Chapitre 15 · Sujet 3 sur 4
Dimensionnement des circuits et du tableau
Le dimensionnement complet du plateau (Ib, In, sections, Iz, chutes de tension, courants de court-circuit), le plan des protections différentielles et la composition du tableau.
Niveau 1
L'essentiel
- Chaque circuit se dimensionne dans le même ordre : courant d'emploi Ib, protection In, section, vérification du courant admissible Iz, chute de tension, court-circuit.
- L'installation comprend : un disjoncteur général près du compteur, une liaison de 40 m vers le tableau du plateau (TGBT), un tableau au parking pour les bornes (TD-P) et un petit tableau en aval de l'onduleur (TD-IT).
- Éclairage en 1,5 mm² protégé en 10 A ; prises en 2,5 mm² protégées en 16 A (le RGIE interdit le 1,5 mm² sur un circuit de prises) ; départs triphasés calculés un par un.
- Les prises sont protégées par des différentiels 30 mA (recommandés par le RGIE, mais pas imposés en bureaux), au plus 2 circuits de postes par différentiel (choix du projet) ; pour les bornes de recharge, le 30 mA par borne est imposé.
- Le tableau garde environ 30 % de place libre pour les extensions.
Comprendre
L'architecture
Le rôle de chaque tableau est expliqué dans TGBT et divisionnaires.
La méthode, circuit par circuit
- Ib : le courant que le circuit consomme vraiment.
- In : le calibre du disjoncteur, au moins égal à Ib.
- Section et Iz : le câble doit supporter au moins In dans ses conditions de pose. Quand beaucoup de câbles sont serrés sur le même chemin de câbles, ils chauffent plus et Iz diminue.
- Chute de tension : la tension au bout du câble doit rester suffisante.
- Court-circuit : le disjoncteur doit couper le courant de court-circuit le plus fort et déclencher sur le plus faible.
Voyez Ib ≤ In ≤ Iz et la chute de tension.
Les câbles du faux plafond
Posés en nappe sur les chemins de câbles, les câbles ont une réaction au feu au moins de classe Cca (Eca pour un câble posé seul). Dans les couloirs d'évacuation, ils doivent aussi dégager peu de fumée et de gaz acides.
Pourquoi 10 mm² vers le parking ?
Les bornes consomment ensemble jusqu'à 32 A. Un câble de 6 mm² supporte ce courant. Mais le câble est long (50 m), et la tension au bout serait trop juste. Le 10 mm² laisse aussi de la place pour une cinquième borne.
Les différentiels
L'installation est en TT : chaque circuit est sous un différentiel. Les prises sont sous 30 mA (recommandé en bureaux) ; chaque borne a son propre 30 mA (obligatoire) ; l'éclairage, la clim, la pompe à chaleur, la ventilation et l'onduleur sous 300 mA, avec le type demandé par le fabricant. On évite un différentiel unique pour tout le plateau : un défaut sur une prise ne doit pas éteindre la salle serveur. Voyez les différentiels.
Sur le terrain
Le chef de chantier reçoit un tableau de circuits imprimé : pour chaque repère (P7, K3…), la section, la longueur maximale, le calibre, le différentiel et la phase. Quand un poseur propose de « rallonger un peu » le circuit P7 pour desservir un bureau ajouté, le chef vérifie la longueur maximale admise avant d'accepter.
Erreurs fréquentes
- Choisir la section uniquement d'après le calibre, sans regarder le nombre de câbles groupés.
- Oublier la chute de tension sur les liaisons longues (parking, toiture).
- Mettre toutes les prises de l'open space sous un seul différentiel 30 mA.
- Placer la salle serveur sous le même différentiel que les prises de la kitchenette.
- Remplir le tableau à 100 % dès la livraison.
Niveau supérieur
L'essentiel
- Hypothèses communes : ρ = 0,0225 Ω·mm²/m pour ΔU et Icc min, ρ = 0,0172 pour Icc max, impédance amont 0,023 Ω par conducteur, objectif ΔU 3 % / 5 % depuis le compteur.
- Liaison compteur → TGBT : 35 mm², ΔU = 1,02 %, Icc max 10 kA au compteur et 5,4 kA au TGBT, Icc min 2 361 A au TGBT.
- Tous les circuits vérifient Ib ≤ In ≤ Iz, ΔU ≤ objectif et Ik1 min ≥ seuil magnétique haut.
- La section du départ parking est fixée par la chute de tension, pas par Iz.
- Câbles en nappe au faux plafond : au moins classe Cca (Eca pour un câble posé seul) ; dans les voies d'évacuation, en plus s1 et a1 (RGIE, Livre 1, 5.2.7.2, 5.2.7.3 et 4.3.3.7, tableau 4.10).
