Terre (électricité)
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La terre électrique est un concept qui représente le sol (la masse terreuse, d'où le nom de « terre ») tout en le considérant comme conducteur et, par convention, au potentiel 0 volt.
La définition légale est : « masse conductrice de la terre, » (comprendre : le sol) « dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro »[1].
Cette définition repose sur l'hypothèse pas vraiment exacte que la terre est parfaitement conductrice et que son potentiel est le même en tout point. Ce qui est contredit dans la pratique, par exemple le temps ponctuel d'un choc de foudre en un point précis. Le potentiel du sol n'est plus homogène et localement pas au potentiel moyen du globe. Il s'agit donc d'une convention, mais, fondamentalement, on aurait peine à obtenir meilleur « zéro volt » et le sol suffit au quotidien. De plus, ce qui importe pour la sécurité n'est pas tant le potentiel dans l'absolu mais l'équipotentiel.
En pratique, aucun conducteur n'étant parfait, le potentiel d'un conducteur de mise à la terre, généralement nommé fil de terre, ne sera pas nécessairement nul. Toutefois, sauf problème d'installation, ce potentiel est toujours supposé assez faible pour ne pas être dangereux.
Il convient de n'avoir qu'une seule prise de terre sur un même site, toutes les liaisons de terre doivent par concept être interconnectées pour rester équipotentielles.
Le mot « terre » en électricité regroupe tout un ensemble de choses (voir les autres sens du terme).
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[modifier] Caractéristiques
[modifier] Résistivité du sol
La résistivité du sol se mesure à l'aide d'un telluromètre. Cette valeur dépend fortement de la constitution du sol, de l'hygronométrie, de la température, de la profondeur. Cependant on peut considérer que sa dépendance à l'humidité et à la température devient moins importante au delà de 2m de profondeur.
| Sol | Résistivité moyenne (Ω.m) |
|---|---|
| Tourbe humide | 25 (5-100) |
| Limon | 50 (20-100) |
| Marnes | 150 (40-200) |
| Schistes | 200 (50-300) |
| Sable argileux | 250 (50-500) |
| Calcaire tendre | 400 (50-800) |
| Granit et grès altérés | 800 (100-1500) |
| Sable siliceux | 1500 (200-3000) |
| Sol pierreux nu | 2000 (1500-3000) |
| Calcaires compacts | 2500 (800-5000) |
| Granit et grès peu fissurés | 5000 (1500-12000) |
[modifier] Courant tellurique
Le courant tellurique est un courant électrique (continu ou extrêmement basse fréquence) qui circule dans la croûte terrestre. La densité moyenne de ce courant est de 2 A/km2. Ce courant est lié en particulier au champ magnétique terrestre.
[modifier] Utilité de la mise à la terre
[modifier] Défaut d'isolement
Un défaut d'isolement se produit dans un équipement électrique, lorsqu'un fil sous tension – en particulier une phase d'un câble d'alimentation – dénudé vient toucher la carcasse métallique de l'appareil. Il y a ainsi un danger certain d'électrisation si une personne entre en contact avec l'appareil. Dans de très nombreux pays, les appareils comportant une carcasse métallique doivent réglementairement être reliés à la terre de l'installation, afin d'engendrer un courant de défaut en cas de problème, on parle alors de « terre de protection » (abréviation PE). Cette disposition permet le déclenchement d'un disjoncteur-différentiel placé en tête de circuit au tableau électrique.
Attention : même quand le neutre est relié à la terre par le fournisseur d'électricité, cela ne dispense pas de la présence du fil de terre local. Sinon le défaut ne pourrait pas être détecté par le disjoncteur différentiel. C'est donc bien l'association d'un disjoncteur différentiel avec un fil supplémentaire de mise à la terre qui permet la sécurité des personnes.
Article détaillé : Schéma de liaison à la terre.Afin d'être certain d'avoir un potentiel nul entre deux parties métalliques proches, et donc de ne pas s'électrocuter en touchant ces deux parties (exemple, dans une salle de bain), il est obligatoire de relier entre eux les tuyaux, huisseries et autres structures conductrices pour garantir cette équipotentialité.
Ce court-circuit est radical pour éviter tout problème, il convient de le faire « au plus court ». C’est-à-dire non seulement de faire le nécessaire pour que ce câble soit le plus court possible entre deux objets, mais aussi en répétant l'opération en plusieurs points si la longueur des objets est grande. De surcroît, bien sûr, il faut raccorder ces liaisons à la terre pour conserver le fonctionnement du disjoncteur différentiel si un courant venait à circuler dans les parties métalliques en cas de défaut (exemple : un chauffe-eau défectueux).
[modifier] Liaison équipotentielle
La terre est également utilisée comme référence de potentiel, de part sa conductivité relativement bonne, mais surtout grâce à sa grande capacité à écouler les charges électriques. Elle sert notamment à évacuer les décharges électrostatiques, les courants de mode commun des câbles de longueur importante, les surtensions dues à la foudre, les courants de défaut d'ouvrages haute tension, les pertes dans les grandes antennes hectométriques. La terre est ainsi un élément indispensable dans le domaine d'étude de la compatibilité électromagnétique.
[modifier] Technologie
Du fait de son rôle spécifique de sécurité, les prises de courant distinguent toujours sans confusion possible ce conducteur particulier sur une broche spécifique. La manière de faire dépend du type de prise électrique.
Pour la même raison, ce câble (appellé « conducteur de protection ») a une couleur spécifique : selon les pays (c'est le cas pour l'Union européenne) on peut le trouver en jaune et vert (le plus fréquent), voire en vert ou même sans isolant (tresse ou câblette). On le trouvait anciennement parfois en gris (désormais interdit).
[modifier] Autres sens du terme
La plupart du temps, par extension et abus de langage, le terme de « terre » désigne également :
- la prise de terre c'est-à-dire l'ensemble du ou des conducteurs enterrés et interconnectés entre eux et qui sont donc au potentiel du sol (la terre électrique) ;
- un bornier de terre ou barrette de terre, en général une lamelle conductrice dévissable qui assure la connexion entre la prise de terre et le reste de l'installation ;
- un fil de terre ou conducteur de mise à la terre qui désigne le câble de protection en lui-même (connecté au bornier de terre) et qui parcourt toute l'installation ;
- une broche de terre que l'on retrouve sur les prises électriques et qui est bien sûr connectée à un fil de terre.
[modifier] Notes, sources et références
[modifier] Bibliographie
Alain Charoy, Compatibilité électro-magnétique, Dunod, 2005, 701 p. (ISBN 2100495208)
[modifier] Articles connexes
- Alimentation électrique
- La masse
- La norme NF C 15-100
- Institut national de recherche et de sécurité (INRS)
