Dossier - Octobre 2019
Le tableau électrique : esthétique, connecté, intelligent
Edito
La taille du tableau électrique, son évolution remarquable en près de 50 ans
Cinquante ans… Richard Nixon devient président des États-Unis, notre Concorde, second avion civil supersonique après le Tupolev Tu-144, effectue son premier vol à Toulouse, le rappeur français MC Solaar naît à Dakar, Eddy Merckx gagne son premier Tour de France, et à 3 h 56 heure française, l’astronaute américain Neil Armstrong met le pied sur la Lune… De son côté, le tableau électrique, voué à surveiller la sécurité dans l’appartement ou la maison, prend son envol : son évolution au cours des 50 dernières années, est monumentale. Au demeurant, à l’instar des normes qu’il respecte et des usages électriques qu’il contrôle.
Certes, dans les années 1960, les tableaux étaient relativement simples. Ils ne comportaient qu’une rangée d’appareillages en porcelaine, avec un disjoncteur de branchement qui assurait la coupure générale. L’approche de la sécurité des biens et des personnes était encore relativement précaire. Ce n’est qu’à partir de 1969, en respect d’un arrêté du mois d’octobre, que la norme NF C15-100 devient d’application obligatoire dans toutes les installations neuves. Dès lors, les tableaux vont gagner en efficacité, en accompagnement d’un équipement électrique de plus en plus riche. 1977 voit apparaître les fusibles à cartouches calibrés au sein du tableau. L’installation gagne en sécurité et, petit à petit, les tableaux prennent de l’ampleur.
Sous l’impulsion de la filière électrique et des labels Promotelec, les tableaux s’améliorent et apparaissent des organes de protection tels que les disjoncteurs divisionnaires et les dispositifs de protection différentielle haute sensibilité (30 mA).
Les tableaux continuent à évoluer pour arriver à quatre ou cinq rangées dans une maison individuelle de 100 m². Ils incluent toujours plus de sécurité, d’évolutivité. S’y ajoutent, dans le cadre des réglementations thermiques, des éléments pour récolter des informations de consommation énergétique avec l’arrivée des gestionnaires d’énergie, la diffusion de réseaux au travers de la prise multimédia servant la téléphonie, la télévision, et l’informatique, et la centralisation des besoins au travers d’un tableau courant faible pour dispatcher les trois signaux sur l’ensemble des logements.
Les dernières évolutions du tableau sont multiples. Elles permettent d’installer les disjoncteurs plus rapidement, d’avoir des liaisons sécurisées entre les différents rails, des liaisons préfabriquées qui connectent en un clic les différentes rangées, des tableaux qui automatisent les connexions et les sécurisent aussi bien en amont qu’en aval des protections. Aujourd’hui apparaissent des tableaux eux-mêmes embrochables, permettant à l’installateur de réaliser toute son installation de distribution dans un premier temps, en l’absence de tableau. Puis, après leur préparation en atelier, ces tableaux sont raccordés en phase finale d’équipement des locaux, ce qui permet d’économiser un nombre important de déplacements et d’éviter des vols de chantier éventuels.
S’y ajoute de l’esthétique, l’intégration décorative des gaines techniques logements ou des espaces techniques dévolus aux tableaux qui se trouvent dans la maison en courant fort et en courant faible… Certains nouveaux appareils de protection commencent à apparaître en Europe sans pour autant être d’application obligatoire, comme les détecteurs d’arcs exigés aujourd’hui en Allemagne dans les crèches.
Aujourd’hui, le tableau électrique est principalement dévolu à l’installation de consommation, mais, ces dernières années, les installations de production d’énergie notamment au travers du photovoltaïque, se sont multipliées. Ce sont là des tableaux complémentaires avec des onduleurs de proximité qui sont venus ajouter de la complexité avec deux types de courant : un courant alternatif venant des réseaux et un courant continu venant de la production. De plus, une centrale solaire émet en permanence, hormis la nuit. On ne peut pas, le jour, arrêter ce type d’émetteur de courant, sauf à le recouvrir. Pour la maintenance, un tableau sur la partie en courant continu est mis en œuvre. Après l’onduleur, le courant est alternatif. Un petit tableau spécifique est mis en œuvre pour, réinjecter le signal sur le réseau électrique ou sur le tableau électrique de la maison, ce qui ajoute des usages qui n’existaient pas jusqu’alors : l’autoconsommation. D’autres technologies, basées sur les micro-onduleurs, permettent de s’affranchir de tableau en courant continu.
