Le danger - relatif - des autotransformateurs

Bonjour à tous

La remise en service d'une vieille perceuse en 110 V pour un copain me donne l'occasion de publier ce petit topo.

Pour ceux qui disposent et utilisent un auto-transformateur par exemple 220/110 V, 230/127 V, 220/380 V ou 230/400 V monophasé ou triphasé doivent être informés de la dangerosité relative de ces appareils, en particulier concernant les dangers des contacts indirects. On en trouve beaucoup car ils sont plus simples et plus économiques à fabriquer qu'un transformateur à double enroulements (un seul bobinage au lieu de deux). Contrairement aux transformateurs à deux enroulements, le très gros inconvénient des autotransformateurs c'est l'absence totale d'isolement entre bobinages primaire et secondaire puisqu'il ne sont pas séparés mais confondus (voir schémas ci-après).


Pour les familiers des SLT (Schéma de Liaison à la Terre) anciennement appelé "régime du neutre", on peut dire qu'un transformateur avec circuits séparés (transformateur de séparation ou transformateur d'isolement) modifie le SLT entre l'amont (l'alimentation) et l'aval (l'utilisation). C'est ainsi que par exemple, qu'on utilise ces transformateurs pour passer du schéma TT (schéma standard "domestique" d'ERDF) vers IT en aval comme dans le cas des paillasses de laboratoires, des blocs opératoires ou de soins intensifs dans les hôpitaux et pour les installations industrielles à risques. Avec cette séparation galvanique des circuits, coté utilisation, le premier défaut, une phase à la terre par exemple, n'induit aucun courant électrique, le deuxième défaut, une autre phase ou le neutre à la terre, provoque un court-circuit. Il n'y a donc pas besoin de différentiel coté utilisation. Pour les explications, voir ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Schéma_de_liaison_à_la_terre ou ici http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/regneutre.htm

A contrario, un autotransformateur ne modifie donc pas le SLT (un TT en amont le reste en aval) et même, dans le cas des autotransformateurs abaisseurs du type 220/110 V ou 230/127 V, peut le rende plus dangereux. Je trouve surprenant que la norme NF C15-100 n'en parle pas plus que ça pour en limiter l'usage. Prenons par exemple le cas d'un autotransformateur 230/127 V :


* Un contact en B ou D = 230 V = danger ! mais le différentiel 30 ma en amont agit correctement en cas de contact indirect.
* Le contact en C = 127 V = très dangereux puisqu'il faut 60 mA - éventuellement au travers du corps - pour faire déclencher le 30 mA en amont !!!
---> Placer l'autotransformateur dans une enveloppe métallique et relier celle-ci et l'appareil qu'il alimente à la terre est - à l'évidence - plus qu'indispensable dans ce cas...

Nota : pour les différentiels, la NF C15-100 impose une limite Tension de contact / Temps de coupure à ne pas dépasser c'est à dire que plus la tension présumée de contact est haute, plus vite le différentiel doit déclencher (340 ms sous 120 V, 170 ms sous 220 V, 80 ms sous 350 V, etc..). Pour être clair, dans l'exemple ci-dessus, la "chataîgne" que l'on prendrait en B ou D correspond à 30 mA pendant 170 ms, celle que l'on prendrait en C est de 60 mA pendant 340 ms !!!). C'est pour cette raison qu'une protection différentielle supplémentaire serait légitime en aval d'un autotransformateur abaisseur.

Pour l'alimentation électrique de nos chers ateliers, une attention particulière doit être portée aux prises électriques qui nous servent pour nos bidouilles et/ou autres expérimentations (ces prises sont situées généralement au dessus de nos établis). Il est vital d'avoir une protection différentielle générale 30 mA avec toutes les prises reliées au circuit de terre et que toutes les manipulations se fassent avec les carcasses métalliques reliées à la terre mais ça ne suffit pas. Prenons trois exemples :

Les vieux postes de radio : ils ont souvent directement leur châssis relié au secteur ou par le biais d’un auto-transformateur trompeur (ils sont totalement hors normes de nos jours). Le transformateur d’alimentation a souffert (vieillissement, humidité, surchauffe ayant décomposé le papier d’isolement, absence d’écran primaire/secondaire...) ce qui fait que les risques sont grands ---> le dépannage de ces appareils doit impérativement se faire au travers d’un transformateur d’isolement et non d'un autotransformateur qui mettrait directement la phase au châssis !!. Par exemple, voir ici : http://tsf.pagesperso-orange.fr/secu/securite.htm

La vieille perceuse en 110 V : vers 1956, lors du passage du "110 au 220", EDF fournissait gratuitement des autotransformateurs pour permettre aux utilisateurs de continuer à utiliser leurs appareils en 110 V. Ces appareils électroportatifs sont totalement obsolètes aujourd'hui (carcasse métallique, pas de liaison V/J à la terre). Comme dit plus haut, avec un autotransformateur, on se retrouve avec un potentiel de 230 V entre phase et masse métallique ... et comme les isolements d'origine n'étaient prévus que pour le 110 V et qu'à fortiori, ces isolements ont vieillis ... vous voyez immédiatement le danger mortel qu'un tel montage présente.

L'oscilloscope : on ne le dira jamais assez, l'utiliser en Basse Tension est très dangereux. Avec un appareil de classe 2 (double isolation) on ne risque pas grand chose mais avec un appareil de classe 1, la mesure s'effectuant entre entrée (sonde) et masse de l'oscillo ... elle même reliée à la terre :
* on n'alimente JAMAIS un oscilloscope via un transformateur d'isolement (il est conçu avec son châssis relié à la terre)
* on ne debranche JAMAIS la terre de l'oscilloscope (un défaut interne est toujours possible).
* on intercale TOUJOURS un transfo d'isolement entre le secteur et le montage à tester (si les mesures se font sur une masse reliée au secteur)
* on fait très attention où on met les doigts ou mieux, on utilise une sonde différentielle pour les mesures.

