Travailler sécurisé au laboratoire d'électronique.


danger!

Pour l'amateur de dépannage, qu'il s'agisse de matériel récent ou ancien, la sécurité au poste de travail est primordiale. 

La tension du réseau de distribution électrique est mortelle. Les tensions présentes dans les engins à lampes (amplis, radios,...) mais aussi dans certaines électroniques à semiconducteurs (amplis de forte puissance, commandes d'éclairages, alimentations à découpage, téléviseurs, ...) le sont également.

danger!

Il faut considérer lors du dépannage que tout appareil alimenté par le secteur est dangereux dès qu'il est ouvert.

Les principaux risques pour le dépanneur d'appareils électriques sont: l'électrisation et le court-circuit / surcharge.


Electrisation / électrocution:

Un peu de vocabulaire technique : on parle d'électrisation pour un contact avec le courant électrique n'ayant causé aucun dommage autre qu'une secousse ou une brûlure. On parle d'électrocution pour un contact ayant entraîné ... le décès.

Un choc électrique peut être provoqué par deux types de contacts :

- Contact direct: la personne touche une partie active, normalement sous tension de l'équipement. Par exemple: connexion d'un interrupteur où prise secteur,... Ceci n'est normalement pas possible sur un appareil en ordre de fonctionnement et fermé. Par contre, pendant le dépannage, avec les appareils ouverts, cela peut arriver !

- Contact indirect: la personne touche une masse mise accidentellement sous tension. Par exemple: un défaut d'isolation dans un châssis métallique, la tôlerie est ainsi anormalement porté à un potentiel dangereux. Un cas classique dans les vieilles radios: les condensateurs plaçés entre secteur et châssis qui sont défectueux.

Ci dessous un dépannage pouvant conduire à un contact direct accidentel : une platine d'alimentation d'un écran plat est sous tension, "en l'air", pour tests. Les pistes du circuit imprimé sont au potentiel du réseau électrique (on aperçoit la fiche d'alimentation sur le dessus du circuit). Il s'agit ici de rechercher des composants qui s'échauffent et provoquent l'arrêt de l'appareil, le dépannage de cet écran est à lire ici. Cette situation est très courante dans un labo d'électronique, et très dangereuse !

ACER X223HQ

Les effets d'un courant électrique traversant un corps humain dépendent de plusieurs facteurs:

- Intensité du courant: cette intensité dépend de la résistance du corps ainsi que de la tension. La résistance du corps n'est pas fixe, et dépend d'une personne à l'autre et aussi de certaines conditions comme l'état du corps (transpiration,...), le milieu (humidité), les vètements (isolants où non)... Dans les cas les plus défavorables cette résistance peut descendre en-dessous de 500 Ohms. Sous 230V, cela fait un courant de circulation de 460mA! Il est généralement admis, qu'au delà de 10mA il devient difficle de «lâcher prise».

- Durée de passage: Plus le passage du courant dans le corps est long, plus il est dangereux.

- Zone de passage: région du coeur où non...

Voici une relation entre durée de passage et intensité du courant. Ces courbes sont valables pour des personnes d'au moins 50kg, quand le courant passe par les extrémités des membres.

électrocution

Zone1: habituellement aucune réaction

Zone2: un effet physiopathologique non dangereux peut apparaître (contraction de muscles,...)

Zone3: habituellement aucun risque de fibrillation cardiaque, mais à partir de cette zone, le risque d'arrêt respiratoire existe.

Zone4: fibrillation possible

Zone5: risque réel de fibrillation

La fibrillation cardiaque, c'est la vibration et le battement des ventricules du coeur causant l'arrêt de la circulation sanguine... d'où manque d'oxygène dans le sang et mort rapide... On peut voir sur ce tableau qu'un courant de seulement 1mA est dangereux pour le corps humain !


Court-circuit:

Les effets d'un court-circuit peuvent être dangereux pour le dépanneur: explosion de composants, de fusibles (voir ci-plus bas), projection de cuivre en fusion....

Lors d'un court-circuit, le courant qui circule dans les conducteurs est beaucoup plus élevé que la normale. Le courant de court-circuit dépend de plusieurs paramètres, comme la puissance du transformateur de distribution, la longueur et la section des lignes entre le transformateur et l'appareil final connecté.

Sur des installations domestiques, le courant de court-circuit est généralement compris entre 1000 et 3000 A. En industrie, il n'est pas rare de «rencontrer» des courants de court-circuit de l'ordre de 15000A et beaucoup plus.

L'élément de protection (fusible, disjoncteur) met plusieurs dizaines de millisecondes pour couper le circuit, les conducteurs et appareils seront donc traversés par ce courant important avant que la première protection ne fonctionne. Il est important que ces éléments de protection puissent couper en toute sécurité ce courant violent !

Un mot sur les fusibles utilisés côté secteur:

fusibles

Les fusibles utilisés doivent être capables de couper le courant de court-circuit. Les fusibles «Radio» en verre habituellement utilisés NE sont PAS adaptés à la protection côté secteur ! Ce type de composant est capable de couper sans danger un courant égal à 10 X l'intensité nominale. Ainsi, un fusible de 4A pourra couper sans risque un courant de 40A maximum ! C'est évidemment trop peu, vu les intensités présentes lors du court-circuit. Quel est le risque ? L'explosion du fusible, avec projection de petits morceaux de verre dans tous les sens... Bien sûr si le fusible est installé dans un support fermé, le risque est moindre. Il ne devrait être employé côté réseau que des fusibles HPC en «céramique» (Haut Pouvoir de Coupure) qui peuvent couper un courant de 1500A ou plus. Bien entendu, ces fusibles (les deux à gauche sur la photo) sont nettement plus coûteux que les modèles en verre (les trois à droite sur la photo) ... Mais ils n'explosent pas.

