Installation électrique pour une maison

Installation électrique pour une maison

Comprendre l’Installation électrique pour une maison

Vous êtes un(e) ingénieur(e) électricien(ne) chargé(e) de concevoir l’installation électrique pour une nouvelle maison. La maison comporte les espaces suivants :

  • Cuisine
  • Salon
  • 2 chambres
  • Salle de bain
  • Couloir

La mission inclut le calcul de la puissance nécessaire pour l’éclairage, les prises de courant et les appareils électroménagers. Vous devrez également déterminer la section des câbles et le type de disjoncteur à utiliser.

Données:

  1. Éclairage :
    • Cuisine : 3 lampes de 10 W chacune
    • Salon : 4 lampes de 15 W chacune
    • Chambres : 2 lampes de 10 W chacune par chambre
    • Salle de bain : 2 lampes de 12 W chacune
    • Couloir : 2 lampes de 8 W chacune
  2. Prises de courant (considérez une consommation moyenne de 100 W par prise utilisée) :
    • Cuisine : 6 prises
    • Salon : 8 prises
    • Chambres : 4 prises par chambre
    • Salle de bain : 2 prises
    • Couloir : 1 prise
  3. Appareils électroménagers (puissance unitaire) :
    • Réfrigérateur : 300 W (cuisine)
    • Four : 2000 W (cuisine)
    • Lave-vaisselle : 1500 W (cuisine)
    • Télévision : 150 W (salon)
    • Ordinateur : 200 W (chambre 1)
    • Sèche-cheveux : 1000 W (salle de bain)
  4. La tension du réseau est de 230 V.

Questions:

  1. Calculer la puissance totale nécessaire pour l’éclairage, les prises de courant (en supposant que 50% des prises sont utilisées simultanément), et les appareils électroménagers.
  2. Déterminer la puissance totale installée et vérifier si un abonnement de 9 kVA est suffisant pour la maison.
  3. Calculer la section des câbles nécessaires pour les différents circuits ( Avec \(\gamma = 58 \, \text{A/mm}^2\) pour du cuivre )
  4. Choisir le type de disjoncteur principal de la maison en fonction de la puissance totale calculée (considérez un disjoncteur avec un pouvoir de coupure de 4500 A et des calibres disponibles de 10 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A).

Correction : Installation électrique pour une maison

1. Calcul de la puissance totale nécessaire

a. Éclairage

  • Cuisine :

\[ = 3 \times 10 \, \text{W} \] \[ = 30 \, \text{W} \]

  • Salon :

\[ = 4 \times 15 \, \text{W} \] \[ = 60 \, \text{W} \]

  • Chambres :

\[ = 2 \times 2 \times 10 \, \text{W} \] \[ = 40 \, \text{W (pour deux chambres)} \]

  • Salle de bain :

\[ = 2 \times 12 \, \text{W} \] \[ = 24 \, \text{W} \]

  • Couloir :

\[ = 2 \times 8 \, \text{W} \] \[ = 16 \, \text{W} \]

Puissance totale pour l’éclairage :

\[ = 30 + 60 + 40 + 24 + 16 \] \[ = 170 \, \text{W} \]

b. Prises de courant (50% utilisées simultanément)

  • Cuisine :

\[ = 6 \times 100 \, \text{W} \times 0.5 \] \[ = 300 \, \text{W} \]

  • Salon :

\[ = 8 \times 100 \, \text{W} \times 0.5 \] \[ = 400 \, \text{W} \]

  • Chambres :

\[ = 4 \times 2 \times 100 \, \text{W} \times 0.5 \] \[ = 400 \, \text{W} \]

  • Salle de bain :

\[ = 2 \times 100 \, \text{W} \times 0.5 \] \[ = 100 \, \text{W} \]

  • Couloir :

\[ = 1 \times 100 \, \text{W} \times 0.5 \] \[ = 50 \, \text{W} \]

Puissance totale pour les prises :

\[ = 300 + 400 + 400 + 100 + 50 \] \[ = 1250 \, \text{W} \]

c. Appareils électroménagers

  • Réfrigérateur : \(300 \, \text{W}\)
  • Four : \(2000 \, \text{W}\)
  • Lave-vaisselle : \(1500 \, \text{W}\)
  • Télévision : \(150 \, \text{W}\)
  • Ordinateur : \(200 \, \text{W}\)
  • Sèche-cheveux : \(1000 \, \text{W}\)

