Canalis : Distribution de puissance

Canalis fait partie d’une offre complète de produits du groupe Schneider Electric conçus pour fonctionner ensemble, elle couvre l’ensemble des composants de la distribution électrique.
Conçus pour tous types de bâtiment, avec un degré de protection IP55, Canalis, même installé à la verticale, est protégé contre les éclaboussures, la poussière, les sprinklers…

D’indice de protection mécanique IK08 permet une intégration sécurisé dans l’environnement de travail, tertiaire et industriel (usines manufacturières, halls de foires, hypermarchés, ateliers, Data Center, parkings …).
L’intérêt d’une telle distribution repose sur la modularité des alimentations et éclairages électriques, ainsi que la simplicité de raccordement.

Principales caractéristiques

– Léger et maniable Avec des conducteurs en aluminium 40% moins lourd que le cuivre.
– Contacts réalisés en cuivre argenté/cuivre argenté grâce à la technologie “Copral inside”.
– Large gamme de systèmes de raccordements (coffrets, prises…) connectables et déconnectables sans avoir besoin de couper l’alimentation électrique.
– Système modulaire et évolutif.
– Pose à l’horizontal comme à la vertical (colonne montante).
– Raccordement direct sur les transformateur HTA-BT.
– Système de détrompage interdit la mise en place ou le retrait d’un coffret en charge.
– Conception avec des éléments de changements de direction multiples
– …

La gamme

Distribution d’éclairage et de prises de courant
– Canalis KBA/KBB (supporte les luminaires) : Courant assigné d’emploi 25 et 40 A, degré de protection IP 55.
– Canalis KBX (chemin lumineux) : Courant assigné d’emploi 25 A, degré de protection IP 20.
– Canalis KDP (canalisation souple) : Courant assigné d’emploi 20 A, degré de protection IP 55.

Distribution de puissance
– Canalis KN pour la petite puissance : Courant assigné d’emploi de 40 à 160 A, degré de protection IP 55.
– Canalis KS pour la moyenne puissance : Courant assigné d’emploi de 100 à 1000 A, degré de protection IP 55.

Transport de courant
Canalis KT pour la forte puissance : Courant assigné d’emploi de 800 à 5000 A, degré de protection : IP 55.

Étude simplifié pour la distribution de puissance

Chronologie de l’étude
1 Identifier les influences externes.
2 Définir l’implantation des lignes Canalis dans le bâtiment en fonction des récepteurs.
3 Réaliser le bilan de puissance.
4 Dimensionner les canalisations.

1 – Identification des influences externes
La température ambiante, la présence de poussière, d’eau de condensation contribue à définir le degré de protection du local où sera réalisée l’installation électrique.
Les canalisations électriques préfabriquées sont iP55 de construction pour les installations d’intérieur et peuvent être installées dans la quasi totalité des locaux.
Exemples :
> Ateliers de mécaniques : iP32.
> Entrepôts : iP30.
> Bâtiments d’élevages : iP35.
> Serres : iP23.
> …

2 – Implantation des canalisations Canalis
L’implantation des lignes de distribution est fonction de la position des récepteurs, de l’emplacement de la source d’alimentation et des possibilités de fixation.
– Une seule ligne de distribution dessert une zone de 4 à 6 mètres.
– La protection des récepteurs est placée dans les coffrets de dérivation, au droit des points d’utilisation.
– Une seule et même canalisation Canalis alimente un ensemble de récepteurs de différentes puissances.

3 – Bilan de puissance
Une fois l’implantation des canalisations terminée, procéder aux calculs des intensités absorbées sur les lignes de distribution.
Calcul du courant d’emploi total absorbé sur une ligne (In) est égal à la somme des intensités absorbées par les récepteurs (Ib) :
In = Σ Ib.
Les récepteurs ne fonctionnant pas tous en même temps et n’étant pas en permanence à pleine charge, il est nécessaire de tenir compte du coefficient de foisonnement ou simultanéité (ks ) : In = Σ (Ib x ks).

Coefficient de foisonnement en fonction du nombre de récepteurs

Attention : pour les installations industrielles, penser à tenir compte de l’évolution du parc machines. Comme pour un tableau, une marge de 20 % est recommandée : In = Σ Ib x ks x 1,2.

Choix du calibre de la canalisation en fonction du courant d’emploi total In

4 – Dimensionnement des canalisations
> En fonction des surcharges
Température ambiante
Les canalisations Canalis sont dimensionnées pour fonctionner avec une température ambiante de 35 °C, au-delà de cette température, la canalisation doit être déclassée selon les valeurs indiquées dans les tableaux de caractéristiques techniques.
Exemple : Canalis KSA400 A à 45 °C : In = 400 x 0,94 = 376 A.

> Mode de pose
Les canalisations Canalis KN et KS sont prévues pour être installées sur chant.
Dans certains cas, elles peuvent être aussi montées à plat (utilisation en faux plancher) ou à la verticale (KS colonne montante).
Ces modes de pose n’impliquent pas de déclassement pour les canalisations KN et KS.