Avec l’apparition du PoE (Power over Ethernet), il va falloir protéger les circuits concernés par ces alimentations dans des tableaux spécifiques probablement. Même si la puissance diffusée par les fils ethernet sera relativement faible, elle pourra éventuellement servir à l’alimentation de téléviseurs par exemple qui, par le même câble, disposeront à la fois du transfert d’informations et d’énergie. Ces évolutions pourraient nous laisser envisager des alimentations à la fois en courant alternatif et continu pour un même local dans le futur, ce qui devrait contribuer l’évolution perpétuelle mais nécessaire de nos tableaux.
Marc Maslowski, directeur exploitation, Consuel.
Le tableau électrique : esthétique, connecté, intelligent
Le tableau électrique bénéficie d’organes de protection toujours plus performants pour garantir plus de sécurité, plus d’évolutivité, plus de connectivité. S’y ajoute de l’esthétique.
Ce coffret dissimulé dans le garage, la buanderie ou un local technique, voire un placard, c’est le tableau électrique. Il assure la disponibilité de l’énergie et son optimisation, la protection des biens et des personnes, la connaissance de l’état des charges, la possibilité de piloter certains équipements, des fonctions prédictives pour alerter l’utilisateur avant l’incident. Au-delà de ces fonctions de base, il est soumis à la norme NF C15-100. On a donc peu de latitude sur la définition d’un coffret qui regroupe des inverseurs de sources, des équipements de protection des installations, protection contre la foudre, protection différentielle pour surveiller et signaler les courants de fuite à la terre. Mais aussi mesure et surveillance des paramètres électriques, et les logiciels de supervision de performance énergétique.
« Nous allons voir, selon Florence Sartoretti, gérante d’offre tableau électrique et VDI résidentiel chez Schneider Electric, l’arrivée d’appareils électroménagers dotés de cartes électroniques de plus en plus sensibles, ce qui nous a conduits à lancer un disjoncteur de type FSI, avec un F désignant une protection supplémentaire, et super immunisé vis-à-vis des perturbations électroniques. »
Nombre de départs d’incendie résultent de bornes desserrées. Dans le tertiaire, des campagnes de resserrage permettent d’y remédier, mais, dans le privé, pour les usagers, difficile d’admettre d’avoir à resserrer des bornes. Dès lors, Schneider Electric introduit une technologie « peignable » : des lames, à l’arrière du disjoncteur (le Resi9 XE) s’embrochent dans un peigne d’alimentation, système à ressort qui pince chaque lame sur six points de connexion sans risque d’échauffement. Aucune campagne de resserrage n’est requise, le dispositif ne se desserre pas dans le temps.
De nouvelles fonctions
Jean-Baptiste Dumanois, responsable marketing chez ABB rappelle que « les disjoncteurs incorporent l’organe de coupure, avec des contacts qui, en se séparant, interrompent le courant traversant le circuit électrique. Pour ouvrir ces contacts, on a besoin d’un mécanisme actionné par une bobine de déclenchement. Celle-ci reçoit l’ordre provenant d’un déclencheur connecté à un capteur de courant chargé de détecter un défaut. Le capteur remonte l’information au déclencheur qui à son tour décide d’alimenter la bobine. Celle-ci actionne le mécanisme de séparation des contacts du disjoncteur ». Telle est la chaîne de déclenchement qui va de la mesure du courant, à la séparation des contacts : « Le déclencheur est devenu un automate. On en profite pour y intégrer des fonctions supplémentaires. » 
La tendance est d’intégrer des fonctions d’inversion de source : deux disjoncteurs communiquent entre eux et gèrent la logique d’inversion de source. Ceci permet de supprimer des relais externes. On gère de même le délestage de charges. D’où simplification de l’installation. Les déclencheurs sont susceptibles d’intégrer des fonctions telles que des analyseurs de réseaux, des centrales de mesure, des enregistreurs de données…
De son côté, Eaton annonce le disjoncteur électronique NZM avec des capacités de mesure intégrées ouvrant la voie à des tableaux de dimension réduite, compétitifs, sécurisés, connectés. Sur le haut de gamme, un écran permet de consulter les informations en temps réel pour la mesure de puissance et d’énergie… Un sujet d’actualité pour la transition énergétique, les smart buildings, l’industrie 4.0.
