéterminé :
de 0 à 0,5 mA => aucune sensation ou extrêmement faible (picotement sur la langue à 0,45 mA);
de 0,5 à 10 mA => sensation très faible ;
de 10 à 30 mA => tétanisation musculaire : c'est une contraction qui, dans certains cas, « accroche » la victime à la
partie sous tension ;
de 25 à 75 mA = seuil de paralysie respiratoire ;
de 50 mA à 1 A = seuil de fibrillation cardiaque irréversible ; la fréquence du courant occasionne un désordre du
rythme cardiaque, qui s'ajoute aux brûlures provoquées par le passage du courant ;
de 1 A à 10 A = atteinte des centres nerveux, brûlures des cellules ;
> 10A = brûlures instantanées des tissus, mutilations irréversibles.
Influence de la tension
Le décret n°88-1056 du 14 novembre 1988 définit les différents domaines de tension comme l'indique le tableau
suivant :
DOMAINES DE
TENSION
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COURANT
ALTERNATIF
COURANT
CONTINU
Très Basse
Tension
TBT
U
Basse
Tension A
BTA
50 < U
500 V
120 < U
750 V
Basse
Tension B
BTB
500 < U
1000 V
750 < U
1500 V
Haute
Tension A
HTA
1000 < U
1500 < U
75 kV
Haute
Tension B
HTB
50 V
50 kV
U > 50 kV
P.L.
U
120 V
U > 75 kV
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2- Les circonstances d'électrocution
- Sans contact : par amorçage
- Par contact direct : lorsqu'une personne touche directement une partie active d'un circuit sous tension.
- Par contact indirect : lorsqu'une personne touche la carcasse d'une machine ou une masse métallique quelconque,
accidentellement en contact avec un conducteur sous tension.
Par contact direct
Dans le cas de la distribution domestique basse
tension, le secondaire du transformateur EDF a
son point milieu relié à la terre ; ce point milieu
est aussi le départ du neutre. (Régime T.T.; le
deuxième T indique que les masses des appareils
doivent être également reliées à la terre)
En cas de défaut, le sol étant conducteur, on a
une boucle de conduction qui permet le passage
du courant IC. Ce courant s'écoule à travers le
corps de la personne vers la terre, il est limité
seulement par :
- la résistance corporelle Rc ;
- les résistances de contact : personne-fil sous
tension et personne-sol ;
- la résistance du sol ;
- la résistance de la prise de terre du
transformateur.
Cet ensemble de résistances constitue la boucle de défaut. Dans le cas de la figure ci-dessus, le danger d'électrocution est
très grand, la tension de contact UC est proche de 230 V pour un réseau 230/400 V.
La protection contre les risques de contacts directs peut être obtenue par l’éloignement, par la mise en place d’obstacles ou
par l’isolation des parties actives.
Par contact indirect
R n = terre du neutre.
R u = terre de l'utilisation.
I d = courant de défaut.
I c = courant corporel.
PE = conducteur de protection reliant la prise de terre aux masses métalliques de l'installation.
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Le courant corporel IC est fonction de la tension de contact Uc et de la
résistance corporelle Rc. Les personnes qui évoluent en un lieu déterminé ont
une résistance corporelle liée à la nature de leur contact avec le sol.
La norme a classé les tensions de contact maximales admises ou tensions
limites UL, en fonction de la nature des locaux et du temps de contact (cf fig.
ci-contre).
(UL) = 50 V : pour une personne de résistance corporelle normale : la peau
sèche ou humide, chaussée, évoluant dans des locaux secs ou humides.
(UL) = 25 V : pour une résistance corporelle faible : la peau mouillée, sans
chaussures, évoluant dans des locaux mouillés.
La protection contre les risques de contacts indirects peut être réalisée :
 En associant la mise à la terre des masses à des dispositifs de coupure automatique de l'alimentation
 Par double isolation ou isolation renforcée
 Par la séparation des circuits (utilisation d'un transformateur d'isolement)
 Par l'utilisation de la TBTS (très basse tension de sécurité)
3- Exercices
A- Sur une ligne 230/400 V, un électricien veut contrôler si les fils de phase sont bien alimentés ; il touche le fil L3 à
l'aide d'un «tournevis-testeur». Ce tournevis est formé d'une lame métallique, d'un voyant au néon et d'une
résistance de 56 k , le tout placé en série. Pour effectuer sa vérification, l'électricien a les pieds sur le sol carrelé.
Comme dans tout circuit électrique, nous sommes en présence d'un ensemble comportant un générateur et une
boucle de conduction.
1. Identifier le générateur, en partant de ce générateur ; tracer le circuit que le courant IC emprunte.
2. Calculer le courant corporel I c qui s'écoule en direction du sol.
3. L'électricien est-il en danger ? Pourquoi ? (On négligera les chutes de tension dues au voyant et aux autres
résistances de contact : main-tournevis et pieds-sol).
4. Il renouvelle sa vérification en montant sur un tabouret isolé du sol : que constate-t-il ?
- Toujours perché sur le tabouret, il met l'autre main sur un tuyau d'eau en cuivre qui sort du sol à proximité.
- Que constate-t-il ?
- Tracer la nouvelle boucle de cheminement du courant.
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B- Une personne X est accidentellement en contact avec un fil de phase pendant 1 seconde. On a évalué sa résistance
corporelle Rc à 2 000
et on néglige toutes les résistances se trouvant en série dans la boucle. Le secondaire du
transformateur délivre une tension de 230/400 V.
1. Comme dans tout circuit électrique, nous sommes en présence d'un ensemble comportant un générateur et une
boucle de conduction :
- identifier le générateur et repérer ses bornes ;
- en partant de ce générateur, tracer le circuit que le courant Ic emprunte.
2. A quelle tension la personne X est-elle soumise ?
3. Calculer le courant corporel I c.
- La personne X est-elle en danger ? Quels sont les risques physiologiques encourus ?
4. Une personne Y touche le fil neutre : cette personne est-elle en danger ?
- expliquer pourquoi.
C-
Le schéma ci-dessous représente un réseau de distribution 230/400 V qui alimente un récepteur. Ce récepteur défectueux
possède une résistance de fuite de 30 due à un défaut d'isolement du fil Ll. L'appareil est relié à une prise de terre Ru = 20 .
Un homme de résistance corporelle Rc = 2 000
touche la carcasse du récepteur. Les résistances de contact : main-machine et
pieds-sol sont négligeables.
1. Calculer :
- le courant de défaut Id ;
- la tension de contact Uc ;
- le courant corporel Ic.
L'impédance du reste de la boucle de défaut est négligeable (résistance du sol et résistance de la terre du neutre du transformateur).
2. Est-il en danger ?
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