Au-delà des bases: Problèmes électriques à un quai

Au cours des huit années que j’ai passées à écrire cette colonne, j’ai discuté des problèmes de câblage et de mise à la terre dans les usines industrielles, les maisons et les fermes laitières. Ce mois-ci, je vais ajouter des quais pour bateaux.

Si vous pensiez que les courants de fuite électriques étaient dangereux dans une cuisine ou une salle de bain, réfléchissez à ce qui peut se produire lorsqu’un nageur sans méfiance s’approche d’un bateau avec un courant de fuite alternatif parasite circulant entre la coque du bateau et les éléments du quai mis à la terre ou le fond d’un lac. (Voir le rapport Incidents de Noyade par choc électrique – Marinas©.)

La triste réalité est qu’un courant de fuite alternatif, souvent inférieur à 100 milliampères, peut s’écouler sans être détecté dans l’eau. C’est loin du montant nécessaire pour déclencher un disjoncteur de 20 ampères, mais suffisant pour paralyser un nageur. Vous ne verriez aucune raclée dans l’eau, ou n’entendrez aucun appel à l’aide. Plus tard, une personne noyée serait tirée de l’eau sans qu’aucun indice ne soit fourni quant à la cause de la noyade.

Malheureusement, je suis au courant d’un tel cas qui s’est produit sur un quai privé sur un lac. Dans ce cas, la personne qui a découvert le nageur a ressenti un léger choc en mettant sa main dans l’eau et en coupant sagement le courant au niveau du disjoncteur avant de tenter un sauvetage (qui a malheureusement échoué).

Le courant alternatif est présent sur un quai pour l’éclairage, le fonctionnement du treuil ou sur des prises où une rallonge peut être connectée pour transporter l’énergie aux outils utilisés sur le quai, ou à bord d’un bateau pour faire fonctionner un chargeur de batterie connecté au système d’alimentation cc du bateau. N’importe lequel de ces dispositifs, sur le quai ou sur le bateau, peut fournir un chemin pour que le courant électrique circule vers la terre à travers l’eau en raison d’un mauvais câblage ou d’une condition de défaut.

Comment pouvez-vous détecter la présence probable de petits courants de fuite ca dans l’eau?

Parmi les nombreux outils proposés par Fluke pour tester les circuits ca, il y a le multimètre à pince de fuite CA modèle 360. Ce compteur peut mesurer jusqu’à 60 ampères ca en utilisation normale, mais possède deux caractéristiques spéciales qui le rendent approprié pour les tests de courant de fuite.

1. La sensibilité de mesure de courant s’étend jusqu’à une plage de 3 mA avec une résolution de 1 µA.
2. La taille de la mâchoire est de 1,5 pouce (3,81 centimètres), ce qui permet de placer les mâchoires autour de câbles et de conduits épais.

Où mesurer

En 1845, Gustav Kirchoff a exprimé une règle sur le courant traversant un nœud dans un circuit électrique. Il stipule que la somme de tous les courants entrant et sortant d’un nœud doit être égale à zéro. Nous pouvons utiliser ces informations pour concevoir une procédure de test pour un quai, avec ou sans bateau présent. Dans le diagramme ci-dessous, le nœud que nous utiliserons est marqué « N ». Les flèches avec des lignes continues indiquent où le courant doit circuler et les lignes pointillées indiquent où une fuite peut se produire.

Si vous souhaitez mesurer le courant qui circule de la source à la charge, vous devez placer la pince autour d’un seul conducteur (#1).

Mais, en utilisant la loi actuelle de Kirchoff, vous pouvez placer la pince autour de plusieurs conducteurs comme indiqué aux positions #2 et # 3.

Dans un circuit correctement câblé, la lecture du multimètre à pince doit être nulle pour les positions #2 et #3. Tout courant de fuite circulant dans le fil de terre de sécurité vert serait considéré comme une lecture non nulle à la position #2, et tout courant de fuite de la charge à la terre indiquerait une lecture non nulle aux positions #2 ou #3. Étant donné que le fil vert est inclus dans le test à la position #3, seul le courant de masse est enregistré comme fuite dans ce cas.

J’ai montré ici un circuit monophasé 120v, mais la loi actuelle de Kirchoff fonctionne tout aussi bien pour les circuits 240/120 volts ou les câbles de circuits triphasés avec jusqu’à 5 conducteurs. S’il n’y a pas de fuite parasite à la terre de la charge, un pince-mètre de fuite placé autour du câble doit indiquer zéro.

Combien de courant de fuite est ok?

Idéalement, aucun courant parasite ne devrait s’écouler du circuit, mais les capacités de fuite et certains dispositifs de filtrage du bruit peuvent faire circuler de petites quantités de courant même dans un système fonctionnant correctement.

Un dispositif de coupure de circuit de défaut à la terre (GFCI), que ce soit en tant que disjoncteur, réceptacle ou dispositif en ligne, peut garantir qu’aucun courant mortel ne s’écoulera vers la terre à partir d’une charge protégée. Les dispositifs GFCI utilisent le principe de Kirchoff pour détecter le courant dans les conducteurs de ligne et de neutre (position #2 sur le diagramme) et ouvrir le circuit si le courant net dépasse 6 mA.

Démonstration de la loi actuelle de Kirchoff en action

J’ai fabriqué un accessoire pour permettre des mesures pratiques dans les trois positions de test indiquées dans le diagramme ci-dessus. J’ai acheté une rallonge courte avec une triple prise et l’ai modifiée comme indiqué ici pour rendre les trois conducteurs accessibles individuellement.

Lorsque j’ai branché le cordon dans une prise sans aucune connexion à l’extrémité de la prise, j’ai mesuré le courant autour du conducteur noir unique (test #1) et enregistré 1,480 mA. C’est parce que la tête à trois réceptacles sur mon cordon contient une lampe pilote au néon me disant que le cordon est en direct. Mesures dans les positions #2 (blanc et noir) et #3 (blanc, noir et vert) lues de 0,000 à 0.002 mA, confirmant que tout le courant alimentant la lumière ne circulait que dans la ligne et était neutre – comme il se doit.

En utilisant mon adaptateur de test, un testeur de câblage de circuit tel que le Fluke T + PRO et le modèle Fluke 360, vous pouvez rapidement résoudre les problèmes de câblage impliquant des courants de fuite et tester les dispositifs GFCI pour un fonctionnement correct.

C’est un petit prix à payer pour assurer la sécurité des quais, des marinas, des piscines et de nos propres cours arrière tout en utilisant des appareils électriques, ne pensez-vous pas?