La maîtrise de l’arc
Eaton propose un système breveté de réduction de l’arc interne lors des phases de maintenance : intégrant la fonction ARMS (Arc Reduction Maintenance Safety), le disjoncteur réalise la coupure plus rapidement, de manière à protéger le personnel intervenant sur le tableau en cas de génération d’un arc électrique (fausse manipulation, chute d’outil…) : cet arc, en prenant de la puissance, pourrait endommager l’armoire et mettre en danger le technicien de maintenance.
Selon Quentin Ley, chef de produit pour la distribution d’énergie sur le segment tertiaire, « des systèmes apportent une protection supplémentaire pour renforcer la sécurité au-delà des exigences minimales de la norme IEC 61439 relative aux tableaux basse tension afin d’assurer la continuité de service et le besoin d’une protection supplémentaire des installations et des personnes. Ces fonctions intéressent des clients qui ont rencontré des problèmes de départ de feu ou d’arc électrique interne ». Voici d’abord Arcon, système de protection contre les arcs internes dans les tableaux de distribution :
– il détecte l’arc grâce à des capteurs à fibre optique ;
– l’unité-maître valide l’existence du défaut d’arc ;
– un dispositif d’extinction génère un court-circuit triphasé en moins d’une milliseconde de manière à réduire à zéro l’énergie de l’arc interne.
Autre fonction, Diagnose assure la mesure en continu de la température des jeux de barres, dans le cadre d’une maintenance préventive.
De son côté, Benjamin de Tinguy, responsable marketing chez Legrand, annonce la commercialisation en janvier 2020 d’un disjoncteur détecteur d’arcs électriques qui s’installe dans le tableau électrique : le Stop Arc (ou AFDD Arc Fault Detection Device).
Le disjoncteur DX3 Stop Arc assure les fonctions du disjoncteur et du Stop Arc. Des témoins permettent, en cas de déclenchement, d’en connaître l’origine.
Nouveau : la mesure avec l’éco-compteur permet de connaître les consommations dans le logement en effectuant la mesure sur cinq postes : le chauffage, le refroidissement, l’eau chaude sanitaire, les prises de courant et les autres consommations. Selon Emmanuel Jardinier, spécialiste du sujet mesure : « Legrand a refait une partie de sa gamme relative aux compteurs monophasés, triphasés directs et aux compteurs triphasés avec transformateur de courant, ces derniers étant davantage utilisés dans l’industrie et le grand tertiaire. Objectif ? Renouveler la gamme existante, y ajouter des fonctions nouvelles, renouveler l’interface homme machine, superviser l’installation, avoir une vision globale sur un bâtiment ou sur une machine grâce au webserver. »
Le tableau, c’est d’abord une enveloppe
« Rittal est le leader mondial de la fabrication des enveloppes et de l’habillage électrique. Nous proposons également des machines pour l’automatisation », déclare Pierre-André Stadler, chef de produits électriques et climatisation. Son objectif ? Automatiser la construction des armoires électriques et de commande. Ses centres d’usinage Perforex réalisent automatiquement et dans un seul cycle, trous, filetages, évidements fraisés… Sont usinés tous les matériaux standards utilisés pour la réalisation d’armoires électriques.
Une société sœur, E-Plan, est spécialiste de la schématique électrique.
L’étape suivante est celle du conditionnement des câbles : coupe à longueur, dénudage, sertissage, marquage avec une machine de conditionnement des câbles ressortant de l’industrie 4.0.
