Mise à la terre électrique - Méthodes et types de mise à la terre et de mise à la terre

Mise à la terre électrique – Composants, méthodes et types de mise à la terre – Installation de mise à la terre électrique

Mise à la terre électrique, mise à la terre, méthodes de mise à la terre, types de mise à la terre, composants de la mise à la terre et ses spécifications concernant la mise à la terre électrique des installations électriques.

Qu'est-ce que la mise à la terre électrique ?

Connecter les parties métalliques (conductrices) d'un appareil ou d'installations électriques à la terre (masse) s'appelle Mise à la terre ou Mise à la terre .

En d'autres termes, pour connecter les parties métalliques des machines et appareils électriques à la plaque de terre ou à l'électrode de terre (qui est enterrée dans la terre humide) à travers un fil conducteur épais (qui a une très faible résistance) pour des raisons de sécurité est connu sous le nom de Mise à la terre .

À la terre ou plutôt à la terre, signifie connecter la partie de l'appareil électrique telle que la couverture métallique des métaux, la borne de terre des câbles de prise, les fils de maintien qui ne transportent pas de courant à la terre . La mise à la terre peut être définie comme la connexion du point neutre d'un système d'alimentation électrique à la terre afin d'éviter ou de minimiser le danger lors de la décharge d'énergie électrique.

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  Bon à savoir

Différence entre la mise à la terre, la mise à la terre et la liaison

Laissez-moi dissiper la confusion entre la mise à la terre, la mise à la terre et la liaison.

Mise à la terre et Mise à la terre sont les mêmes termes utilisés pour la mise à la terre. La mise à la terre est le mot courant utilisé pour la mise à la terre en Amérique du Nord normes comme IEEE, NEC, ANSI et UL etc tandis que, La mise à la terre est utilisée en Europe , pays du Commonwealth et normes britanniques telles que IS et IEC etc.

Le mot Lien utilisé pour joindre deux fils (ainsi que des conducteurs, des tuyaux ou des appareils ensemble. La liaison est connue comme la connexion des parties métalliques de différentes machines qui ne sont pas considérées comme transportant du courant électrique pendant le fonctionnement normal des machines pour les amener au même niveau de potentiel électrique.

Pourquoi la mise à la terre est-elle importante ?

Le but principal de la mise à la terre est d'éviter ou de minimiser le danger d'électrocution, d'incendie dû à une fuite de courant à la terre par un chemin indésirable et de s'assurer que le potentiel d'un conducteur porteur de courant ne ne s'élève pas par rapport à la terre que son isolation prévue.

Lorsque la partie métallique d'appareils électriques (pièces qui peuvent conduire ou permettre le passage du courant électrique) entre en contact avec un fil sous tension, peut-être en raison d'une défaillance des installations ou d'une défaillance du câble isolation, le métal se charge et une charge statique s'y accumule. Si une personne touche un tel métal chargé , le résultat est un choc sévère.

Pour éviter de tels cas, les systèmes d'alimentation et les parties des appareils doivent être mis à la terre afin de transférer la charge directement à la terre. C'est pourquoi nous avons besoin d'une mise à la terre électrique dans les systèmes d'installation électrique.

Vous trouverez ci-dessous les besoins de base de la mise à la terre.

• Pour protéger les vies humaines et assurer la sécurité des appareils et appareils électriques contre les courants de fuite.
• Pour maintenir la tension constante dans la phase saine (si un défaut se produit sur l'une des phases).
• Pour protéger le système électrique et l'éclairage des bâtiments.
• Pour servir de conducteur de retour dans le système de traction électrique et de communication.
• Pour éviter le risque d'incendie dans les systèmes d'installation électrique.

