vendredi 18 août 2023

Passage de triphasé en monophasé

 


Passage de triphasé en monophasé

Un peu en marge de mes articles consacrés à l'électronique et au logiciel, voici quelques informations qui peuvent intéresser ceux qui ont une vieille installation triphasée et désireraient changer pour du monophasé.

En effet, si l'on cherche sur le WEB comment réaliser cette opération assez simple, il est quasiment impossible de réunir absolument toutes les informations nécessaires.

La personne que j'ai eu au téléphone lorsque j'ai fait ma demande a été incapable de me renseigner de manière précise. Elle m'a simplement conseillé de passer par un électricien.

1. Contraintes liées au triphasé

Le triphasé est intéressant quand on possède des appareils triphasés (machines outils, four, etc.). Si l'on possède un ou plusieurs appareils de ce type, il est difficile de se passer de ce mode de distribution.

Attention, dans une habitation certains appareils triphasés ne sont pas reconnaissables au premier coup d’œil. Si l'appareil est branché sur une prise, la taille de celle-ci n'est pas un indice suffisant, il vaut mieux débrancher l'appareil :

Ceci est bien une prise triphasée.

Par contre celle-ci est monophasée 32A :

Certains appareils peuvent être branchés sur une sortie de câble :

  • chauffe-eau
  • cuisinière
  • etc.

Il vaut mieux démonter le cache pour inspection, à moins que le câblage soit visible côté appareil :

  • 1 fil rouge + 1 fil bleu + 1 fil jaune/vert : appareil monophasé
  • 3 fils rouges + 1 fil bleu + 1 fil jaune/vert : appareil triphasé 230V
  • 3 fils rouges + 1 fil jaune/vert : appareil triphasé 380V
Le deuxième cas correspond à ce que l'on appelle un câblage en étoile, le troisième cas correspond à ce que l'on appelle un câblage en triangle :


Certains appareils triphasés 230V peuvent être convertis en monophasé. Pour un chauffe-eau par exemple il suffit de brancher les trois résistances en parallèle. Par contre si c'est un modèle 380V (câblage en triangle), en 230V il ne fournira même pas la moitié de sa puissance, et il vous faudra ajouter un fil de neutre.

C'est une question de choix personnel. Si l'habitation est équipée d'appareils triphasés non transformables en monophasé, et si leur remplacement est coûteux, autant rester en triphasé.

Si l'habitation est équipée uniquement d'appareils monophasés, il y a certaines contraintes :

Pour un abonnement 6KW par exemple, la puissance maximale que l'on peut consommer est de 2KW par phase.

Contrairement à ce que l'on pourrait croire, si l'on consomme seulement sur une seule phase, on peut aller jusqu'à 3.5KW.

Par contre, si l'on met en route un appareil consommant 2KW, et que par malchance le cumulus de 2KW se met en route également, le compteur Linky se coupe, et il affiche "Puissance dépassée".

On comprend assez vite qu'en triphasé, malgré un abonnement 6KW, suffisant dans la majeure partie des cas, il est assez difficile d'équilibrer les phases pour avoir un fonctionnement optimal. Rien qu'en cuisine, si celle-ci est alimentée par la même phase, la mise en route simultanée d'une plaque de cuisson (1000W), d'un grille-pain (1500W) et d'une bouilloire (2000W) provoque une coupure, alors qu'en monophasé, cela passerait sans problème.

La première solution est d'augmenter la puissance disponible, avec à la clé une augmentation du tarif de l'abonnement. Pour passer de 6KW à 12KW, il en coûtera 226.68€ au lieu de 149.28€ par an.

2. Passer au monophasé

Si l'on veut profiter pleinement des 6KW disponibles, passer au monophasé est une solution qui permet de ne pas augmenter le tarif de l'abonnement.

