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Avec la popularité croissante des véhicules électriques, le besoin d'une infrastructure de recharge efficace, sûre et conforme aux normes est devenu primordial. Un élément clé de cette infrastructure est le conduit électrique, qui protège le câblage reliant les bornes de recharge aux sources d'alimentation électrique. Aux États-Unis, Code national de l'électricité (NEC) Elle définit les normes qui garantissent l'installation et l'utilisation sûres des systèmes électriques, y compris ceux des bornes de recharge pour véhicules électriques.
Ce guide explore les dernières exigences du Code national de l'électricité (NEC) relatives aux bornes de recharge pour véhicules électriques, offrant une compréhension approfondie des règles régissant les systèmes de conduits, le câblage et les mesures de sécurité. Que vous soyez entrepreneur électricien, ingénieur ou gestionnaire d'installations, cet article vous aidera à appréhender la complexité de la conformité au NEC pour les bornes de recharge de véhicules électriques.
Le Code national de l'électricité (NEC), également connu sous le nom de NFPA 70, est un ensemble de normes établies par la National Fire Protection Association (NFPA) afin de garantir la sécurité de l'installation des câblages et des équipements électriques. Le respect du NEC est essentiel pour prévenir les incendies d'origine électrique, minimiser les risques et assurer le fonctionnement efficace et sûr des systèmes électriques.
Avec l'essor des véhicules électriques, la réglementation NEC relative aux bornes de recharge est devenue un élément essentiel de la conception des réseaux électriques. La norme NEC est mise à jour tous les trois ans ; la dernière édition, NEC 2023, introduit de nouvelles règles et exigences axées sur la sécurité d'installation et d'exploitation des bornes de recharge, en tenant compte du développement rapide des infrastructures de recharge dans les secteurs résidentiel et commercial.
Les stations de recharge pour véhicules électriques nécessitent des systèmes de conduits robustes et fiables pour protéger le câblage électrique contre les dommages physiques, les risques environnementaux et les risques d'incendie potentiels. Choisir le bon type de conduit est essentiel à la fois pour la conformité aux normes NEC et pour la sécurité à long terme de l'installation.
Le conduit RMC, en acier ou en aluminium, est l'un des plus résistants. Il offre une excellente protection mécanique et est fréquemment utilisé dans les installations industrielles et commerciales de bornes de recharge pour véhicules électriques, où l'exposition à des environnements difficiles, comme les zones extérieures ou à fort trafic, est fréquente.
- Exigences du NEC : Selon Article 344 du NEC, Le câble RMC doit être correctement mis à la terre afin d'éviter tout risque d'électrocution. Il peut être utilisé pour des installations aériennes et souterraines, mais nécessite des raccords et une étanchéité appropriés pour le protéger de l'humidité.
- Avantages : Grande durabilité, excellente protection contre la corrosion (en cas d'utilisation d'acier galvanisé ou d'aluminium) et forte résistance physique aux chocs.
Le conduit EMT est plus fin et plus léger que le conduit RMC, généralement fabriqué en acier ou en aluminium. Il est couramment utilisé en intérieur ou dans des environnements abrités et s'avère plus économique pour certaines installations.
- Exigences du NEC : Sous Article 358 du NEC, Le câble EMT doit être mis à la terre et relié correctement pour garantir la sécurité. Il est préférable de l'utiliser en intérieur ou en extérieur avec une exposition minimale aux dommages physiques.
- Avantages : Plus léger et plus facile à installer que le béton prêt à l'emploi, il est également plus économique et convient à des environnements moins exigeants.
Les conduits en PVC sont largement utilisés pour les installations aériennes et souterraines en raison de leur résistance à la corrosion et de leur prix abordable. Annexe 40 est plus mince et est utilisé pour des applications à usage général, tandis que Annexe 80 Il est plus épais et offre une meilleure protection contre les dommages physiques, ce qui le rend idéal pour les zones à fort trafic à proximité des bornes de recharge pour véhicules électriques.