Pouvoir surveiller l’évolution de la température et du courant au niveau des points de contact ! « La solution Essailec a été adaptée à un nouveau type d’armoires digitales munies de capteurs et relais de protection utilisant une communication digitale IEC 61850 », dit Gaël Grenat, responsable du département Global Product Management chez TE Connectivity. Sa gamme ZS10-ST de blocs de jonction incorpore des pointes de test pour des mesures de courant ou la possibilité d’effectuer des sectionnements pour isoler des circuits, les tester puis les reconnecter. « Nous travaillons sur des fiches de test dont le concept est breveté. Le plastique change de couleur : un point de couleur rouge apparaît lorsque le contact dépasse 125 °C. » Ce dispositif peut être mis dans les bornes pour contrôler visuellement l’existence d’un échauffement.
D’autre part, le couvercle eKover rend connecté un bloc de jonction de puissance. Dans le capot, un système électronique mesure la température du point de contact et le courant à l’aide d’une boucle de Rodowski. Des informations dirigées vers un système de supervision. Une liaison Bluetooth sert à calibrer les paramètres sur smartphone, tout en donnant accès aux données mesurées. D’où la possibilité de créer des alertes dès qu’un seuil est franchi.
Le tableau devient communicant afin que l’opérateur puisse rapatrier des informations à distance, bénéficier d’alarmes afin d’agir de manière préventive (plutôt que curative).
La cybersécurité est alors vitale : le tableau communicant doit être protégé contre les intrusions informatiques extérieures.
« Nous avons travaillé de façon à garantir la sécurité et à améliorer l’intégration esthétique des coffrets et le repérage », assure Philippe Lemarotel, directeur marketing chez Hager. Ses dernières évolutions :
– l’application Hager Check, qui permet au particulier de disposer, sous 24 heures, de l’avis d’un expert Hager après avoir répondu à quelques questions et pris quelques photos de son coffret électrique. L’expert lui indique si l’installation semble être en sécurité. Bien entendu, seul un installateur habilité est en mesure de le confirmer après s’être déplacé sur le chantier ;
– l’application Hager Ready, destinée à l’installateur qui réalise un coffret électrique. L’installateur édite le schéma électrique et imprime les étiquettes pour repérer le coffret et les appareils modulaires raccordés. Il livre à son client un coffret aux normes, performant et parfaitement repéré. L’installateur peut en outre transférer le projet à l’utilisateur final ;
– pour l’intégration esthétique du coffret dans son environnement, Hager œuvre sur des solutions pour la rendre encore plus forte.
Hager a lancé la solution Hello qui alerte le particulier lorsque son installation ou l’un des appareils de son installation a disjoncté. Un service inédit qui détecte les coupures de courant sur le tableau électrique et alerte instantanément l’utilisateur sur son smartphone. Cette solution se clipse en face avant du coffret résidentiel Gamma d’Hager et envoie les alertes sur le smartphone du particulier via le protocole Sigfox.
Chez ABB, les services de la solution Ability Electrical Distribution Control System sont hébergés dans le cloud ; ils incluent des fonctions de gestion d’énergie, de gestion d’équipements, de maintenance prédictive. Les appareillages ABB dans les tableaux électriques ont la possibilité de publier les données du tableau vers le cloud sécurisé ABB. Des informations mises à disposition de l’exploitant afin de lui permettre de s’assurer de l’existence d’un contrat de fourniture d’énergie correctement dimensionné et d’avoir une connaissance exhaustive des équipements installés sur son site.
De son côté, Legrand fait un pas vers le tableau connecté avec un module qui remonte la mesure dans l’application Home+ Control pour visualiser, piloter, superviser, via la tablette ou le smartphone, toute l’installation, avec en complément, le contrôle par la voix. L’environnement de la maison connectée, qui se pilote via cette application, s’enrichit d’un module de mesure connecté. Dans le souci de l’efficacité énergétique, il va permettre de compléter le dispositif de mesure déjà embarqué dans les solutions Celiane With Netatmo : prises de courant, interrupteurs, passerelle, pour connecter l’installation à Internet et faire du pilotage à distance.