Il y a une autre raison : certains appareils triphasés coûtent bien plus cher que leur équivalent monophasé. La différence de prix entre une pompe à chaleur triphasée et monophasée peut avoisiner 1000€. Autant investir dans une modification en monophasé qui coûtera bien moins cher.

2.1. Marche à suivre

Si vous avez pris la décision de passer en monophasé, la première chose à faire est d'appeler votre fournisseur d'énergie qui fixera un rendez-vous pour l'intervention. Le délai peut varier de quelques semaines à plus d'un mois. Cela vous laisse le temps de faire les modifications nécessaires, ou de contacter un électricien si vous ne vous sentez pas à même de les faire vous-même.

N'hésitez pas à prendre un peu d'avance. Votre installation doit être prête pour le jour de l'intervention du technicien ENEDIS, mais ne tardez pas trop. D'une part, selon la configuration de l'installation et son ancienneté, sa modification peut prendre plus ou moins de temps. D'autre part, en cas d'oubli ou d'erreur de votre part, il vaut mieux avoir quelques jours devant soi afin de pouvoir effectuer les corrections.

Comme dit plus haut, le passage en monophasé peut entraîner quelques modifications lourdes, comme le remplacement d'un chauffe-eau par exemple.

Entre le moment où votre installation est convertie en monophasé et le moment où le technicien ENEDIS va remplacer votre compteur, votre installation sera incapable de délivrer sa puissance maximale, soit 3,5KW pour un abonnement 6KW. Il va falloir tenir avec cette puissance réduite pendant quelques jours. Par exemple il vous sera impossible de démarrer une cuisson au four pendant que le chauffe-eau ou le lave-linge est en marche. Il est possible de brancher le chauffe-eau sur un programmateur afin de l'alimenter uniquement à certains moments bien choisis de la journée. Le lave-linge peut être également être démarré en différé.

2.2. Quel est le coût ?

L'intervention de l'agent ENEDIS implique le remplacement du compteur et du disjoncteur principal par des modèles monophasés. Il vous en coûtera exactement 150€.

Si vous désirez augmenter la puissance, il se peut que la section des fils aériens ou enterrés arrivant au compteur soit insuffisante. Dans ce cas, ENEDIS peut vous facturer une partie des frais de remplacement.

2.3. Le tableau existant

Le tableau peut être équipé de différentes manières suivant sa vétusté.

2.2.1. Disjoncteurs

Si des disjoncteurs sont déjà en place, l'opération sera simple. Une heure suffira.

2.3.2. porte-fusibles bipolaires

Si le tableau est équipé de porte-fusibles bipolaires, on peut laisser l'installation telle quelle, ou les remplacer par des disjoncteurs bipolaires et recâbler à l'identique.

Un porte-fusible bipolaire possède deux bornes d'entrée et deux bornes de sortie :

2.3.3. porte-fusibles unipolaires

Un porte-fusible uinipolaire possède une borne d'entrée et une borne de sortie :

Seuls les fils rouges sont protégés. Les fils bleus sont tous réunis sur une barrette de neutre :

Les nouvelles normes les interdisent depuis longtemps. Il faudra les remplacer par des disjoncteurs bipolaires. Je pense que dans ce cas il vaut mieux inspecter l'intérieur du tableau.

Il est absolument indispensable que les fils rouges et bleus soient correctement appairés sur les sortie de chaque disjoncteur.

On peut déjà commencer par faire les comptes. Le nombre de fils rouges sortant des porte-fusibles doit être égal au nombre de fils bleus sur la barrette de neutre, +1 pour le fil bleu d'arrivée de forte section. Si c'est le cas, c'est déjà une très bonne chose.

Si l'installation a été réalisée par un professionnel, c'est en général très simple. Il est facile de repérer les couples de fils bleu & rouge à l'intérieur du tableau. Ils sortent généralement de la même gaine.

Si par contre l'installation a été réalisée par un amateur, plusieurs couples de fils bleu & rouge peuvent arriver par la même gaine. Et il va falloir les distinguer. Il se peut que chaque couple ait une section différente, dans ce cas il n'y a pas de question à se poser.