Comment réaliser un dispositif plus sûr pour nos essais "sur table" ?
Voici le schéma que j'ai utilisé :


* En amont, la protection différentielle générale 30 mA de l'atelier, un disjoncteur Ph+N de 16 A
* Une ou deux PC "secteur" pour l'alimentation des appareils de mesure en classe 1
* Un transfo d'isolement de 1600 VA (suffisant pour tester un moteur monophasé de 2 CV par exemple)
* Un disjoncteur de 10 A au secondaire
* Une bonne équipotentialité du circuit de terre (y compris l'étau avec lequel je fixe éventuellement les appareils à tester)
* Une PC "isolée" pour l'alimentation des appareils à tester
* J'ai rajouté un contrôleur d'isolement, un petit EM9 Merlin Gerin, qui me prévient dès le premier défaut (qui, je le rappelle n'est pas dangereux puisque indépendant et isolé du secteur).

Voili, voilou ... à vous lire...

Hello Maurice

Je souscris entièrement à tes préconisations et on ne répétera jamais assez le danger que représentent les auto-transfos.
Je ne suis cependant pas entièrement d'accord avec ce qui suit pour avoir vécu à différentes reprises le danger des oscillos en BT :

Calamentran a écrit:
L'oscilloscope : on ne le dira jamais assez, l'utiliser en Basse Tension est très dangereux. Avec un appareil de classe 2 (double isolation) on ne risque pas grand chose mais avec un appareil de classe 1, la mesure s'effectuant entre entrée (sonde) et masse de l'oscillo ... elle même reliée à la terre :
* on n'alimente JAMAIS un oscilloscope via un transformateur d'isolement (il est conçu pour le châssis à la terre)

Que celui qui ne l'a jamais fait dans sa carrière me jette la première pierre (*). Le mieux étant l'oscillo sur batterie.

Calamentran a écrit:* on ne debranche JAMAIS la terre de l'oscilloscope (un défaut interne est toujours possible).

Combien de fois ai-je vu un collaborateur hébété avec uniquement la pince crocodile ou la prise de masse dans la main, le restant du fil ayant fondu car il avait voulu le brancher accidentellement sur la phase ... J'ai même connu un accident mortel dans un lycée et remonté de très nombreux accidents en école

Je pense qu'il y avait plusieurs aspects :
• L'école où il fallait privilégier la sécurité en interdisant le travail en BT
• Les labos où l'on travaillait sur les onduleurs, la variation de vitesse, etc... et cela en étant vigilant, mais surtout en débranchant la terre des oscillos !!! Le fil de masse étant fin, il fond avec un courant faible. Les différentiels de 30 mA démarraient trop facilement par couplage capacitif et étaient remplacés par des 300 mA sur la variation de vitesse (encore d'actualité sur des variateurs bas de gamme et des installations ne respectant pas la CEM)

Calamentran a écrit:* on intercale TOUJOURS un transfo d'isolement entre le secteur et le montage à tester (si les mesures se font sur une masse reliée au secteur)

Pas toujours possible, surtout si tu dois analyser des phénomènes transitoires rapides dont la bande passante du transfo filtre tout. Impossible en régime de commutation à 250 kHz 400 kHz ou plus (les temps de monté ou de descente se mesurent en ns) ...

Le risque est maintenant inexistant avec les nouvelles générations de scopes sur batteries et carrosserie isolante.

Amitiés

(*) Je rappelle que la lapidation est interdite

Bonjour
Merci pour cette info précieuse.
Une photo pour illustrer ce tuto.
cb

Bonjour à tous

Tiens, tiens ... Lil, j'étais sûr que tu allais intervenir au sujet de l'oscillo, souviens-toi, nous en avions discuté au téléphone il y a peu.... Tu l'as bien compris, sur le fond, ce post n'a pour but que la prévention des risques électriques avec les autotransformateurs et, surtout, le préconisation des transfos d'isolement pour nos bidouilles diverses et variées, avec un minimum de sécurité.

Comme nous l'avons dit tous deux, avec des oscillos en double isolation (ou sur batteries) il n'y a pas de danger. Pour la déconnexion de la masse d'un oscilloscope (de classe 1), bien évidemment je l'ai pratiqué (je ne jetterais donc pas la première pierre) .... mais je ne peux que le déconseiller. Imaginons un accident du travail ... dans ce cas, le jugement conduira immanquablement à une faute de l'opérateur ou à la responsabilité de son employeur, autrement dit, personne ne peut donner ce genre de conseils sans s'engager, je le crains.

Le mieux, c'est encore les sondes différentielles, un peu chères pour nos budgets mais faisable facilement par un amateur électronicien (voir réalisation Elektor de novembre 2010).

Lil a écrit : .../...Impossible en régime de commutation à 250 kHz 400 kHz ou plus...
---> Plutôt rare pour un amateur, non ??

Lil a écrit : .../... Je rappelle que la lapidation est interdite ...
Euh, personnellement, je pratique très peu ... sauf que dans quelques pays de merde, oh pardon, je voulais dire moyenâgeux, elle vous est malheureusement réservée...

je n'ai rien à rajouter hormis qu'on ne sera jamais assez prudent face aux dangers courant

Bonjour.

C'est pas comme la plomberie la fuite ont la vois et sur le courant ont la sent bien ohhh ouuuiillleee.

@ +

si tu es une lumière tu peux le voir quand tu te prend un court jus, tu t'éclaires de suite