Différents termes utilisés dans la mise à la terre électrique

• Terre : La bonne connexion entre les systèmes d'installation électrique via un conducteur et la plaque enterrée dans la terre est connue sous le nom de Terre.
• Mise à la terre : Lorsqu'un appareil électrique, un appareil ou des systèmes de câblage sont connectés à la terre via une électrode de terre, on parle d'appareil mis à la terre ou simplement de "Mise à la terre".
• Solidement mis à la terre : Lorsqu'un appareil électrique, un appareil ou une installation électrique est connecté à l'électrode de terre sans fusible, disjoncteur ou résistance/impédance, il est appelé "solidement mis à la terre".
• Électrode de terre : Lorsqu'un conducteur (ou plaque conductrice) enterré dans la terre pour le système de mise à la terre électrique. Il est connu pour être l'électrode de terre. Les électrodes de terre se présentent sous différentes formes, comme une plaque conductrice, une tige conductrice, une conduite d'eau en métal ou tout autre conducteur à faible résistance.
• Câble de mise à la terre  :Le fil conducteur ou la bande conductrice connecté entre l'électrode de terre et le système d'installation électrique et les appareils appelés fil de terre.
• Conducteur de continuité de terre : Le fil conducteur, qui est connecté entre différents appareils et appareils électriques tels qu'un tableau de distribution, différentes prises et appareils, etc. En d'autres termes, le fil entre le fil de mise à la terre et l'appareil ou l'appareil électrique est appelé conducteur de continuité de terre. Il peut se présenter sous la forme d'un tuyau métallique (entièrement ou partiellement), ou d'une gaine métallique de câble ou d'un fil souple.
• Conducteur de mise à la terre principal secondaire  :Un fil connecté entre le tableau de distribution et le tableau de distribution, c'est-à-dire que ce conducteur est lié aux sous-circuits principaux.
• Résistance de terre : Il s'agit de la résistance totale entre l'électrode de terre et la terre en Ω (Ohms). La résistance de terre est la somme algébrique des résistances du conducteur de continuité de terre, du fil de terre, de l'électrode de terre et de la terre.

Points à mettre à la terre

     La mise à la terre n'est pas effectuée de toute façon. Selon les règles IE et les réglementations IEE (Institute of Electrical Engineers),

• La broche de terre des prises d'éclairage à 3 broches et la fiche d'alimentation à 4 broches doivent être mises à la terre de manière efficace et permanente.
• Tous les boîtiers métalliques ou revêtements métalliques contenant ou protégeant toute ligne ou appareil d'alimentation électrique tels que les tuyaux et conduits GI renfermant des câbles VIR ou PVC, des interrupteurs blindés, des tableaux de fusibles de distribution blindés, etc. doivent être mis à la terre (connectés à la terre).
• Le châssis de chaque générateur, des moteurs fixes et des pièces métalliques de tous les transformateurs utilisés pour contrôler l'énergie doit être mis à la terre par deux connexions séparées et pourtant distinctes avec la terre.
• Dans un système cc à 3 fils, les conducteurs du milieu doivent être mis à la terre à la centrale.
• Les haubans destinés aux lignes aériennes doivent être connectés à la terre en connectant au moins un brin aux fils de terre.

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Composants du système de mise à la terre

Un système de mise à la terre électrique complet comprend les composants de base suivants.

• Conducteur de continuité de terre
• Câble de mise à la terre
• Électrode de terre

Conducteur de continuité de terre ou fil de terre

Cette partie du système de mise à la terre qui interconnecte l'ensemble des parties métalliques de l'installation électrique, par ex. conduit, conduits, boîtiers, coques métalliques des interrupteurs, tableaux de distribution, interrupteurs, fusibles, dispositifs de régulation et de contrôle, parties métalliques de machines électriques telles que moteurs, générateurs, transformateurs et l'ossature métallique où les dispositifs et composants électriques sont installés est connue comme fil de terre ou conducteur de continuité de terre comme indiqué sur la figure ci-dessus.

La résistance du conducteur de continuité de terre est très faible. Selon les règles IEEE, la résistance entre la borne de terre du consommateur et le conducteur de continuité de terre (à l'extrémité) ne doit pas être supérieure à 1Ω. En termes simples, la résistance du fil de terre doit être inférieure à 1Ω .

La taille du conducteur de continuité de terre ou du fil de terre dépend de la taille du câble utilisé dans le circuit de câblage .

Taille de Conducteur de continuité de terre

La section transversale du conducteur de continuité de terre ne doit pas être inférieure à la moitié de la section transversale du fil le plus épais utilisé dans l'installation de câblage électrique .

