Les symboles électriques et électrotechniques

Le mot « symbole » est issu du grec ancien sumbolon, qui est dérivé du verbe sumbalein : (de syn- qui veut dire "avec", et de -ballein qui équivaut à "jeter") signifiant « mettre ensemble », « joindre », « comparer », « échanger », « se rencontrer », « expliquer ». En France, c'est en 1380 que le terme symbole a été attesté et donc adopté comme faisant partie du vocabulaire français.
Dans le cas qui nous intéresse ici, les symboles électriques servent à représenter, donc à expliquer, les éléments réels d'une installation électrique.


Les symboles électriques ; le bouton poussoir à fermeture, norme CEI

Que représente un symbole

Un symbole peut représenter une idée ou un objet réel. La représentation symbolique est très utilisée car, comme il s'agit d'un dessin, cette forme de représentation est souvent plus facile à mémoriser (à la manière d'un logo qui donne une identité visuelle). N'importe qui peut tracer facilement des symboles sur le sable, du papier ou un tableau blanc.

Constitution d'un symbole

S'agissant de graphisme, il est naturel qu'un symbole soit constitué de lignes, de figures géométriques simples mais, aussi de lettres de l'alphabet latin ou grec.
>Les lignes peuvent être continues, interrompues, droites ou courbes. Les formes géométriques sont fermées. Ce sont des rectangles, carrés, cercles, triangles et ils peuvent être vides, pleins ou hachurés.
Le point grossi est aussi très souvent utilisé (pour représenter des jonctions par exemple).
Exemples de formes géométriques pour les symboles électriques

Un dessin pour illustrer un objet réel

Un assemblage de lignes et de formes géométriques est très souvent utilisé pour représenter au mieux un objet réel. C'est le cas de la sonnerie ou de l'avertisseur sonore voir celle du haut-parleur en électronique.

Tableau d'objets réels et leurs symboles
Objet réelSymboleDésignation
Une sonnerie à électro-aimantLe symbole d'une sonnerie électriqueSonnerie
Un avertisseur sonore électriqueLe symbole de l'avertisseur sonoreAvertisseur sonore
Un siffletLe symbole du sifflet à commande électriqueSifflet à commande électrique
Un haut-parleur à membrane en papierLe symbole du haut-parleurHaut-parleur

Variation autour d'un symbole

Exemple : le point lumineux comme dispositif d'éclairage ou de signalisation.
Le symbole du point lumineux utilisé sur les schémas architecturaux (installation électrique des bâtiments) est une croix constituée de deux portions de ligne droite, en trait d'épaisseur moyenne, qui se croisent par leur milieu à 90 degrés.
Symbole du point lumineux dans un schéma architectural
Le point lumineux représente seulement un point de connexion pour un appareil électrique diffusant de la lumière. Si l'on veut préciser le type d'appareil utilisé, il faudra alors compléter le symbole d'origine par des formes géométriques, des lettres ou des chiffres.

Le point lumineux inclus dans un cercle se transformera en lampe d'éclairage.
Si nous hachurons ou remplissons deux secteurs opposés, le symbole sera celui du voyant pour une signalisation lumineuse.
Variation autour du symbole du point lumineux

Les lettres sont aussi des symboles

Quand vous écrivez la formule de la puissance électrique, vous utilisez des lettres symboliques pour désigner une grandeur physique (P pour la puissance, U pour la tension et I pour le courant).

De la même façon vous utilisez aussi des lettres comme symbole pour désigner les unités des mesures relevées pour votre calcul. L'intensité du courant (I) s'exprime en ampère et son symbole textuel est A.
La tension ou différence de potentiel (U) s'exprime en volt et son symbole textuel est V.
La puissance (P) s'exprime en watt et son symbole littéral est W.

Remarques :
il est impératif de respecter la notation minuscule/majuscule ; v est la vitesse en m/s et V représente des volts.
L'écriture des symboles représentants des lettres, utilise des règles précises qui spécifient que les symboles de grandeurs physiques sont écrits en ital et ceux des unités en droit.
Un symbole de grandeur ou d'unité ne doit pas être confondu avec une abréviation ou un sigle.

Tableau de quelques unités S.I.
SymbolesGrandeursUnitésSymboles
des unités
llongueurmètrem
Wénergie ou travailjouleJ
PpuissancewattW
UtensionvoltV
Iintensité du courantampèreA
Rrésistance électriqueohmΩ
llongueur d'ondemètreλ
lcirconférencemètrem

Voir le tableau complet des symboles et unités SI

Remarque : la longueur, la circonférence et la longueur d'onde sont des grandeurs de même nature ; leurs unités SI de mesure est le mètre. Pourtant, elles ne représentent pas la même réalité physique.

