Au-delà des bases : Problèmes électriques sur un embarcadère

07-01-2014 |

Courants de fuite, loi de Kirchoff

Depuis maintenant 8 ans que je rédige cette rubrique, j'ai évoqué les problèmes de câblage de mise à la terre dans les installations industrielles, les maisons et les fermes laitières. Ce mois, je vais vous parler des embarcadères.

Si vous pensez que les courants de fuite sont dangereux dans une cuisine ou une salle de bains, imaginez ce qui pourrait se passer si un nageur sans méfiance s'approchait d'un bateau où un courant de fuite AC parasite circule entre la coque du bateau et les éléments de pont reliés à la terre ou au fond du lac. (Voir le rapport Electric Shock Drowning Incidents-Marinas© [Noyades dues à des chocs électriques dans les marinas].)

La triste réalité, c'est qu'un courant de fuite AC, souvent inférieur à 100 milliampères, peut circuler dans l'eau sans être détecté. C'est bien moins que le courant nécessaire pour déclencher un disjoncteur à 20 ampères, mais c'est suffisant pour paralyser un nageur. Vous ne verrez personne se débattre dans l'eau et n'entendrez aucun appel au secours. Plus tard, une personne noyée sera sortie de l'eau sans qu'on ait d'indications sur la cause de la noyade.

Malheureusement, j'ai entendu parler d'un tel cas ayant eu lieu sur le ponton privé d'un lac. À cette occasion, la personne qui a découvert le nageur a ressenti une légère décharge lorsqu'elle a mis sa main dans l'eau et a intelligemment coupé le courant au disjoncteur avant d'entreprendre un sauvetage (qui a malheureusement échoué).

Du courant alternatif est présent sur le ponton pour l'éclairage, la manœuvre du treuil ou au niveau d'une prise de courant, où une rallonge électrique peut être branchée afin d'alimenter en électricité les outils utilisés sur le ponton ou à bord d'un bateau pour assurer le fonctionnement d'un chargeur de batterie connecté au système d'alimentation DC du bateau. N'importe lequel de ces appareils, sur le ponton ou à bord du bateau, peut fournir un chemin pour que le courant électrique circule vers la terre dans l'eau à cause d'un mauvais câblage ou d'un état défectueux.

Comment peut-on détecter la présence possible de courant de fuite AC dans l'eau ?

Parmi les différents outils Fluke pour tester les circuits AC, l'idéal est la pince multimètre de courant de fuite AC 360. Ce multimètre peut mesurer jusqu'à 60 ampères AC en utilisation normale, mais dispose également de deux fonctionnalités spéciales qui le rendent parfait pour détecter les courants de fuite.

  1. La sensibilité de mesure du courant correspond à une gamme de 3 mA à une résolution de 1 µA.
  2. La mâchoire de 3,81 cm peut se placer autour de câbles ou de conduits épais.

Où mesurer

En 1845, Gustav Kirchoff a énoncé une loi concernant le courant en circulation à travers un nœud dans un circuit électrique. Cette règle indique que la somme de tous les courants circulant vers le nœud et hors du nœud doit être égale à zéro. Nous pouvons utiliser cette information pour définir une procédure de test pour un ponton avec ou sans bateau à quai. Dans le diagramme ci-dessous, le nœud que nous utiliserons est marqué « N ». Les flèches en trait plein montrent où le courant devrait circuler et les lignes en pointillé indiquent où la fuite a lieu.

Problèmes électriques sur un embarcadère

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

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

Si le circuit est correctement câblé, la pince multimètre doit mesurer zéro pour les positions #2 et #3. Tout courant de fuite circulant dans le fil de terre de sécurité vert serait indiqué par une mesure non égale à zéro à la position #2 et tout courant de fuite de la charge à la terre serait indiqué par une mesure non égale à zéro aux positions #2 et #3. Étant donné que le fil vert est inclus dans le test à la position #3, seul le courant de terre est perçu comme fuite dans ce cas.

J'ai parlé d'un circuit monophasé 120 V, mais la loi de Kirchoff peut être appliquée aux circuits de 240/120 volts ou aux câbles de circuits triphasés avec jusqu'à 5 conducteurs. S'il n'y a pas de fuite vagabonde de la charge, la pince multimètre à courant de fuite, placée autour du câble, doit afficher zéro.

Quelle quantité de courant de fuite est acceptable ?

Idéalement, il ne devrait y avoir aucun courant vagabond circulant hors du circuit, mais des capacités de fuite et des dispositifs de filtrage du bruit peuvent causer des petits courants de fuite même dans un circuit fonctionnant correctement.

Un disjoncteur différentiel de fuite à la terre (GFCI), utilisé comme disjoncteur, prise ou dispositif de fin de ligne, peut garantir qu'aucun courant mortel ne circule vers la terre à partir d'une charge protégée. Les disjoncteurs différentiels de fuite à terre utilisent la loi de Kirchoff pour détecter le courant dans les conducteurs de phase et neutre (position #2 dans le diagramme) et ouvrent le circuit si le courant net dépasse 6 mA.

Problèmes électriques sur un embarcadère
Problèmes électriques sur un embarcadère

Démonstration de la loi de Kirchoff en action

J'ai créé un accessoire qui permet de prendre des mesures pratiques dans les trois positions du test, présentées dans le diagramme ci-dessus. J'ai acheté une petite rallonge électrique avec une prise triple et l'ai modifiée pour rendre les trois conducteurs accessibles de manière individuelle, comme présenté ici.

Lorsque j'ai connecté la rallonge à une prise secteur sans rien brancher à l'autre extrémité, j'ai mesuré le courant autour du conducteur noir (test #1) et j'ai obtenu 1,480 mA. J'obtiens cette mesure parce que le bloc à trois prises de ma rallonge comporte une lampe témoin au néon m'indiquant que la rallonge est alimentée. Les mesures aux positions #2 (blanc et noir) et #3 (blanc, noir et vert) indiquent de 0,000 à 0,002 mA, ce qui confirme qu'effectivement, tout le courant alimentant la lampe ne circule que dans la phase et le neutre, comme cela doit être le cas.

Problèmes électriques sur un embarcadère
Le dernier test à la position #3

À l'aide de mon adaptateur de mesure, d'un testeur du câblage du circuit, comme le Fluke T+PRO et du modèle Fluke 360, vous pouvez rapidement dépanner les problèmes de câblage impliquant des courants de fuite et tester des disjoncteurs différentiels de fuite à la terre pour en vérifier le bon fonctionnement.

C'est un moindre prix à payer pour sécuriser les pontons, les marinas, les piscines et nos propres jardins lorsque l'on utilise des dispositifs électriques, non ?