Approfondir
Hypothèses de calcul
Le RGIE ne fixe pas de chute de tension maximale : il renvoie aux règles de l'art (5.2.5) ; 3 % / 5 % est donc un objectif de projet. ΔU monophasé = 2 × ρ × L × Ib × cos φ / S ; triphasé = √3 × ρ × L × Ib × cos φ / S (réactance négligée). Icc min phase-neutre en bout de circuit = U0 / (Zboucle amont + 2 × ρ × L / S), avec Zboucle amont au TGBT = 0,046 + 2 × 0,0225 × 40 / 35 = 0,0974 Ω. Iz : valeurs d'exemple (cuivre, isolant PR, multiconducteur sur chemin de câbles perforé, 30 °C) : 2 conducteurs chargés 1,5 → 26 A, 2,5 → 36 A ; 3 chargés 1,5 → 23 A, 2,5 → 32 A, 4 → 42 A, 6 → 54 A, 10 → 75 A, 35 → 158 A. Facteur de groupement 0,72 pour les circuits terminaux du faux plafond (plus de 9 circuits jointifs), 0,77 pour les 4 bornes.
Conducteurs neutre et PE
Neutre de pleine section partout (harmoniques de rang 3). PE : 16 mm² pour la liaison de 35 mm², même section que les phases jusqu'à 16 mm² (RGIE, Livre 1, tableau 5.10). En non domestique, pas de différentiel imposé à l'origine (contrairement au logement, 4.2.4.3 b) ; le RGIE admet la classe II ou une isolation équivalente pour un emplacement ou un matériel donné (4.2.4.4 b). La partie en amont des différentiels (coffret du général, liaison de 40 m, tête du TGBT) est réalisée ainsi : coffret isolant, câble sans masse accessible. Un différentiel général de type A serait en outre « aveuglé » par les courants continus des charges qui exigent un type B.
Plan différentiel (18 différentiels au TGBT)
| Repère | Circuits | Sensibilité, type | Raison |
|---|---|---|---|
| ID1, ID2 | E1–E3 + ES1 ; E4–E6 + ES2 | 300 mA, A | Deux groupes : un défaut n'éteint pas tout le plateau |
| ID3 à ID7 | P1–P10, 2 circuits chacun | 30 mA, A | Fuite permanente ≈ 8 mA (8 postes × 1 mA, hypothèse) < 0,3 × 30 mA |
| ID8, ID9 | S1–S2 ; S3–S4 | 30 mA, A | Prises accessibles |
| ID10, ID11 | K1–K3 ; K4–K5 | 30 mA, A | Kitchenette, eau |
| ID12 | C1–C2 | 30 mA, A | Prises |
| ID13, ID14 | CL1 ; CL2 | 300 mA, A | Redondance : un différentiel par appareil |
| ID15, ID16 | PAC ; VMC | 300 mA, B | Variateurs triphasés (selon notice) |
| ID17 | Onduleur | 300 mA, B | Redresseur triphasé (selon notice) |
| ID18 | Départ TD-P | 300 mA, A, sélectif (S) | Sélectif avec les 30 mA des bornes |
Au TD-P : un différentiel 30 mA type A par borne, les bornes intégrant une détection de courant continu de 6 mA (hypothèse de matériel). Le RGIE impose un 30 mA par circuit dédié, insensible à la composante continue ou coordonné avec une détection de courant continu, en amont ou dans la borne (7.22.4.1). Voir bornes de recharge.
Le tableau
Armoire de 240 modules (2 colonnes de 5 rangées de 24) : 168 utilisés, 30 % libres. Rangée 1 : interrupteur-sectionneur 125 A 4P et sous-comptages (général, PAC, bornes) pour le suivi énergétique ; puis une rangée par usage. Échauffement vérifié selon le constructeur : voyez IP, IK et échauffement. Le TD-IT, en aval de l'onduleur, alimente 2 circuits de baies et une prise de service ; sur batterie, le courant de court-circuit est limité : déclenchement des protections aval, liaison à la terre et protection différentielle du TD-IT se définissent d'après la notice de l'onduleur (onduleurs).
Exemple chiffré
Pouvoir de coupure. Ik3 max au compteur : 230 / 0,023 = 10,0 kA → disjoncteur général d'au moins 10 kA. Au TGBT : 230 / (0,023 + 0,0172 × 40 / 35) = 5,39 kA → appareils de 10 kA (marge si le réseau est renforcé). Au TD-P : 1,79 kA. Voir le courant de court-circuit.