Sinon, une solution consiste à appairer les fils au hasard. Les fils rouges étant déjà en place, on peut relier les fils bleus dans n'importe quel ordre sur les sorties des disjoncteurs concernés. Après avoir réarmé le disjoncteur principal, couper chaque disjoncteur à tour de rôle. Si l'installation fonctionne, comme voulu vous avez eu de la chance. Dans le cas contraire, inverser les fils bleus. Bien entendu, c'est facile avec deux paires de fils, au delà, cela prend plus de temps.

La pire des situations est celle où plusieurs fils rouges sortent d'une même gaine, et qu'un seul fil de neutre les accompagne. Dans ce cas, il est assez difficile d'ajouter un fil de neutre dans une gaine sur une installation existante. On peut dans un premier temps relier les sorties neutre des disjoncteurs entre elles, mais ce n'est pas une solution très sécurisante. Les normes actuelles l'interdisent.

2.3.4. Câbles d'arrivée

Les câbles reliant le disjoncteur principal et le tableau doivent être également inspectés. Leur section doit être suffisante :

  • 6mm² pour 6KW
  • 10mm² pour 9KW
  • 16mm² pour 12KW

Normalement, en triphasé, chaque fil de phase doit supporter le tiers de la puissance, et le fil de neutre la totalité. Dans une installation correctement dimensionnée, les fils de phase et de neutre doivent cependant être prévus pour supporter la totalité de la puissance, et avoir la même section, car l'équilibrage des phases n'est jamais parfait. Mais il vaut mieux vérifier.

2.4. Comment faire ?

Pour votre sécurité, avant toute intervention, couper le courant à l'aide du disjoncteur principal.

Tout d'abord voici quelques images de mon tableau électrique :

On peut remarquer que les différents porte fusibles sont étiquetés, ce qui est déjà une chance !

Mais l'installation date des années 1980. Les porte-fusibles sont des modèles unipolaires, ce qui est interdit à l'heure actuelle.

Sous le tableau principal se trouvent deux petits coffrets équipés de porte-fusibles triphasés (cuisinière et hangar) et d'un disjoncteur triphasé. On constate la présence d'une cuisinière dont le four est triphasé !

Comme j'ai remplacé cette vieille cuisinière par une plaque de cuisson et un four électrique monophasés, rien ne m'empêche plus de passer au monophasé.

On voit plus bas la répartition des trois phases du tableau principal. 3 bornes permettent de connecter les 3 fils de phases 10mm².

Ces fils sont suffisants pour du 6KW.

On voit également, sous les porte-fusibles, à gauche la barrette cuivre regroupant les fils bleus de neutre, à droite celle de terre.

Deux porte-fusibles bipolaires sont présents, le premier et le dernier, un ajout récent sans doute.

Quelles sont les opérations à prévoir ?

Pour respecter les normes actuelles, il serait bon de remplacer les porte-fusibles par des disjoncteurs bipolaires.

Egalement, un interrupteur différentiel ne ferait pas de mal, ainsi qu'une prise.

Voici le tableau après modifications : 

Deux fils de phase ont été supprimés, un seul a été conservé. Deux bornes reçoivent le fil de neutre (bleu) et le fil de phase (rouge), et deux peignes permettent la distribution sur les  autres disjoncteurs :

2.4.1. Cas des disjoncteurs et des porte-fusibles bipolaires

Si le tableau est équipé de disjoncteurs ou de porte-fusibles bipolaires, il n'y a rien d'autre à faire, sauf si vous désirez remplacer les porte-fusibles par des disjoncteurs.

Dans ce cas, il faudra retirer tous les câbles d'arrivée, et remplacer chaque porte-fusible par un disjoncteur, et recâbler les 2 sorties à l'identique. Travailler disjoncteur par disjoncteur, éviter de décâbler tous les fils en même temps, ce sera plus facile.