- Exigences du NEC : Article 352 du NEC décrit l'utilisation de systèmes de conduits en PVC. Ces conduits doivent être installés avec des raccords appropriés et soutenus à intervalles réguliers afin d'éviter tout affaissement ou mouvement. Le PVC Schedule 80 est requis pour les installations où le conduit est exposé à des risques de dommages, par exemple à proximité des bornes de recharge pour véhicules électriques situées sur les parkings ou les allées.
- Avantages : Résistant à la corrosion, léger et facile à installer. Convient aux installations souterraines et apparentes.
spécification | Annexe 40 | Annexe 80 |
Référence NEC | Article 352 du NEC | Article 352 du NEC |
Profondeur d'enfouissement minimale | 18 pouces | 18 pouces |
Applications | Souterrain ou exposé | Zones à fort trafic |
Résistance aux dommages physiques | Modéré | Haut |
Les conduits flexibles, tels que les conduits flexibles non métalliques étanches aux liquides (LFNC), sont souvent utilisés dans des zones où les conduits rigides ne sont pas pratiques, comme dans les espaces restreints ou les installations nécessitant des mouvements ou des vibrations fréquents.
- Exigences du NEC : Sous Article 356 du NEC, Le câble LFNC doit être supporté et installé de manière à éviter tout pliage ou dommage. Il est généralement réservé aux sections courtes nécessitant de la flexibilité.
- Avantages : Flexibilité, facilité d'installation et excellente protection contre l'humidité.
Le Code national de l'électricité (NEC) comprend des directives spécifiques relatives aux infrastructures de recharge pour véhicules électriques, principalement couvertes par l'article 625, qui régit l'installation des systèmes de transfert d'énergie pour véhicules électriques. La compréhension de ces exigences est essentielle pour garantir la sécurité et la conformité lors de l'installation d'une borne de recharge.
Circuits dédiés : Les bornes de recharge pour véhicules électriques doivent être raccordées à des circuits dédiés, distincts des autres appareils électriques du logement ou du bâtiment. Cela permet d'éviter les surcharges et de réduire le risque de déclenchement du disjoncteur.
Protection contre les surintensités : Une protection appropriée contre les surintensités doit être prévue pour les équipements de recharge des véhicules électriques, dimensionnée selon les spécifications du fabricant et les tableaux d'ampérage du NEC (tableau 310.16 du NEC).
Déconnexion signifie : Un dispositif de déconnexion de l'équipement de recharge pour véhicules électriques doit être installé à proximité de la borne de recharge. Cela permet au personnel de maintenance de mettre le système hors tension en toute sécurité si nécessaire.
L’article 625 fournit un ensemble complet de règles spécifiques aux systèmes de recharge pour véhicules électriques, comprenant les points clés suivants :
Circuits de dérivation : Tous les équipements de recharge pour véhicules électriques doivent être installés sur un circuit dédié, séparé des autres charges, afin d'éviter les interférences et les surcharges potentielles.
Notation: L'équipement doit être dimensionné pour les niveaux de tension et de courant prévus en fonctionnement normal. Pour les installations résidentielles, ces niveaux se situent généralement entre 120 V et 240 V, tandis que les installations commerciales ou de recharge rapide peuvent fonctionner à 480 V ou plus.
Méthodes de câblage : Le NEC exige l'utilisation de méthodes et de matériaux de câblage homologués, tels que ceux approuvés pour les emplacements humides, lorsque le conduit est installé sous terre ou à l'extérieur.
Protection contre les défauts à la terre : La protection contre les défauts à la terre est indispensable pour les systèmes de recharge des véhicules électriques afin de minimiser les risques d'électrocution. La protection par disjoncteur différentiel est particulièrement importante en extérieur ou en milieu humide.
Exigences en matière de ventilation : Si le système de recharge pour véhicules électriques est installé dans un endroit où la ventilation est limitée (comme un garage), une ventilation appropriée doit être prévue pour éviter l'accumulation de gaz inflammables, notamment dans les systèmes de recharge avec batterie de secours.