Puissance totale pour les appareils :

\[ = 300 + 2000 + 1500 + 150 + 200 + 1000 \] \[ = 5150 \, \text{W} \]

Puissance totale nécessaire :

\[ = 170 \, \text{W} + 1250 \, \text{W} + 5150 \, \text{W} \] \[ = 6570 \, \text{W} \]

2. Vérification de l’abonnement électrique

La puissance totale nécessaire pour l’éclairage, les prises, et les appareils électroménagers dans la maison a été calculée à \(6570 \, \text{W}\) ou \(6.57 \, \text{kW}\).

Un abonnement électrique est généralement exprimé en kVA (kilovoltampères), plutôt qu’en kW (kilowatts), car il prend en compte non seulement la puissance active (utilisée réellement par les appareils) mais aussi la puissance réactive (non utilisée mais nécessaire au fonctionnement des équipements inductifs comme les moteurs).

Un abonnement de \(9 \, \text{kVA}\) signifie que l’installation peut supporter une charge maximale de \(9000 \, \text{W}\) ou \(9 \, \text{kW}\) sans risque de surcharge ou de coupure.

Sachant que la puissance totale requise est de \(6.57 \, \text{kW}\), cela laisse une marge suffisante pour ajouter d’autres appareils ou pour les pics de consommation occasionnels, garantissant ainsi que l’abonnement est plus que suffisant pour les besoins de la maison.

3. Calcul de la section des câbles

Pour assurer une distribution électrique sûre et efficace, il est crucial de déterminer la section correcte des câbles en fonction de la puissance à transporter et de la longueur des câbles.

La section des câbles influe sur la résistance électrique et, par conséquent, sur la chute de tension et l’échauffement des câbles.

L’intensité totale (\(I\)) nécessaire peut être calculée à partir de la puissance totale (\(P\)) et de la tension (\(V\)) du réseau électrique selon la formule:

\[ I = \frac{P}{V} \]

Avec \(P = 6570 \, \text{W}\) et \(V = 230 \, \text{V}\), on obtient :

\[ I = \frac{6570}{230} = 28.57 \, \text{A} \]

Pour la section des câbles (\(S\)), en considérant la conductivité (\(\gamma\)) du cuivre à \(58 \, \text{A/mm}^2\), on utilise la formule:

\[ S = \frac{I}{\gamma} \] \[ S = \frac{28.57}{58} \approx 0.49 \, \text{mm}^2 \]

Le calcul théorique montre donc une section de 0.49 mm², mais il est important de suivre les recommandations pratiques et les normes en vigueur pour choisir la section des câbles, ce qui signifie utiliser des sections minimales plus élevées pour assurer la sécurité et la fiabilité de l’installation électrique : 

Pour les circuits d’éclairage, une section de 1.5 mm² est couramment utilisée, ce qui est suffisant pour gérer les charges typiques d’éclairage dans une maison tout en offrant une marge de sécurité.

Pour les prises de courant, une section de 2.5 mm² est généralement recommandée pour gérer confortablement la consommation des appareils domestiques standards, avec une marge de sécurité pour éviter la surchauffe.

Pour les appareils à forte consommation, il est conseillé d’évaluer individuellement chaque besoin et d’utiliser une section de câble adaptée, comme 4 mm² ou 6 mm² selon la puissance et la distance à la source d’alimentation.

4. Choix du type de disjoncteur principal

Le choix du disjoncteur principal doit être adapté à l’intensité maximale que l’installation peut rencontrer. Le disjoncteur protège l’installation contre les surintensités pouvant causer des dommages aux appareils électriques et aux câbles.

Un disjoncteur de \(32 \, \text{A}\) est choisi car il dépasse légèrement l’intensité calculée de \(28.57 \, \text{A}\), offrant une marge de sécurité sans être excessivement dimensionné, ce qui pourrait empêcher la protection adéquate contre les surcharges.

Ce choix garantit un équilibre entre la sécurité (en évitant les risques liés aux surintensités) et la performance (en permettant le fonctionnement optimal de tous les appareils sans déclenchement intempestif du disjoncteur).

Installation électrique pour une maison

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