2.4.2. Cas des porte-fusibles unipolaires

Dans ce cas, le fil de neutre arrive du disjoncteur principal jusqu'à une barrette de neutre.

On doit donc basculer le fil de neutre sur l'entrée N des disjoncteurs.

Les fils rouges sortant par le bas des porte-fusibles sont simplement replacés sur les sorties phase (à droite) de chaque disjoncteur, à l'identique.

Jusqu'ici, c'est relativement simple. Si l'on en a assez pour aujourd’hui, on peut très bien laisser le fil d'arrivée bleu sur la barrette de neutre, l'installation doit fonctionner comme auparavant, sauf qu'elle est devenue monophasée.

La dernière opération à réaliser est d’appairer les fils de neutre et de phase pour que chaque disjoncteur  puisse couper phase et neutre simultanément. Pour cela il faut ouvrir le coffret supportant le tableau et travailler à l'intérieur, afin de pouvoir repérer les couples de fils qui sortent des gaines.

Une fois toutes les sorties neutre des disjoncteurs reliées, la barrette de neutre doit être vide. Sur la photo ci-dessus, c'est bien le cas.

Voici le tableau terminé :

L'ancien petit coffret à 6 modules n'était pas assez haut pour recevoir des bornes de raccordement :

Ces bornes sont absolument nécessaires au raccordement correct des fils d'arrivée. On peut difficilement glisser ceux-ci dans un disjoncteur ou dans un différentiel, surtout si un peigne est nécessaire. En tous cas la section d'un câble de 10mm² ou 16mm² rend cette opération difficile. Avec du 6mm² cela peut s'envisager.

Un deuxième tableau a donc été ajouté. Il accueille :

  • un disjoncteur 32A : plaque de cuisson et four
  • un disjoncteur 16A : chaudière
  • un interrupteur différentiel
  • un disjoncteur 32A : hangar
  • une prise

Seuls les deux premiers disjoncteurs sont non protégés par le différentiel. La sortie du différentiel alimente donc l'ancien tableau, le disjoncteur du hangar, et la prise :

En haut à gauche, les deux fils 16mm² venant du disjoncteur principal.

2.5. Les prises triphasées

Il y a de fortes chances que l'habitation ou ses dépendances soit équipée de prises triphasées. Il faudra les remplacer par des prises monophasées.

S'il s'agit de prises 3 pôles + terre, il faudra retirer les 4 fils et repasser 3 fils rouge, bleu, vert/jaune. 

S'il s'agit de prises 4 pôles + terre, on peut de contenter d'utiliser un seul fil rouge sur les 3. Le plus difficile sera de choisir le bon fil, côté prise et côté tableau. On peut procéder par essais successifs, ou s'aider d'un multimètre.

2.6. Problèmes éventuels

Vous avez besoin de plus de puissance, car par exemple vous comptez faire installer une pompe à chaleur ?

Dans ce cas, il faut probablement remplacer les fils entre le disjoncteur principal et votre tableau par des fils de plus forte section :

  • 6mm² pour 6KW
  • 10mm² pour 9KW
  • 16mm² pour 12KW

Cette opération est réalisable soi-même, car tout le matériel en aval du disjoncteur principal vous appartient.

Actuellement, aucun fil autre que ceux appartenant à ENEDIS ne doit se trouver dans le coffret ENEDIS.

Dans certaines installations anciennes, les fils reliant le disjoncteur principal et le tableau passent par l'intérieur du coffret bois EDF, et comme souvent le coffret EDF et le coffret du tableau sont accolés, un trou est pratiqué entre les deux pour le passage des deux câbles.

Si c'est votre cas, vous pouvez attendre le passage du technicien ENEDIS, qui retirera lui-même les anciens fils et vous laissera câbler les nouveaux, à moins qu'il n'ait la gentillesse de le faire lui-même.

Généralement le coffret EDF ou ENEDIS est scellé. Je vous déconseille de desceller celui-ci.