Récapitulatif de tous les circuits (mêmes hypothèses, résultats du script de vérification).
| Départ | Nb | Ib (A) | Protection | S (mm²) | Iz ex. (A) | ΔU circuit | ΔU total | Ik1 min / seuil (A) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Liaison compteur → TGBT, 40 m | 1 | 93,6 | 125 A, Ir 110 A | 35 | 158 | 1,02 % | 1,02 % | 2 361 / 1 056 |
| E1–E6 éclairage, 40 m | 6 | 2,2 | C10 | 1,5 | 18,7 | 1,09 % | 2,11 % | 177 / 100 |
| ES1–ES2 secours, 40 m | 2 | 0,2 | C10 | 1,5 | 18,7 | 0,08 % | 1,10 % | 177 / 100 |
| P1–P10 postes, 45 m | 10 | 4,6 | C16 | 2,5 | 25,9 | 1,53 % | 2,55 % | 253 / 160 |
| S1–S4 service, 45 m | 4 | 4,6 | C16 | 2,5 | 25,9 | 1,53 % | 2,55 % | 253 / 160 |
| K1–K5 kitchenette, 25 m | 5 | 6,5 à 11,9 | C16 | 2,5 | 25,9 | 1,28 à 2,21 % | 2,30 à 3,23 % | 420 / 160 |
| C1–C2 copieurs, 30 m | 2 | 7,3 | C16 | 2,5 | 25,9 | 1,63 % | 2,65 % | 361 / 160 |
| CL1–CL2 clim serveur, 20 m | 2 | 6,4 | C16 | 2,5 | 25,9 | 0,95 % | 1,97 % | 503 / 160 |
| PAC, 30 m | 1 | 22,0 | C25 4P | 4 | 42 | 1,48 % | 2,50 % | 529 / 250 |
| VMC, 15 m | 1 | 3,7 | C10 4P | 1,5 | 23 | 0,31 % | 1,33 % | 420 / 100 |
| Onduleur (entrée), 20 m | 1 | 15,4 | C20 4P | 4 | 42 | 0,74 % | 1,76 % | 713 / 200 |
| TD-P parking, 50 m | 1 | 31,8 | C40 4P | 10 | 75 | 1,55 % | 2,57 % | 713 / 400 |
| B1–B4 bornes, 15 m | 4 | 15,9 | C20 4P | 2,5 | 24,6 | 0,93 % | 3,50 % | 388 / 200 |
La courbe C est retenue partout : courants d'appel des drivers LED, des alimentations et des moteurs. Pour la liaison principale, le seuil comparé est Isd = 8 × Ir = 880 A, tolérance + 20 % comprise (1 056 A) : voyez régler les protections.
Circuit P1 (4 postes, 45 m, 2,5 mm², C16, phase L1).
- Ib = 4 × 250 / (230 × 0,95) = 4,58 A ≤ In = 16 A.
- Iz = 36 × 0,72 = 25,9 A ≥ 16 A ; disjoncteur : I2 = 1,45 × In ≤ 1,45 × Iz. Vérifié avec le calculateur Ib ≤ In ≤ Iz.
- ΔU = 2 × 0,0225 × 45 × 4,58 × 0,95 / 2,5 = 3,52 V = 1,53 % ; total avec la liaison : 2,55 % ≤ 5 % (calculateur).
- Ik1 min = 230 / (0,0974 + 2 × 0,0225 × 45 / 2,5) = 230 / 0,907 = 253 A ≥ 10 × 16 = 160 A (calculateur).
Départ parking : 6 ou 10 mm² ? Ib = 22 000 / (√3 × 400) = 31,8 A ; In = 40 A.
- 6 mm² : Iz = 54 A ≥ 40 A. ΔU = √3 × 0,0225 × 50 × 31,8 / 6 = 10,3 V = 2,58 %. Total jusqu'à la borne : 1,02 + 2,58 + 0,93 = 4,53 %. Conforme à l'objectif de 5 %, mais sans marge et sans extension possible.
- 10 mm² : ΔU = 6,2 V = 1,55 % ; total 3,50 %. Retenu.
Borne B1 : Ib = 11 000 / (√3 × 400) = 15,9 A ; C20 ; 2,5 mm², Iz = 32 × 0,77 = 24,6 A. Ik1 min = 230 / (0,0974 + 0,225 + 0,27) = 388 A ≥ 200 A.
Erreurs fréquentes
- Vérifier Iz sans facteur de groupement dans un faux plafond saturé de câbles.
- Calculer la chute de tension d'une borne sans ajouter celle de la liaison et du départ parking.
- Choisir les pouvoirs de coupure sans calcul d'Icc au TGBT.
- Mettre un différentiel type A en amont de charges qui exigent un type B, sans vérifier la notice.
- Oublier qu'en aval d'un onduleur sur batterie, le courant de court-circuit est faible.
- Transposer en bureaux les règles du logement (8 prises au plus par circuit, 30 mA obligatoire sur les prises, différentiel 300 mA en tête) : en non domestique, ces choix se justifient par l'étude (RGIE, Livre 1, 5.3.5.2 b et 4.2.4.3 b ne visent que le domestique).