> Protection contre les surcharges de la canalisation
Pour permettre les extensions, les canalisations préfabriquées sont généralement protégées à leur courant nominal Inc (ou à leur courant admissible Iz si le coefficient k1 est appliqué en fonction de la température ambiante).
– Protection par fusibles gG : déterminer le courant nominal normalisé in du fusible tel que : In ≤ Inc / 1,1 (k1 = 1,1 pour les fusibles) et choisir le calibre normalisé In égal ou immédiatement inférieur.
Il convient de vérifier la condition In ≥ Σ (Ib x ks ). Si la condition n’est pas remplie, choisir la canalisation de calibre immédiatement supérieur.
Nota : protéger par fusibles gI revient à réduire le courant admissible de la canalisation.
– Protection par disjoncteur : choisir le courant de réglage Ir du disjoncteur tel que Σ (Ib x ks ) ≤ Ir ≤ Inc.
Nota : la protection par disjoncteur permet l’utilisation des canalisations Canalis à pleine capacité.

> En fonction des chutes de tension
La chute de tension entre l’origine et tout point d’utilisation ne doit pas être supérieure aux valeurs du tableau ci-dessous :

Pour les canalisations Canalis les chutes de tension sont indiquées en V / 100 m / A.
U = Σ (Ib x ks ) x L / 100.

> En fonction des courants de court-circuit
Pour des installations courantes avec des puissances installées jusqu’à 630 kVA l’installation est dimensionnée pour répondre à tous les niveaux de courts-circuits rencontrés. Pour des puissances supérieure des calculs doivent être entrepris pour confirmer l’Icc.

Distribution horizontale

– Degré de protection : IP55.
– Nombre de conducteurs actifs : 4.
– Tension assignée d’isolement : 690 V.
– Courant assigné (Inc) : 100 A, 160 A, 250 A, 400 A, 500 A, 630 A, 800 A et 1000 A.
– Conducteur de protection dimensionné au minimum à 50 % de la section de phase.

– L’enveloppe (1) est en tôle galvanisée pré-laquée blanc RaL 9001.
– Les 4 conducteurs aluminium sont montés sur des isolateurs en polyester renforcé fibre de verre. Tous les contacts électriques sont en cuivre argenté.
– Les éléments droits comportent une trappe de dérivation (2) tous les mètres sur les 2 faces.
– Les trappes de dérivation sont équipées d’un volet obturateur automatique interdisant tout contact accidentel avec des parties sous tension. Le conducteur de protection est raccordé électriquement à l’enveloppe à chaque éclissage.
– La jonction électrique entre deux éléments est assurée par des contacts élastiques conçus de manière à absorber la dilatation différentielle entre les conducteurs et l’enveloppe. il est possible de s’assurer visuellement que la jonction électrique est réalisée.
– La jonction mécanique entre deux éléments est assurée par 4 vis imperdables. cette éclisse (3) ne nécessite aucune maintenance.
– La rigidité des éléments droits autorise jusqu’à un point de fixation (4) tous les 3 mètres (sauf conditions particulières).
– Des éléments spécifiques (5) permettent de réaliser les changements de direction ou contournement d’obstacle.
– Les connecteurs et coffrets de dérivation (6) ont les caractéristiques suivantes :
> Embrochage et débrochage uniquement avec porte ouverte.
> Le contact du conducteur de protection assure automatiquement l’ouverture du volet obturateur et polarise la dérivation.
> Il n’y a pas d’accès aux parties actives lorsque la porte du coffret de dérivation est ouverte (pas d’accès aux doigts IP2X)
> A l’embrochage du coffret de dérivation, le contact de terre s’établit en premier et ensuite celui des phases.
> Il est impossible de fermer la porte du coffret si celui-ci n’est pas verrouillé mécaniquement sur la canalisation.
> Il est possible d’équiper les coffrets avec des fusibles ou des produits modulaires ou des disjoncteurs.

Distribution colonne montante

– Degré de protection : IP55.
– Nombre de conducteurs actifs : 4.
– Tension assignée d’isolement : 690 V.
– Courant assigné (Inc) : 100 A, 160 A, 250 A, 400 A, 500 A, 630 A, 800 A et 1000 A.
– Conducteur de protection dimensionné au minimum à 50 % de la section de phase.