3. Conclusion

Avec quelques connaissance en électricité il est parfaitement possible de transformer soi-même un tableau triphasé en monophasé.

Avant de se lancer, il convient de faire une inspection minutieuse, afin d'éviter les surprises.

Faites soigneusement vos courses, n'oubliez rien :

  • fils d'arrivée si vous devez les remplacer
  • disjoncteurs
  • différentiel
  • bornes
  • peignes
  • prise de tableau

Et surtout évitez de faire quoi que ce soit quand les fournisseurs de matériel sont fermés. Un oubli, ou une erreur, est toujours possible.


Cordialement

Henri

Juillet 2023 : Actualité des Blogs du Mois

     


Actualité des Blogs du Mois


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Cordialement

Henri 

 

mardi 15 août 2023

ESP32 : Micro-irrigation Connectée (3ème partie)

 


ESP32 : Micro-irrigation Connectée (3ème partie)


Cet article fait suite à ceux-ci :

ESP32 : Micro-irrigation Connectée (1ère partie)

ESP32 : Micro-irrigation Connectée (2ème partie)

Pour rappel, le projet se trouve ici :

https://bitbucket.org/henri_bachetti/esp32-sprinkle-timer.git

1. Le hardware

Du côté matériel, le capteur d'humidité et le capteur de débit sont présents : 

  • capteur d'humidité : GPIO36 (broche SVP)
  • capteur de débit : GPIO39 (broche SVN)

Contrairement à ce que je pensais, l'ESP32 est tout à fait capable de mesurer une tension analogique de 3.3V, ou plutôt la librairie ARDUINO fait ce qu'il faut pour que cela soit possible. Le pont diviseur R3 R5 disparaît du schéma (paragraphe 5).

En ce qui concerne le capteur de débit, la mesure renvoie des valeurs non nulles pour un débit de zéro. Il faut que je fasse des essais afin de voir s'il ne s'agirait pas d'un problème d'alimentation. Il est alimenté par la broche 5V de l'ESP32 et celui-ci est alimenté par l'USB. Comme il ne reste que 4.7V, ce n'est peut-être pas suffisant.

L'écran OLED est connecté, ainsi que le bouton fonction et arrosage manuel: 

  • SDA : GPIO21
  • SCL : GPIO22
  • bouton fonction : GPIO35
  • bouton arrosage manuel : GPIO34

Comme il n'y a pas de résistance de PULLUP interne sur les GPIOS 35 et 34, il faut en ajouter une sur le schéma entre GPIO35, GPIO34 et 3.3V : 10KΩ.

2. La configuration

2.1. config.ini

Le paramétrage des capteurs a été ajouté :

[moisture]
sensor=36
max=50

[flow]
sensor=39
max=10

2.2 Schedule.ini

Ce fichier reste inchangé, mis à part que deux périodes d'arrosage ont été ajoutées :

[courges.voie1]
schedule1=08:00,15

[massif.voie1]
schedule1=08:30,15

3. L'interface HTML

La page d'accueil comporte maintenant des boutons permettant de modifier les périodes d'arrosage et même d'en ajouter : 

Cliquer sur l'un des boutons CONFIGURE permet d'accéder à un formulaire :

Il suffit de modifier les valeurs et de cliquer sur OK pour enregistrer les changements. Les changements sont stockés dans le fichier schedule.ini.

En cliquant sur le bouton AJOUTER on accède à un formulaire à peine différent :

Le formulaire propose une liste des zones existantes.

Attention il n'y a pas pour l'instant de contrôle de validité sur ces deux formulaires. Il faut bien respecter le format de saisie HH:MM.

Les durées sont exprimées en minutes.