Un dimensionnement correct des conduits est essentiel pour garantir que les conducteurs électriques à l'intérieur du conduit disposent d'un espace suffisant pour la dissipation de la chaleur et la circulation de l'air. Le Code national de l'électricité (NEC) fournit des directives détaillées sur le calcul du taux de remplissage et de l'ampérage admissible des conduits.
- Détermination de la section des câbles en fonction de la demande en courant
La section des câbles est déterminée par leur ampérage admissible, c'est-à-dire l'intensité maximale qu'ils peuvent supporter en toute sécurité. Le Code national de l'électricité (NEC) fournit plusieurs tableaux permettant de déterminer la section appropriée des conducteurs en fonction de la charge prévue. Par exemple, une borne de recharge de niveau 2 pour véhicules électriques nécessite généralement 240 volts et 40 ampères, ce qui implique l'utilisation d'un câble en cuivre de section 6 AWG pour une capacité de transport de courant adéquate.
- Calculs de chute de tension
Les longs conduits peuvent entraîner des chutes de tension importantes, réduisant ainsi l'efficacité de la charge. Le NEC recommande de limiter la chute de tension à moins de 31 V (31 TPE) pour des performances optimales. Les installateurs doivent compenser les longues distances en augmentant la section des câbles ou en choisissant des conduits de plus grand diamètre. Afin de maintenir l'efficacité et d'éviter la surchauffe, le NEC recommande de limiter la chute de tension à 31 V (31 TPE) pour les circuits de dérivation. La chute de tension peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Pour un système monophasé : Chute de tension = (2 × Longueur × Courant × Résistivité) / 1000
Pour un système triphasé : Chute de tension = (1,73 × Longueur × Courant × Résistivité) / 1000
Si la chute de tension dépasse 3%, un conducteur plus gros peut être nécessaire pour réduire la résistance et améliorer les performances.
- Facteurs de déclassement pour les systèmes de conduits
Le Code national de l'électricité (NEC) limite le nombre de conducteurs pouvant être installés dans un même conduit. Un conduit trop rempli peut entraîner une surchauffe, réduisant ainsi l'ampérage admissible des conducteurs. Le tableau 310.15(B)(3)(a) du NEC fournit des coefficients de réduction d'ampérage pour différents taux de remplissage des conduits.
Nombre de conducteurs | Pourcentage des valeurs en Tableau 310.15(B)(16) À travers Tableau 310.15(B)(19) Ajusté en fonction de la température ambiante si nécessaire |
4-6 | 80 |
7-9 | 70 |
10-20 | 50 |
21-30 | 45 |
31-40 | 40 |
41 ans et plus | 35 |
Le respect des bonnes pratiques d'installation est essentiel pour garantir la sécurité et le bon fonctionnement du système de recharge pour véhicules électriques. Cela inclut le respect des normes NEC relatives au support, au cintrage et à l'espacement des conduits.
Pour les bornes de recharge extérieures pour véhicules électriques, les conduits sont souvent enterrés afin de les protéger des dommages physiques et des intempéries. L'article 300 du NEC fournit des indications détaillées sur les profondeurs d'enfouissement minimales requises pour différents types de conduits.
- Conduit métallique rigide (RMC) : Profondeur d'enfouissement minimale de 6 pouces pour les installations résidentielles et de 18 pouces pour les installations non résidentielles.
- Conduits en PVC : Profondeur d'enfouissement minimale de 18 pouces pour les installations résidentielles et de 24 pouces pour les installations non résidentielles.
- Tubes métalliques électriques (EMT) : Généralement utilisé pour les installations hors sol, comme sur les murs ou les plafonds. Le Code national de l'électricité (NEC) exige une profondeur d'enrobage minimale de 45,7 cm (18 pouces) pour les installations résidentielles et non résidentielles.
L'article 352.26 du NEC précise que les coudes des conduits en PVC ne doivent pas dépasser 360 degrés entre les points de traction afin de minimiser les contraintes sur les conducteurs. Pour les conduits RMC, voir l'article 344.24 ; pour les conduits EMT, voir l'article 358.24. Par ailleurs, le NEC définit les exigences relatives au support des conduits à intervalles réguliers.