Généralement, la taille du fil de cuivre nu utilisé comme conducteur de continuité de terre est de 3SWG. Mais gardez à l'esprit que, n'utilisez pas moins de 14SWG comme fil de terre. La bande de cuivre peut également être utilisée comme conducteur de continuité de terre au lieu du fil de cuivre nu, mais n'y allez pas tant que le fabricant ne le recommande pas.

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Câble de mise à la terre ou joint de mise à la terre

Le fil conducteur connecté entre le conducteur de continuité de terre et l'électrode de terre ou la plaque de terre est appelé joint de mise à la terre ou « fil de terre ». Le point où le conducteur de continuité de terre et l'électrode de terre se rencontrent est appelé "point de connexion", comme indiqué sur la figure ci-dessus.

Le câble de mise à la terre est la dernière partie du système de mise à la terre qui est connectée à l'électrode de terre (qui est souterraine) via un point de connexion à la terre.

Il doit y avoir un minimum de joints dans le fil de mise à la terre, ainsi qu'une taille inférieure et une direction droite.

Généralement, le fil de cuivre peut être utilisé comme conducteur de mise à la terre, mais la bande de cuivre est également utilisée pour une installation élevée et elle peut gérer le courant de défaut élevé en raison d'une zone plus large que le fil de cuivre.

Un fil de cuivre nu étiré dur est également utilisé comme fil de mise à la terre. Dans cette méthode, tous les conducteurs de terre sont connectés à un point de connexion commun (un ou plusieurs), puis un fil de terre est utilisé pour connecter l'électrode de terre (plat de terre) au point de connexion.

Pour augmenter le facteur de sécurité de l'installation, deux fils de cuivre sont utilisés comme conducteur de mise à la terre pour connecter le corps métallique de l'appareil à l'électrode de terre ou à la plaque de terre. C'est à dire. si nous utilisons deux électrodes de terre ou plaques de terre, il y aurait quatre fils de mise à la terre. Il ne faut pas considérer que les deux fils de terre sont utilisés comme chemins parallèles pour faire circuler les courants de défaut, mais les deux chemins doivent fonctionner correctement pour transporter le courant de défaut car c'est important pour une meilleure sécurité.

Taille du câble de mise à la terre

La taille ou la surface du fil de mise à la terre ne doit pas être inférieure à la moitié du fil le plus épais utilisé dans l'installation.

La taille la plus grande pour le fil de mise à la terre est 3SWG et la taille minimale ne doit pas être inférieure à 8SWG . Si 37/.083 fil est utilisé ou le courant de charge est de 200A de la tension d'alimentation, il est recommandé d'utiliser une bande de cuivre au lieu d'un double câble de mise à la terre. Les méthodes de connexion du fil de terre sont illustrées dans la figure ci-dessus.

Remarque :Nous publierons un article supplémentaire sur la taille de la plaque terrestre avec des calculs simples… Restez à l'écoute.

Électrode de mise à la terre ou plaque de mise à la terre

Une électrode ou une plaque métallique qui est enterrée dans la terre (souterraine) et c'est la dernière partie du système de mise à la terre électrique. En termes simples, la dernière partie métallique souterraine (plaque) du système de mise à la terre qui est connectée au fil de terre est appelée plaque de terre ou électrode de terre.

Une plaque métallique, un tuyau ou une tige peut être utilisé comme électrode de terre qui a une très faible résistance et transporter le courant de défaut en toute sécurité vers la terre (terre).

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Taille de l'électrode de mise à la terre

Le cuivre et le fer peuvent être utilisés comme électrode de mise à la terre.

La taille de l'électrode de terre (dans le cas du cuivre)

2×2 (deux pieds de large ainsi que de longueur) et 1/8 de pouce d'épaisseur. 2' x 2' x 1/8″ . (600x600x300mm )

En cas de fer

2′ x2′ x ¼" =600x600x6mm

Il est recommandé d'enterrer l'électrode de terre dans la terre humide. Si ce n'est pas possible, mettez de l'eau dans le tuyau GI (fer galvanisé) pour rendre possible la condition d'humidité.

Dans le système de mise à la terre, placez l'électrode de terre en position verticale (souterraine) comme indiqué sur la fig. Mettez également une couche d'environ 30 cm de mélange de poudre de charbon de bois et de chaux autour de la plaque de terre (ne pas confondre avec l'électrode de terre et la plaque de terre car les deux sont la même chose).