– L’enveloppe est en tôle galvanisée pré-laquée blanc RaL 9001 (1).
– Les 4 conducteurs aluminium sont montés sur des isolateurs en polyester renforcé fibre de verre. Tous les contacts électriques sont en cuivre argenté.
– Les éléments droits comportent une trappe de dérivation (2) tous les 0,5 mètre sur une seule face. il y a 4 trappes par étage pour une hauteur d’étage comprise entre 3,5 mètres et 4,8 mètres ou 3 dérivations quand le pas d’étage est inférieur à 3,5 mètres. Les trappes de dérivation sont équipées d’un volet obturateur automatique interdisant tout contact accidentel avec des parties sous tension.
Le conducteur de protection est raccordé électriquement à l’enveloppe à chaque éclissage.
– La jonction électrique entre deux éléments est assurée par des contacts élastiques conçus de manière à absorber la dilatation différentielle entre les conducteurs et l’enveloppe. il est possible de s’assurer visuellement que la jonction électrique est réalisée.
La jonction mécanique entre deux éléments est assurée par 4 vis imperdables. cette éclisse (3) ne nécessite aucune maintenance.
– Un coupe-feu (4) peut être installé quand la colonne traverse une dalle de plancher pour éliminer le risque de propagation d’incendie d’un étage à l’autre. La résistance au feu est de 2 heures (A120) conformément à la norme ISO834 (DIN 41-2-part 9).
– Des éléments spécifiques (5) permettent de réaliser les changements de direction ou contournement d’obstacle.
– La ligne peut être supportée par un système de fixation par chaise (6) placé au niveau du pied de colonne ou par un système de fixation sur ressort placé à chaque étage du bâtiment (en fonction de la hauteur du bâtiment).
– Les connecteurs et coffrets de dérivation (7) ont les caractéristiques suivantes :
> Embrochage et débrochage uniquement avec porte ouverte.
> Le contact du conducteur de protection assure automatiquement l’ouverture du volet obturateur et polarise la dérivation.
> Il n’y a pas d’accès aux parties actives lorsque la porte du coffret de dérivation est ouverte (pas d’accès aux doigts IP2X).
> A l’embrochage du coffret de dérivation, le contact de terre s’établit en premier et ensuite celui des phases.
> Il est impossible de fermer la porte du coffret si celui-ci n’est pas verrouillé mécaniquement sur la canalisation.
> Il est possible d’équiper les coffrets avec des produits modulaires ou des disjoncteurs.

Influence des courants harmoniques

Les courants harmoniques sont générés par des charges non-linéaires raccordées au réseau de distribution, c’est-à-dire, absorbant un courant n’ayant pas la même forme que la tension qui les alimente.
Les charges de ce type les plus courantes sont celles à base de circuits redresseurs, éclairages fluorescents, matériels informatiques.
Dans les installations où le neutre est distribué, les charges non-linéaires peuvent entraîner dans ce conducteur des surcharges importantes par la présence d’harmonique de rang 3.

Rang de l’harmonique : c’est le rapport de sa fréquence fn à celle du fondamental (généralement la fréquence industrielle, 50 ou 60 Hz) :
n = fn / f1
Par principe, le fondamental f1 a le rang 1.
L’harmonique de rang 3 a pour fréquence 150 Hz si f1 = 50 Hz.

harmo

La présence d’harmonique de rang 3 dépend des applications considérées.
Il est donc nécessaire d’effectuer une analyse approfondie de chacune des charges polluantes afin de déterminer le taux d’harmonique 3 :
Ih3 (%) = 100 x I3 / I1
– I3 = I efficace de l’harmonique de rang 3.
– I1 = I efficace du fondamental.

En considérant que l’harmonique 3 est prépondérante, le taux de distorsion THD est très voisin du taux d’harmonique 3 : Ih3 (%).
2 facteurs sont déterminants :
– Le type d’appareils connectés :
> Charges polluantes : éclairages fluorescents, matériels informatiques, redresseurs, four à arcs, etc.
> Charges non polluantes : chauffages, moteurs, pompes, etc.

– Le rapport entre les 2 types de charges connectées.
> Alimentation d’ateliers mixte de charges polluantes (matériels informatiques, onduleurs, éclairage fluorescent) et charges propres (moteurs, pompes, chauffage).
Faible probabilité de présence d’harmonique THD ≤ 15 %.

> Alimentation de bureaux nombreuses charges polluantes (matériels informatiques, onduleurs, éclairage fluorescent).
Forte probabilité de présence d’harmonique 15 % < THD ≤ 33 %. (1) Fréquence fondamentale : Ih1 (50 Hz) Pas de courant dans le neutre. La canalisation est correctement dimensionnée. (2) Fréquence fondamentale : Ih1 (50 Hz) et 33 % d’harmonique de rang 3. Échauffement anormal de la canalisation engendré par un courant à plus haute fréquence dans les phases (effet de peau) et un courant dans le neutre dû à l’addition des harmoniques de rang 3.

Solution efficace
Fréquence fondamentale : Ih1 (50 Hz) et 33 % d’harmonique de rang 3
Diminuer la densité de courant dans tous les conducteurs en utilisant une canalisation parfaitement adaptée.

Choix de la canalisation
Exemple : pour un courant efficace total de 376 A, (estimé à partir des puissances de consommation des charges, courant harmonique compris), le courant d’emploi est 400 A.
Le THD est estimé à 30 %. La canalisation à retenir est : KS 500 A.

Installation vue générale