Diamètre du conduit (pouces) | Espacement maximal entre les supports (pi) |
1/2 – 1 | 3 |
1-1/4 – 2 | 5 |
2-1/2 – 3 | 6 |
3-1/2 – 5 | 7 |
6 | 8 |
Diamètre du conduit (pouces) | Espacement maximal entre les supports (pi) |
1/2 – 3/4 | 10 |
1 | 12 |
1-1/4 – 1-1/2 | 14 |
2 – 2-1/2 | 16 |
3 et plus | 20 |
Pour les installations extérieures exposées à des variations de température extrêmes, des joints de dilatation doivent être installés afin de compenser la dilatation thermique et d'éviter d'endommager les conduits. L'article 352.44 du NEC (National Electrical Code) traite des exigences relatives aux joints de dilatation pour les systèmes de conduits en PVC.
La mise à la terre est un aspect essentiel de la conformité aux normes NEC pour les bornes de recharge de véhicules électriques, assurant un chemin sûr pour les courants de défaut et minimisant le risque de choc électrique.
Les systèmes de recharge pour véhicules électriques doivent être raccordés à un système de mise à la terre conformément à l'article 250 du NEC. Cela comprend la liaison de l'équipement au système de mise à la terre existant du bâtiment ou l'installation d'une nouvelle électrode de mise à la terre si nécessaire.
Pour prévenir les risques d'électrocution, des disjoncteurs différentiels (DDR) doivent être installés dans les zones exposées à l'eau ou à l'humidité, comme les bornes de recharge extérieures pour véhicules électriques. L'article 210.8 du Code national de l'électricité (NEC) définit les exigences relatives aux DDR et garantit la protection de toutes les prises alimentant les bornes de recharge.
Les conduits sont souvent exposés à des risques de dommages lors des travaux de construction, notamment lorsqu'ils sont installés dans des zones à fort trafic ou en souterrain. Les engins lourds, les chutes de débris ou une mauvaise manipulation peuvent provoquer des fissures ou des déformations dans les conduits, compromettant ainsi le câblage et engendrant des risques pour la sécurité.
Renforts et montage : Un bon étayage des conduits dans les zones vulnérables permet de réduire les risques de dommages. Utilisez des colliers et des supports de conduits conformes à l'article 344.30 du NEC pour garantir la fixation sécurisée des conduits et leur résistance aux chocs.
Revêtements de protection : Pour les installations souterraines, il est recommandé d'utiliser des manchons ou des protections pour les conduits afin de les prémunir contre les dommages potentiels causés par les travaux d'excavation ou le passage d'engins lourds. Pour les installations en surface, il convient d'installer des poteaux ou des barrières de protection afin de préserver les conduits exposés des chocs directs.
Il est essentiel de communiquer avec les autres corps de métier (p. ex., entreprises de terrassement, constructeurs) pendant les phases de construction afin de minimiser les risques pour les conduits installés. Assurez-vous que les zones balisées et les plans des réseaux de conduits souterrains soient accessibles afin de prévenir tout dommage accidentel.
Les bornes de recharge pour véhicules électriques gèrent d'importantes charges électriques, ce qui peut accroître les risques de surchauffe et d'incendie en l'absence de mesures de sécurité adéquates. Le choix de matériaux de gaine résistants au feu est donc essentiel pour garantir la sécurité globale de ces systèmes.
La résistance au feu des matériaux de conduits contribue à contenir les incendies et à empêcher leur propagation. Deux matériaux couramment utilisés qui répondent aux normes de sécurité incendie sont :
- PVC (polychlorure de vinyle) : Les conduits en PVC ne sont pas métalliques et offrent une excellente résistance à la corrosion, mais certaines variétés sont également résistantes au feu. Le PVC a une propriété d'auto-extinction, ce qui signifie qu'il cessera de brûler une fois la source de l'incendie éliminée. De plus, le PVC Schedule 80 offre une épaisseur supplémentaire pour une meilleure protection dans les environnements à haut risque.