Normalisation

Chacun est libre d'inventer ses propres symboles, il n'y a donc pas de restriction d'utilisation mais simplement des normes, des standards et ce pour chaque pays et/ou corporation professionnelle.
Il arrive que certains symboles se ressemblent mais ne signifient pas la même chose car ils ont été élaborés par des pays ou organismes différents.
Nous observerons facilement que le symbole du condensateur pour les électriciens ressemble au contact normalement ouvert du langage de programmation des automaticiens, mais aussi au contact à fermeture d'un contacteur aux normes américaines IEEE.
Symbole européen du condensateur et du contact américain
Il conviendra alors de spécifier avec quelle norme nous travaillons, lors de la représentation d'un schéma électrique.

Si nous sommes à l'initiative de nos propres symboles, il faudra alors avoir un document qui donne la signification de ceux-ci ; cela peut être une sorte de légende comme sur les cartes routières ou un tableau de correspondance entre le graphisme de l'objet qu'il représente et sa description fonctionnelle dans l'utilisation finale réelle. L'échange d'informations techniques risquera seulement d'être plus difficile si le destinataire n'est pas de votre milieu professionnel ou s'il est lié à une charte qualité concernant ses documentations (certification ISO par exemple).

Rappels concernant les schémas

La norme NF C 15-100 qui s'applique aux travaux d'installation basse tension : « L'installation électrique doit faire l'objet d'un schéma… ».

Le décret du 14 novembre 1988 (extraits de l'article 55) :
« Les chefs d'établissement doivent tenir à la disposition de l'Inspecteur du Travail un dossier comportant :

  • Un plan schématique indiquant la situation des locaux ou emplacements de travail soumis par le présent décret à des prescriptions spéciales,
  • Le plan des canalisations électriques enterrées prescrit par le III de l'article 19. »

Le décret du 31 octobre 1973 applicable aux établissements recevant du public :
« Des plans doivent comporter les tracés schématiques des organes généraux de protection et de distribution d'électricité haute et basse tension. Lesdits plans, tracés divers et leur présentation doivent être conformes aux normes en vigueur ».

Sources : [legifrance.gouv.fr]

Pourquoi faire une norme ?

Dans le domaine du schéma électrotechnique, une norme établie un standard servant de référence sur la façon de représenter un objet ou une fonction par un symbole.
Elle est ratifiée et à ce titre c'est un document légal comme un texte de loi.
Elle est utilisée par les professionnels ou par les utilisateurs d'un pays ou ensemble d'états.

La normalisation des symboles sert surtout à faciliter les échanges de documents entre professionnels ou entre un fournisseur d'un service (ou d'un bien) et un client (consommateur).
Il conviendra de préciser, si nécessaire, le nom ou numéro identifiant la norme utilisée pour la production du document technique.

Organismes de standardisation et de normalisation

L'électricien, l'électrotechnicien, l'automaticien et l'électronicien travaillent toujours avec des normes pour les réalistions techniques et pour la production de documents (notices, schémas, plans architecturaux, listing de programme). Les noms des organismes référents les plus souvent utilisés sont les suivants :

  • La CEI : Commission Electrotechnique Internationale,
  • Le CENELEC : Comité Européen de Normalisation Electrotechnique,
  • L'UTE, Union Technique de l'Electricité, est à l'origine de la norme NF C 15-100,
  • L'ISO : Organisation Internationale de Normalisation
  • L'ANSI : American National Standards Institute. Nous lui devons l'ASCII et la normalisation du langage C.
  • L'IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers. Voir par exemple, le câble GPIB conforme à la norme IEEE488

Normes internationales

La (CEI) publie des normes internationales des domaines de l'électricité et de l'électronique.

Normes européennes

Le CENELEC est une organisation européenne de normalisation qui adopte généralement les normes de la CEI en tant que normes européennes. Il concentre l'essentiel de ses travaux sur deux principaux produits : la norme européenne (EN) et le document d'harmonisation (HD). Ces deux documents sont appelés communément « normes » et doivent être mises en oeuvre dans tous les pays membres du CENELEC en retirant toutes normes contradictoires.

Normes françaises

l'UTE publie les normes et documents normatifs français du secteur électrotechnique.
L'UTE, membre de l'IEC et du CENELEC, organise et participe à l'élaboration des normes françaises, européennes et internationales sous le nom AFNOR.