Le bouton maintenance permet d'accéder au menu suivant :

Les actions suivantes sont possibles :

  • tester les relais
  • afficher le fichier config.ini
  • afficher le fichier schedule.ini

Il est donc possible de sauvegarder ces deux fichiers avant une mise à jour des fichiers HTML. Les fichiers HTML et les fichiers de configuration (.ini) sont situés dans le même répertoire data du projet. Les fichiers de configuration seraient donc écrasés à la prochaine mise à jour si l'on ne prend pas de précautions.

4. L'écran OLED

L'afficheur montre la date et l'heure, ainsi que l'humidité et le débit :

Un appui sur le bouton fonction permet l'affichage de l'adresse IP de l'ESP32 pendant 4 secondes, puis de l'heure du prochain arrosage pendant 4 secondes, puis l'affichage revient à la normale.

Un appui sur le bouton d'arrosage manuel provoque l'affichage du premier arrosage manuel possible et de sa durée :

En appuyant plusieurs fois sur ce bouton on peut faire défiler les noms des voies. Un appui sur le bouton fonction déclenche l'arrosage manuel sur la voie choisie.

5. Rappels

Ce logiciel a besoin d'être compilé en utilisant les librairies suivantes :

ESPAsyncWebServer : https://github.com/me-no-dev/ESPAsyncWebServer

SPIFFSIniFile : https://github.com/yurilopes/SPIFFSIniFile

SSD1306 : https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306

GFX : https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

ezButton : https://github.com/ArduinoGetStarted/button

Quelques constantes peuvent être modifiées dans le code :

// max line length in config file
#define MAX_LINE 250
// max definition length for object names (relays, ways, zones, etc.)
#define MAX_DEF 50
#define MAX_BUF 30

// max ways and relays number
#define MAX_WAY 128
// max zones number
#define MAX_ZONE 12
// max waterings number in a day for each way
#define MAX_SCHEDULE 4
// max waterings number in a day for all ways
#define MAX_WATERING 256

On voit par exemple que le nombre d'arrosages par voie est limité à 4 par jour, ce qui me semble amplement suffisant. On peut bien entendu ajuster certaines valeurs, mais attention, celles-ci ne sont pas modifiables ultérieurement par l'interface HTML.

Pour le reste, relire l'article précédent : 5. Essayer

6. Le code

Le code, comme on peut s'en douter, n'est pas constitué d'un seul sketch, il serait énorme et illisible.

Voici une liste des fichiers :

esp32-sprinkle-timer.ino : le sketch principal
config.cpp, config.h : lecture du fichier de configuration config.ini
constants.h : constantes
flow.cpp, flow.h : capteur de débit
hmi.cpp, hmi.h : interface homme/machine sur l'écran OLED
html.cpp, html.h : interface homme/machine HTML
humidity.cpp, humidity.h : capteur d'humidité
module.cpp, module.h : gestion des modules (GPIOs, MCP23017, etc.)
oled.cpp, oled.h : écran OLED
relay.cpp, relay.h : gestion des relais
schedule.cpp, schedule.h : lecture du fichier de configuration schedule.ini
valve.cpp, valve.h : gestion des vannes
watering.cpp, watering.h : gestion des arrosages
way.cpp, way.h : gestion des voies
zone.cpp, zone.h : gestion des zones

Je veux bien admettre que ce code commence à devenir très conséquent, mais la complexité ne se gère pas avec simplicité. En opérant un découpage en modules simples, on peut toutefois réduire cette complexité et améliorer la lisibilité.

7. Conclusion

Les difficultés sont immenses car ce logiciel est hyper-paramétrable, et le temps manque. En effet, on peut difficilement s'occuper d'un jardin de 45m², récolter, cuisiner, faire des conserves, gérer un poulailler, aménager une nouvelle habitation, modifier son circuit électrique, et faire du développement logiciel en parallèle.

La période hivernale sera certainement plus productive en lignes de code. Patience ...


Cordialement

Henri

8. Mises à jour

18/08/2023 : ajout de l'écran OLED et du bouton fonction
22/08/2023 : ajout du bouton d'arrosage manuel