- RMC (Conduit métallique rigide) : Les conduits RMC en acier galvanisé ou en aluminium offrent une protection robuste contre le feu et les dommages physiques. L'acier a un point de fusion plus élevé que les conduits non métalliques, ce qui le rend plus résistant au feu.
Les matériaux des conduits doivent répondre aux normes spécifiques des Underwriters Laboratories (UL) pour garantir la résistance au feu. Recherchez des conduits avec le Classification UL 94 et UL651, qui mesure l'inflammabilité des matières plastiques utilisées dans les composants des appareils et des dispositifs. Pour les conduits métalliques, les normes UL 6 et UL 514 traitent de la résistance au feu et de la sécurité générale.
Matériel | Résistance au feu | Article du NEC | Norme UL |
PVC (Numéro 40/80) | Auto-extinguible | Article 352 du NEC | UL 94, UL 651 |
RMC (Acier/Aluminium) | Point de fusion élevé | Article 344 du NEC | UL 6, UL 514 |
La chute de tension est un problème courant dans les grandes installations ou lorsque la borne de recharge est située loin du panneau électrique principal. Pour atténuer ce problème, les installateurs peuvent utiliser des câbles de plus gros calibre ou ajouter des bornes de recharge supplémentaires plus proches de la source d'alimentation.
Une autre erreur courante consiste à surcharger les conduits avec trop de conducteurs, ce qui entraîne une surchauffe. L'utilisation de conduits de plus grande taille ou de plusieurs longueurs de conduits peut atténuer ce problème et assurer une bonne dissipation de la chaleur.
Avec le développement rapide des technologies de véhicules électriques, il est important de concevoir des bornes de recharge en pensant à l'avenir. Cela peut inclure :
Capacité accrue : Installation de conduits et de câbles capables de gérer de futures mises à niveau, telles que des bornes de recharge supplémentaires ou des chargeurs plus rapides.
Systèmes de charge intelligents : Ces systèmes peuvent optimiser la consommation d’énergie en ajustant le tarif de charge en fonction de la demande du réseau, ce qui peut aider à éviter des frais de services publics coûteux.
Comment installer une borne de recharge pour véhicule électrique à domicile ?
L'installation d'une borne de recharge pour véhicule électrique à domicile, en particulier d'un chargeur de niveau 2, implique plusieurs étapes pour garantir une configuration sûre et efficace qui répond aux exigences du code électrique. Voici un guide étape par étape :
- Évaluer la capacité électrique :
La plupart des chargeurs de niveau 2 nécessitent un circuit dédié de 240 V, généralement entre 30 et 50 ampères. Vérifiez le panneau électrique de votre maison pour déterminer si la capacité est suffisante. Les maisons plus anciennes peuvent nécessiter une mise à niveau du panneau pour gérer la charge supplémentaire.
- Choisissez le bon emplacement :
Choisissez un emplacement proche de votre place de stationnement pour un accès facile, généralement dans un garage ou une allée. Assurez-vous que le câble de recharge peut atteindre confortablement votre véhicule électrique sans être étiré ou enroulé.
- Sélectionnez la borne de recharge :
Choisissez le type de chargeur. Un chargeur de niveau 2 fournira une charge plus rapide (ajoutant généralement 20 à 40 miles d'autonomie par heure), et de nombreux modèles sont équipés du Wi-Fi pour la surveillance à distance. Vérifiez que le chargeur est homologué UL et compatible avec votre modèle de véhicule électrique.
- Installation des conduits et du câblage :
Si les codes locaux l'exigent, faites passer le conduit du panneau électrique jusqu'à l'emplacement du chargeur. Un conduit en PVC ou un tube métallique électrique (EMT) peut protéger le câblage, en particulier dans les zones exposées ou extérieures.
Utilisez le calibre de fil approprié à l'ampérage du circuit, conformément au Code national de l'électricité (NEC). Pour un circuit de 40 ampères, un fil de cuivre de calibre 6 AWG est généralement utilisé.