Cette action rend possible l'augmentation de la taille de l'électrode de terre, ce qui conduit à une meilleure continuité dans la terre (système de mise à la terre) et aide également à maintenir l'état d'humidité autour de la plaque de terre.

PS : Nous publierons un exemple de calcul sur le dimensionnement des électrodes de terre… Restez à l'écoute.

Bon à savoir :

N'utilisez pas de coke (après avoir brûlé du charbon dans le four pour émettre tous les gaz et autres composants, les 88 % de carbone restants sont appelés coke) ou du charbon de pierre au lieu de charbon de bois ( charbon de bois) car il provoque la corrosion de la plaque de terre.

Depuis, le niveau d'eau est différent dans les différentes zones ; par conséquent, la profondeur d'installation de l'électrode de terre est également différente dans diverses zones. Mais, la profondeur d'installation de l'électrode de terre ne doit pas être inférieure à 10 pieds (3 mètres) et doit être inférieure à 1 pied (304,8 mm ) à partir du niveau d'eau constant.

Moteurs , Générateur , Transformateurs etc doit être connecté à partir de l'électrode de terre à deux endroits différents.

Taille de la plaque de terre ou de l'électrode de terre pour une petite installation

Dans les petites installations, utilisez une tige métallique (diamètre =25 mm (1 pouce) et longueur =2 m (6 pi) au lieu d'une plaque de terre pour le système de mise à la terre. Le tuyau métallique doit être à 2 mètres en dessous de la surface du sol. Pour maintenir l'état humide, placez 25 mm (1 pouce) de mélange de charbon et de chaux autour de la plaque de terre.

Pour plus d'efficacité et de commodité, vous pouvez utiliser des tiges de cuivre de 12,5 mm (0,5 pouce) à 25 mm (1 pouce) de diamètre et de 4 m (12 pi) de longueur. Nous discuterons de la méthode d'installation de la tige de mise à la terre de ce dernier.

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Méthodes et types de mise à la terre électrique

La mise à la terre peut être effectuée de plusieurs façons. Les différentes méthodes utilisées pour la mise à la terre (câblage domestique ou usine et autres équipements et machines électriques connectés) sont décrites ci-dessous.

Mise à la terre de la plaque :

Dans le système de mise à la terre par plaque, une plaque composée soit de cuivre de dimensions 60 cm x 60 cm x 3,18 mm (c'est-à-dire 2 pieds x 2 pieds x 1/8 po ) ou en fer galvanisé (GI) de dimensions 60cm x 60cm x 6,35 mm (2ft x 2ft x ¼ in) est enterré verticalement dans la terre (fosse à terre) qui ne doit pas être à moins de 3m (10ft) du niveau du sol.

Pour un système de mise à la terre approprié, suivez les étapes mentionnées ci-dessus dans (l'introduction de la plaque de terre) pour maintenir l'état d'humidité autour de l'électrode de terre ou de la plaque de terre.

Mise à la terre des tuyaux :

Un acier galvanisé et un tuyau perforé de longueur et de diamètre approuvés sont placés verticalement dans un sol humide dans ce type de système de mise à la terre. C'est le système de mise à la terre le plus courant.

La taille du tuyau à utiliser dépend de l'intensité du courant et du type de sol. La dimension du tuyau est généralement de 40 mm (1,5 po) de diamètre et de 2,75 m (9 pi) de longueur pour un sol ordinaire ou plus pour un sol sec et rocheux. L'humidité du sol déterminera la longueur du tuyau à enterrer, mais elle devrait généralement être de 4,75 m (15,5 pi).

Mise à la terre de la tige

 il s'agit de la même méthode que pour la mise à la terre des tuyaux. Une tige de cuivre de 12,5 mm (1/2 pouce) de diamètre ou de 16 mm (0,6 pouce) de diamètre en acier galvanisé ou une section creuse de 25 mm (1 pouce) de tuyau GI d'une longueur supérieure à 2,5 m (8,2 pi) sont enfouis verticalement dans la terre manuellement ou à l'aide d'un marteau pneumatique. La longueur des électrodes encastrées dans le sol réduit la résistance de terre à une valeur souhaitée.