L'AFNOR est un organisme de certification française dont la marque NF est placée sous sa responsabilité

Sources : CEI [www.iec.ch], CENELEC [www.cenelec.eu], UTE [www.ute-fr.com]

Normes pour les symboles électriques et électroniques

En 2014, en France, nous utilisons les normes de la série NF C 03-201 NF C 03-211. Celles-ci concernent les symboles d'appareillage électrique et les dispositifs de protection. Ces symboles ont été adoptés sur le plan international et repris par l'Union Technique de l'Electricité (UTE).
Ces symboles sont pour la plupart présents dans la base de données gérée par la CEI et donc normalisés.

Tableau d'exemples de correspondance de normes
CEICENELECUTEFranceNF
60617-2EN 60617-2NF EN 60617-2C 03-202NF C 03-202
60617-2EN 60617-11NF EN 60617-11C 03-211NF C 03-211
Tableau de normes pour la schématique
UTENFQualification
NF EN 60617-1NF C 03-201Informations générales
NF EN 60617-2NF C 03-202Eléments de symbole
NF EN 60617-3NF C 03-203Conducteurs et
dispositifs de liaison
NF EN 60617-4NF C 03-204Composants passifs
NF EN 60617-5NF C 03-205Semi-conducteurs et
tubes électroniques
NF EN 60617-6NF C 03-206Production et conversion
d'énergie électrique
NF EN 60617-7NF C 03-207Contact, boutons et
dispositifs de protection
NF EN 60617-8NF C 03-208Instruments de mesure,
voyants et signalisation
NF EN 60617-11NF C 03-211Symboles pour schémas d'installation
et plans architecturaux
NF EN 60617-12NF C 03-212Opérateurs logiques binaires
NF EN 60617-13NF C 03-213Opérateurs analogiques

Le traçage des symboles

Nous partons du principe que le traçage se fait sur une feuille normalisée au format A3. Toutes les dimensions indiquées par la suite ne seront valides que pour ce format d'impression.

Notion de module M

L'unité M est utilisée pour accorder entre eux, la taille des symboles et tous les autres éléments constituant le schéma.
Selon la norme IEC 81714-2, ce module peut prendre les valeurs suivantes : 2,5 mm, 3,5 mm, 5, 7, 10, 14 et 20 mm [M+1 = arrondi de (M*racine de 2)].
Le traçage sur feuille A3 nous engage à utiliser une valeur de module de 2,5 mm.

La grille

Elle sert à «fixer» les objets sur la feuille. Cette grille aura un espacement de 1 M soit 2,5mm ; elle vous sert de guide pour tracer des lignes mais aussi pour placer les symboles de façon à les aligner entre eux, tout en respectant les proportions de représentation.

Si vous utilisez une CAO, la grille s'affiche en fond d'écran sur votre espace de travail.
Pour un traçage sur papier calque, il faudra d'abord imprimer un tracé représentant des carreaux carrés de 2,5 mm de côté. Il suffit ensuite d'intercaler cet imprimé en entre votre support (planche à dessin, table…) et le calque.

Epaisseur de trait

Il conviendra d'utiliser des épaisseurs de trait à l'échelle de ce que l'on veut représenter.
L'épaisseur des traits est aussi définie par le module M. Les tailles disponibles sont déterminées par la formule suivante :

Epaisseur = 0,1 * (racine carrée de 2)n * M
avec n = 0, 1, 2, 3…

Exemple pour un module M = 2,5 mm :
si n vaut 0 nous obtenons : 0,1 * 1,4140 * 2,5 = 0,1 * 1 * 2,5 = 0,25 mm. C'est donc l'épaisseur la plus fine que nous devons utiliser pour tracer nos schémas.
Les autres valeurs, pour chaque module déjà cités, sont données dans le tableau suivant.

Tableau des épaisseurs de traits en mm
Puissance de n012345
Module M en mmEpaisseurmm = 0,1 * (1,414)n * M
M = 2,50,250,350,50,711,5
M = 3,50,350,50,711,52
M = 50,50,711,523
M = 70,711,5234
M = 1011,52346
M = 141,523468
M = 202346812

Règle 1 : différentes largeurs de traits peuvent être utilisées si elles sont en rapport avec le module (épaisseur = 0,1 * (1,414)n * M.

Dimension

Il doit exister une proportionnalité entre l'épaisseur des tracés, leur longueur, la dimension de la figure et les espaces.
Si vous dessinez une lampe : un diamètre de 10 mm en trait 0,5 mm sur une page A3, suffira pour être vu à une distance de 60 cm (pour une vision normale ou corrigée à 10/10).
Si le même schéma doit être utilisé et vu à une distance de 2,40 mètres le symbole devra faire au minimum 2,8 cm de diamètre avec un trait de 1,5 mm en utilisant une feuille au format A0.