- Installez le chargeur :
Montez le chargeur sur le mur en suivant les instructions du fabricant. Cela implique généralement de percer des avant-trous et de fixer le chargeur avec des vis et des chevilles murales.
Connectez les câbles à la borne de recharge. Il est généralement préférable de confier cette partie à un électricien agréé pour garantir que les connexions sont sûres et conformes aux exigences du code.
- Tester le système :
Après l'installation, testez la borne de recharge pour vous assurer qu'elle fonctionne correctement. Cela implique de connecter le véhicule électrique et de vérifier qu'il se charge sans problème ni indicateur de panne.
- Permis et inspections :
De nombreuses régions exigent des permis et des inspections pour les installations de bornes de recharge pour véhicules électriques afin de vérifier qu'elles sont conformes aux codes électriques locaux. Vérifiez auprès de votre municipalité locale et planifiez les inspections nécessaires après l'installation.
En suivant ces étapes, les propriétaires peuvent installer une borne de recharge sûre et fiable, conforme aux codes électriques.
Quels sont les défis liés à l'installation d'une borne de recharge pour véhicule électrique à domicile ?
- Capacité du tableau électrique :
L'un des plus grands défis consiste à déterminer si le panneau électrique de votre maison a une capacité suffisante pour accueillir un chargeur de véhicule électrique. Les maisons dotées de panneaux obsolètes ou sous-dimensionnés peuvent nécessiter des mises à niveau coûteuses, ce qui augmente le coût et le temps d'installation.
- Permis et inspections :
Les propriétaires doivent souvent obtenir des permis et planifier des inspections, qui peuvent varier selon la localité. Il peut être difficile et chronophage de s'y retrouver dans ces exigences, surtout si les inspecteurs locaux ont des exigences spécifiques pour les bornes de recharge pour véhicules électriques.
- Exigences en matière de câblage et de circuits :
L'installation d'un chargeur de véhicule électrique nécessite un circuit dédié, généralement de 240 V, avec l'ampérage approprié. Le choix du calibre de fil et du conduit appropriés est essentiel pour éviter la surchauffe, mais cela peut être difficile pour ceux qui ne connaissent pas les codes électriques.
- Choisir le bon emplacement de recharge :
Il peut être difficile de trouver un emplacement accessible, proche du parking et à l'abri des intempéries. Les installations extérieures, en particulier, nécessitent une protection contre les intempéries et éventuellement un conduit plus robuste pour protéger le câblage des facteurs environnementaux.
- Coûts d'installation :
Les coûts peuvent s'accumuler, en particulier si des améliorations importantes du système électrique sont nécessaires. Les électriciens facturent généralement un supplément pour l'installation de chargeurs de véhicules électriques, et les coûts supplémentaires pour les conduits, les couvercles de protection et les mises à niveau des prises peuvent augmenter la dépense totale.
- Considérations pour pérenniser l'activité :
Avec l'évolution de la technologie des véhicules électriques, certains propriétaires pourraient souhaiter préparer leur installation pour des chargeurs de plus grande capacité. Bien que bénéfique à long terme, cela augmente le coût initial et la complexité car cela peut nécessiter un câblage, des conduits et des panneaux plus gros.
Malgré ces défis, travailler avec un électricien agréé et planifier soigneusement l’installation peut aider à créer une configuration de charge pratique et efficace pour la recharge de véhicules électriques à domicile.
Conclusion
La compréhension et le respect du NEC sont essentiels pour l'installation en toute sécurité des bornes de recharge pour véhicules électriques. Les directives détaillées du code sur les types de conduits, les méthodes de câblage, la mise à la terre et la protection garantissent que les bornes de recharge sont non seulement efficaces, mais également sûres pour les utilisateurs et l'environnement. En respectant les exigences et les meilleures pratiques du NEC, les professionnels de l'électricité peuvent s'assurer que leurs installations de recharge pour véhicules électriques répondent aux besoins actuels tout en étant préparés pour l'avenir de la mobilité électrique.
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