Mise à la terre via le Waterman

Dans cette méthode de mise à la terre, les tuyaux Waterman (Galvanized GI) sont utilisés à des fins de mise à la terre. Assurez-vous de vérifier la résistance des tuyaux GI et utilisez des pinces de mise à la terre pour minimiser la résistance pour une bonne connexion à la terre.

Si un conducteur toronné est utilisé comme fil de terre, nettoyez l'extrémité des torons du fil et assurez-vous qu'il est dans la position droite et parallèle, ce qui est alors possible pour se connecter étroitement au tuyau du waterman.

Mise à la terre en bande ou en fil :

Dans cette méthode de mise à la terre, des électrodes en bande d'une section d'au moins 25 mm x 1,6 mm (1 pouce x 0,06 pouce) sont enterrées dans des tranchées horizontales d'une profondeur minimale de 0,5 M. Si du cuivre d'une section de 25 mm x 4 mm (1 pouce x 0,15 pouce) est utilisé et d'une dimension de 3,0 mm ² s'il s'agit de fer ou d'acier galvanisé.

Si des conducteurs ronds sont utilisés, leur section transversale ne doit pas être trop petite, disons moins de 6,0 mm ² s'il s'agit d'un fer ou d'un acier galvanisé. La longueur du conducteur enterré dans le sol donnerait une résistance de terre suffisante et cette longueur ne devrait pas être inférieure à 15m.

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Méthode générale d'installation électrique de mise à la terre (étape par étape)

La méthode habituelle de mise à la terre des équipements, appareils et appareils électriques est la suivante :

1. Tout d'abord, creusez une fosse de 5x5 pieds (1,5 × 1,5 m) à environ 20-30 pieds (6-9 mètres) dans le sol. (Notez que la profondeur et la largeur dépendent de la nature et de la structure du sol)
2. Enterrez une plaque de cuivre appropriée (généralement 2' x 2' x 1/8" (600x600x300 mm) dans cette fosse en position verticale.
3. Serrez le fil de terre à travers les boulons à écrou à partir de deux endroits différents sur la plaque de terre.
4. Utilisez deux câbles de terre avec chaque plaque de terre (dans le cas de deux plaques de terre) et serrez-les.
5. Pour protéger les joints de la corrosion, mettez de la graisse autour.
6. Rassemblez tous les fils d'un tuyau métallique à partir de la ou des électrodes de terre. Assurez-vous que le tuyau est à 30 cm au-dessus de la surface du sol.
7. Pour maintenir l'humidité autour de la plaque de terre, placez une couche de 30 cm de charbon de bois en poudre (charbon de bois en poudre) et de mélange de chaux autour de la plaque de terre autour de la plaque de terre.
8. Utilisez des cosses et des boulons à écrou pour connecter étroitement les fils aux plaques d'assise des machines. Chaque machine doit être mise à la terre à partir de deux endroits différents. La distance minimale entre deux électrodes de terre doit être de 10 pieds (3 m).
9. Le conducteur de continuité de terre qui est connecté au corps et aux parties métalliques de toute l'installation doit être étroitement connecté au fil de terre. Assurez-vous d'utiliser la continuité en utilisant le test de continuité.
10. Enfin (mais non des moindres), testez l'ensemble du système de mise à la terre à l'aide d'un testeur de terre. Si tout se passe pour la planification, remplissez la fosse avec de la terre. La résistance maximale autorisée pour la mise à la terre est de 1Ω. Si elle est supérieure à 1 ohm, augmentez la taille (et non la longueur) du conducteur de terre et des conducteurs de continuité de terre. Gardez les extrémités externes des tuyaux ouvertes et mettez de l'eau de temps en temps pour maintenir l'humidité autour de l'électrode de terre, ce qui est important pour un meilleur système de mise à la terre.