La vitesse de lecture et le temps de reconnaissance : ce sont des facteurs importants pour un panneau signalétique affichant, par exemple, le symbole du danger d'électrocution. Il ne vous viendrait pas à l'idée de faire un panneau gros comme une pièce de monnaie !
Il faut des dimensions de traçage assez importantes pour qu'elles soient lues rapidement par un cariste qui circule dans une centrale électrique.

Règle 2 : les dimensions des symboles ne sont pas figées mais adaptées à leur utilisation.

Orientation

Les conducteurs électriques sont représentés par une ligne continue horizontale ou verticale.
D'une manière générale l'orientation d'un symbole est verticale comme indiqué dans la norme 61617.
Il peut être pivoté de 90°, dans le sens antihoraire, par rapport à la position de référence.
La symétrie est parfois utilisée pour des commodités de représentation (raisons esthétiques ou par manque de place) ; nous pouvons remarquer ce genre d'adaptation dans le dessin imprimé d'un appareillage électrique.

Règle 3 : sauf rares exceptions, les symboles peuvent être reportés par rotation ou par symétrie.

Etudes de quelques symboles

Pour apprendre, reconnaître et utiliser les symboles, il est facile de consulter les documents (catalogues papier ou site web) fournis librement par les fabricants ou constructeurs de matériel électrique.
Attention : prenez le soin de consulter des sources françaises ou européennes pour être sûr qu'ils utilisent les normes applicables en France.

Nous allons ici analyser quelques symboles trouvés sur des documents en libre accès mais interdit à la reproduction intégrale.
Il est donc facile d'expliquer la constitution de quelques-uns et par déduction il est alors possible de reconstituer tous les autres.

Une autre méthode consiste à étudier un schéma complet et ses fonctions électriques réalisées. Par ce cheminement nous identifions non seulement les symboles mais nous en déduisons aussi le fonctionnement.

Quelques règles simples de traçage

  • Nous travaillons avec une grille de module M = 2,5 mm.
  • Nous traçons des segments de droite sur les lignes de cette grille.
  • Le début et la fin d'un trait se fait souvent sur un croisement de grille (également les diagonales).
  • Pour un cercle, nous faisons correspondre le diamètre avec un multiple de M.
  • Les bords du cercle sont positionnés sur un trait de grille.
  • Le centre d'un cercle peut correspondre au centre d'une maille ou d'un croisement de grille

Une règle est parfois inapplicable à cause de la complexité ou spécificité du symbole (lignes obliques, courbe de portion de cercle…).
Dans ce cas, il faut que la partie principale du symbole ou ses points de connexion soient accrochés correctement à la grille, quitte à adapter la taille du symbole.

Procédures simples de traçage

Tableau de symboles sur une grille M = 2,5 mm
Symbole sur sa grilleInformations de traçage
Tracé du contact à fermetureContact à fermeture : les traits représentants les connexions font 1 à 2 modules de longueur, l'espace entre ces deux connexions est de 10 mm (soit 4 modules). D'une façon générale, tous les segments et les espaces sont dimensionnés en "modules".
Tracé du contact à ouvertureContact à ouverture : le tracé oblique commence et finit sur un croisement de la grille.
Tracé de la commande par poussoirCommande par bouton poussoir à retour automatique : la liaison mécanique est en trait pointillé si la place le permet.
Tracé de la bobine de relaisbobine de relais
Tracé de la lampeLampe diamètre 10 mm

Exemple d'un schéma simple sur grille : commande d'une bobine par boutons poussoirs à impulsion et auto-maintient.
Un schéma électrique simple sur sa grille

Tableaux de symboles normalisés

Contact d'usage général et de circuit de commande

La représentations des symboles est faite de manière à ce que le déplacement de l'élément mobile se fasse de guauche à droite ou de bas en haut :
premièrement lors de la fermeture du circuit principal pour les appareils tels queles interrupteurs, sectionneurs, disjoncteurs…,
deuxièmement quand l'appareil passe de la position de repos à la position de travail pour les contacteurs, rupteurs,relais électromécaniques tout ou rien….