Effets du court-circuit dans une alimentation à découpage:

(clic pour agrandir...) Ici, le fusible en verre d'origine à explosé suite à un court-circuit dans le redresseur secteur. Les morceaux de verre ont été projetés partout dans la boîte. La PTC à éclaté aussi...

effet du court-circuit

Surcharge:

La surcharge d'un conducteur où d'un appareil (transformateur,...) a pour conséquence un échauffement anormal. Si la protection n'est pas adaptée, le risque de surchauffe, puis d'incendie devient très élevé ! Il existe un risque très important de brûlures au contact de certains éléments soumis à ces conditions de fonctionnement anormales. Un transformateur en surcharge peut devenir suffisament chaud que pour brûler très sérieusement la peau humaine ! 

Pour information : en Belgique, la plupart des incendies domestiques dus à l'électricité proviennent de transformateurs pour éclairages «halogènes» mal installés (surchauffes) et mal protégés (protections inadaptées ou inexistantes)... Source d'info : dialogue avec un inspecteur de la société Vincotte dans le cadre de mon travail...

Voici des exemples de ce qu'il est fréquent de trouver dans des vieux appareils!

fusible ponté
fusible shunte;

Dans cet ampli des années 30, le fusible de protection du transformateur à été remplacé par un morceau de fil souple...

Un fusible extrait d'une radio. Aucun doute : son efficacité est nulle!


La protection des personnes et des équipements en test:

La distribution de courant (prises) là où des appareils électriques sont manipulés «ouverts» doit impérativement être assurée via un interrupteur différentiel de très haute sensibilité. Les protections 500 ou 300mA installées en tête d'installation ne sont pas suffisantes pour assurer une protection efficace du corps humain contre les contacts électriques. Les prises destinées à connecter des équipements sous test devraient être protégées par un différentiel de 30mA ou encore moins. J'ai personellement choisi une sensibilité de 10mA pour la protection des prises du banc de travail. C'est peu, oui. Mais tout appareil (qu'il soit très ancien où de construction personnelle) doit passer ce test et ne pas faire déclencher cette protection: il est question ici de la sécurité du futur utilisateur !

différentiel

La protection des prises de mon laboratoire: un combiné disjoncteur magnéto-thermique et interrupteur différentiel dans le même appareil. Disjoncteur 10A , courbe B (magnétique sensible) et différentiel 10mA. Ce différentiel doit être testé une fois par mois, théoriquement !


Mon appareillage de sécurité:

Pour travailler isolé du secteur, j'ai réalisé le montage suivant: (cliquez dessus pour l'agrandir..)

schéma variac

Une vue de la construction sur la page «mon laboratoire»...

Un transformateur d'isolement de 1000VA est monté en tête du montage. L'autotransformateur variable «Variac» est raccordé au secondaire de ce premier transfo: ce type d'appareil n'est pas un transformateur de séparation de circuits! Voltmètre et ampèremètre de mesure; sorties sur prises de courant. La protection de l'ensemble est assurée par un disjoncteur magnéto-thermique de 4A. Le commutateur S2 permet de shunter l'ampèremètre, S3 permet de sélectionner le voltmètre sur la sortie variable où sur la sortie fixe.

Les avantages de ce montage sont:

Isolation: A la sortie de ce montage, l'appareil en test est donc parfaitement isolé du réseau. Un contact accidentel avec un des conducteurs n'entraînera donc pas d'électrocution. Toutefois, la tension est toujours aussi dangereuse en cas de contact avec les deux conducteurs! Un autre avantage de cette isolation est de pouvoir connecter sans danger un oscilloscope à un montage relié directement au secteur, par exemple commande d'éclairage, radio «tous-courants», alimentation à découpage,...

Limitation du courant de court-circuit: Le transformateur d'isolement limite le courant, en cas de court-circuit dans l'équipement connecté. Le transfo utilisé ici «donne» un courant de court-circuit d'environ 174A. C'est quand même moins violent que le secteur en direct...

Réglage de la tension: Le second transfo permet une variation continue de la tension de sortie. C'est bien pratique pour les essais et pour remettre sous tension des appareils n'ayant plus servi depuis longtemps, tout en surveillant le courant consommé.

Le principal inconvénient d'un tel système est qu'en cas d'incident, la protection différentielle installée en amont est inopérante!


Et enfin... :

Cette page peut sembler bien rébarbative et, peut-être, morbide! Pourtant, il s'agit là d'informations élémentaires, qui sont généralement données au personnel travaillant en industrie. Il ne s'agit pas ici d'effrayer, mais bien d'attirer l'attention sur les dangers potentiels d'un hobby ! On pourra aussi ajouter quelques conseils, qui tombent sous le sens, comme :

- Réserver une pièce spécifique au dépannage. La table de la cuisine (ou du salon) n'est pas du tout l'endroit idéal. De toutes facons, les maîtresses de maison sont très rarement d'accord !

- Vérifier complètement un appareil inconnu avant de le brancher pour essais !

- Ne jamais laisser sous tension et sans surveillance des appareils dont le bon fonctionnement n'est pas certain.

- Interdire l'accès au local de dépannage aux enfants non accompagnés et surveillés, au moins quand un dépannage est en cours.

- Equiper l'atelier avec un minimum de protections électriques...


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