Spécification SI pour la mise à la terre

Diverses spécifications relatives à la mise à la terre, telles que recommandées par les normes indiennes, sont indiquées ci-dessous. En voici quelques-uns ;

• Une électrode de mise à la terre ne doit pas être située (installée) à proximité du bâtiment dont le système d'installation est mis à la terre à au moins plus de 1,5 m.
• La résistance de terre doit être suffisamment faible pour provoquer un flux de courant suffisant pour faire fonctionner les relais de protection ou faire sauter les fusibles. Sa valeur n'est pas constante car elle varie avec le temps car elle dépend de l'humidité (mais ne doit pas être inférieure à 1 Ohm).
• Le fil de terre et l'électrode de terre seront du même matériau.
• L'électrode de mise à la terre doit toujours être placée en position verticale à l'intérieur de la terre ou de la fosse afin qu'elle puisse être en contact avec toutes les différentes couches de terre.

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Dangers de ne pas mettre à la terre un système d'alimentation

Comme souligné précédemment, la mise à la terre est fournie dans l'ordre

• Pour éviter les chocs électriques
• Pour éviter tout risque d'incendie résultant d'un courant de fuite à la terre via un chemin indésirable et
• Pour s'assurer qu'aucun conducteur porteur de courant n'atteint un potentiel par rapport à la masse générale de terre supérieur à son isolation conçue.

Cependant, si un courant excessif n'est pas mis à la terre, les appareils seront endommagés sans l'aide d'un fusible en place. Vous devez noter qu'un courant excessif est mis à la terre dans leurs centrales, c'est pourquoi les fils de terre transportent très peu ou pas de courant du tout. Cela implique donc qu'il n'est pas nécessaire de mettre à la terre aucun des fils (fils de phase, terre et neutre) contenus dans un PVC. La mise à la terre du fil sous tension est catastrophique.

J'ai vu une personne tuée simplement parce qu'un fil sous tension a été coupé d'un poteau aérien et est tombé au sol alors que le sol était humide. Un courant excessif est mis à la terre dans les centrales électriques et si la mise à la terre n'est pas du tout efficace en raison d'un défaut, des disjoncteurs différentiels seront là pour vous aider. Le fusible n'aide que lorsque la puissance transmise est supérieure à la valeur nominale de nos appareils, il empêche le courant d'atteindre nos appareils en soufflant et en protégeant nos appareils dans le processus.

Dans nos appareils électriques, si des courants excessifs ne sont pas mis à la terre, nous subirions de graves chocs. La mise à la terre n'a lieu dans les appareils électriques que lorsqu'il y a un problème et c'est pour nous sauver du danger. Si, dans une installation électronique, une partie métallique d'un appareil électrique entre en contact direct avec un fil sous tension résultant peut-être d'une défaillance de l'installation ou autre, le métal sera chargé et une charge statique s'y accumulera.

S'il vous arrive de toucher la partie métallique à ce moment-là, vous serez zappé. Mais si la partie métallique de l'appareil est mise à la terre, la charge sera transférée à la terre au lieu de s'accumuler sur la partie métallique de l'appareil. Le courant ne circule pas dans les fils de terre des appareils électriques, il ne le fait qu'en cas de problème et uniquement pour diriger le courant indésirable vers la terre afin de nous protéger des chocs violents.

De plus, si un fil sous tension touche accidentellement (dans un système défectueux) à la partie métallique d'une machine. Maintenant, si un homme touche cette partie métallique de la machine, le courant traversera son corps jusqu'au sol, par conséquent, il sera électrocuté, ce qui peut entraîner des blessures graves, voire mortelles. C'est pourquoi la mise à la terre est si importante ?

Mise à la terre électrique et mise à la terre….. À suivre…

Veuillez vous abonner ci-dessous, si vous souhaitez recevoir le prochain article sur la mise à la terre/mise à la terre tels que :

• Calculer la taille du conducteur de continuité de terre, du fil de terre et des électrodes de terre pour différents appareils et équipements électriques tels que moteurs, transformateurs, câblage domestique, etc. par des calculs simples
• Circuit de mise à la terre et courant de défaut à la terre
• Protection du système de mise à la terre et dispositifs supplémentaires utilisés dans le système de mise à la terre/mise à la terre
• Points à retenir lors de la mise à la terre/mise à la terre
• Instruction importante pour un système de mise à la terre approprié
• Règles d'électricité concernant la mise à la terre
• Comment tester la résistance de la terre par un testeur de terre
• Comment tester la résistance de la boucle de terre par am-mètre et voltmètre
• Mise à la terre multiple de protection
• Et bien plus encore….

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