Terre (électricité)

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 complètement exacte que la terre est parfaitement conductrice et que son potentiel est le même en tout point. Ceci est contredit dans la pratique, par exemple pendant le temps ponctuel d'un choc de foudre en un point précis ; pendant cette période, certes très courte, le potentiel du sol n'est plus homogène et localement il n'est pas au potentiel moyen du globe. Il s'agit donc d'une convention, mais, fondamentalement, on aurait peine à obtenir une meilleure référence pour « zéro volt » et le sol suffit donc 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 devrait être suffisamment faible pour ne pas être dangereux.

Il convient de n'avoir qu'une seule prise de terre sur un même site et toutes les liaisons de terre doivent par concept être interconnectées pour rester équipotentielles.

Le substantif « terre » en électricité regroupe un ensemble de concepts qui sont présentés dans la section autres sens du terme.

Sommaire

Caractéristiques

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)

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.

Utilité de la mise à la terre

Magnetotermico con differenziale.jpg
Residual Current Device.jpg

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 voire d'électrocution 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 : quand le neutre est relié à la terre par le distributeur d'électricité, cela ne dispense, en aucun cas, de la présence du fil de terre local. Les défauts ne pourraient pas être détectés par le disjoncteur différentiel. C'est 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 risquer de s'électriser 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 l'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).

Liaison équipotentielle

La terre est également utilisée comme référence de potentiel, pour 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.

Couleur

Câble monophasé avec terre, Le câble de terre est ici caractérisé par un isolant teinté en vert et jaune

Le câble de terre (appelé « conducteur de protection ») a une couleur spécifique qui le distingue : 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).

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.

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.

Bibliographie

  • Alain Charoy, Compatibilité électro-magnétique, Dunod, 2005, 701 p. (ISBN 2100495208) 

Notes, sources et références

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