Prises de courant connectées, interrupteurs connectés, sorties de câbles connectés… On dispose alors de mesures susceptibles de remonter dans l’application. Il manquait toutefois jusqu’alors le total, incorporant tout ce qui n’était pas connecté dans le logement. Legrand offre un module de mesure, avec un tore de courant, que l’on place sur l’arrivée générale du tableau électrique afin de remonter dans l’application Home+ Control, les valeurs de consommation du logement.
Connectivité toujours ! Il est possible de contrôler certains circuits, par exemple des ampoules que l’on souhaite allumer à un horaire précis. « Le principal avantage attendu ? Le contrôle de la mesure d’énergie consommée dans le logement par Wyser Energy », répond Stéphane Droxler, responsable marketing clientèles Home & Distribution chez Schneider Electric : « Cette brique dédiée à la gestion de l’énergie remontera dans un écosystème domotique baptisé Wyser. Une brique liée au tableau électrique. » On est à l’ère du TEC (tableau électrique communicant) qui apparaît essentiellement dans le collectif. « On a lancé le même concept avec l’IDT40 (disjoncteur tertiaire), sur lequel on peut faire de la remontée d’énergie. » Dans le résidentiel, ce sont les parties communes qui seront concernées. « L’un des enjeux de la connectivité ? Remonter l’ensemble des informations individuelles ou communes… Ce à quoi il faudra bientôt ajouter les véhicules électriques, la RT2020 et, demain, réinjecter de l’autoconsommation sur les différents réseaux. » D’où l’intérêt d’un service via le cloud dans lequel il sera possible de déposer des documents avec Data Elec. Sur le coffret, un QR Code rend possible le dépôt du schéma électrique. L’électricien qui a réalisé l’installation peut y laisser ses coordonnées de sorte que le locataire ou le propriétaire ait accès à ces données.
L’extinction rapide
Chez Siemens, Philippe Charlot est chargé de la stratégie de développement des solutions d’extinction. « Nous avons mis au point une solution innovante, Exxfire, bâtie sur la détection très précoce par aspiration et l’émission d’un gaz extincteur de type azote à partir d’une pastille solide qui se transforme en gaz par réaction chimique. »
Cette solution est en cours de certification « Certified » au CNPP, certificat de qualité et d’efficacité. Elle devrait arriver à la fin de 2019 ou au début de 2020.
En route vers l’Industrie 4.0
Pour Farid Jiar, directeur marketing et communication France chez Weidmüller, « l’industrie 4.0 et la digitalisation des processus industriels deviennent un enjeu fondamental. Nous proposons à cet égard Workplace Solutions pour optimiser les processus de réalisation des armoires électriques ». Efficacité accrue, mais aussi sécurisation totale des processus de planification… « Dans cet esprit, nous fabriquons des composants actifs (tels que PROtop) et passifs (les blocs de jonction) qui s’intègrent parfaitement dans l’armoire électrique. Nous proposons des produits, des solutions (notamment le logiciel WMC, Weidmüller Configurator) et des services tels que Connectivity Consulting dans le domaine de la connectivité industrielle afin d’apporter une expertise de haut niveau aux entreprises industrielles. » Un autre logiciel, M-Print Pro, associé à WMC, permet d’imprimer de manière automatique les repères et de procéder à l’identification des composants dans l’armoire électrique.
« Nous avons déployé une offre globale dans le contexte de l’industrie 4.0, avec une approche d’optimisation de l’efficacité de l’infrastructure industrielle. Les solutions intégrées, en particulier la digitalisation des données, ainsi que l’exploitation “intelligente” des flux de données constituent un élément crucial et représentent un facteur clé de succès. »
Jean-Claude Festinger
En savoir plus (liens Internet) :
ABB
EATON
HAGER
LEGRAND
PHOENIX CONTACT
RITTAL
SCHNEIDER ELECTRIC
SIEMENS
SOCOMEC
TE CONNECTIVITY
WEIDMÜLLER