Tableau de symboles selon NF EN 60617-7
SymboleDésignationSymboleDésignation
Symbole du contact à fermetureContact à fermeture (NO)Symbole du contact à ouvertureContact à ouverture (NF)
Symbole du bouton poussoir avec contact à fermeture NOBouton poussoir à contact NOSymbole du bouton poussoir avec contact à ouverture NFBouton poussoir à contact NF
Symbole du bouton tournant à un contact NFBouton tournant avec un contact NFSymbole contact à deux directions et trois positions fixesContacts 2 directions et 3 positions fixes à bouton tournant
Symbole du contact thermique NFContact thermique NF
(relais thermique)
Symbole du contact coup de poing à accrochage NFContact coup de poing à accrochage NF
Symbole du contact NO retardé à la fermetureContact NO
retardé à la fermeture
Symbole du contact NF retardé à l'ouvertureContact NF
retardé à l'ouverture
Symbole contact NO d'un interrupteur de positionInterrupteur de position
contact NO
Symbole contact NF d'un interrupteur de positionInterrupteur de position
contact NF

Contact de coupure et des circuits de puissance

Remarques : les cercles représentants des contacts ou des points d'articulation peuvent être supprmés pour l'ensemble d'un schéma si la clarté du dessin n'en souffre pas.

Tableau de symboles selon NF EN 60617-7
SymboleDésignationSymboleDésignation
Symbole de l'interrupteurInterrupteurSymbole de l'interrupteur fusibleInterrupteur fusible
Symbole du SectionneurSectionneurSymbole du sectionneur fusibleSectionneur fusible
Symbole du fusibleFusibleSymbole du fusible à percuteurFusible à percuteur
Symbole du contacteurContacteurSymbole du discontacteurDiscontacteur
Symbole du rupteurRupteurSymbole de l'interrupteur sectionneurInterrupteur sectionneur
Symbole du disjoncteurDisjoncteurSymbole du disjoncteur différentielDisjoncteur différentiel

Organes de commande de relais électromécaniques

Tableau de symboles selon NF EN 60617-7
SymboleDésignation
Symbole général de la bobine de relaiBobine de relai électromécanique
(symbole général)
Symbole relai à un seul enroulementRelai à un seul enroulement
Symbole relai à plusieurs enroulementsRelai à plusieurs enroulements
(2 enroulements dans cet exemple)
Symbole relais à indication de resistanceRelai à indication de la résistance
ou de l'impédance
Symbole du relai à l'enclenchement retardéRelai à action retardé
(ou enclenchement retardé)
Symbole du relai retardé au relachementRelai à relachement retardé
Symbole relai à verrouillage mécaniqueRelai à verrouillage mécanique
Symbole du relai thermiqueRelai thermique
Symbole du relai magnétiqueRelai magnétique

Instruments de mesure et compteurs

Le symbole d'un appareil de mesure est constitué d'un symbole général (enceinte) et complété par un symbole litéral placé à l'intérieur.
Le symbole général est représenté par :

  • Un cercle pour les appareils de mesure indicateurs,
  • un rectangle pour les appareils de mesure enregistreur,
  • un rectangle surmonté d'un rectangle de faible hauteur pour les appareils intégrateurs ou compteurs.

En plus du symbole litéral qui est celui de l'unité correspondant à la grandeur mesurée, il est possible d'indiquer la nature du courant (alternatif ou continu) et le type de système de distribution (monophasé,triphasé).

Tableau de symboles selon NF EN 60617-8
SymboleDésignation
Symbole du voltmètreVoltmètre
Symbole du ampèremètreAmpèremètre
Symbole du wattmètreWattmètre
Symbole de l'ohmmètreohmmètre
Symbole du fréquencemètreFréquencemètre
Symbole du tachymètreTachymètre
Symbole compteur énergie activeCompteur d'énergie active
(wattheuremètre)
Symbole compteur énergie reactiveCompteur d'énergie reactive
(varheuremètre)

Voyants et signalisation

Voir aussi le tableau en début de page pour la sonnerie, le sifflet, l'avertisseur sonore et le haut-parleur.

Tableau de symboles selon NF EN 60617-8
SymboleDésignation
Symbole du voyant lumineuxVoyant lumineux
symbole général
Symbole du voyant lumineux clignotantVoyant lumineux clignotant
Symbole de la sirèneSirène
Symbole du ronfleurRonfleur

Production, transformation et conversion de l'énergie électrique

Cette catégorie concerne les piles, accumulateurs, générateurs tournants, convertisseurs tournant ou statiques, autotransformateurs et moteurs.

Tableau de symboles selon NF EN 60617-6
SymboleDésignation
Symbole de la pilePile ou accumulateur
(le grand trait indique le pôle +)
Symbole de la baterie
Forme 2 du symbole de la baterie
Batterie de piles ou d'accumulateurs.
On peut indiquer le nombre d'éléments,
la tension et la nature des éléments
Symbole du moteurMoteur
Symbole de la génératriceGénératrice
Symbole du moteur à courant continuMoteur à courant continu
Symbole du moteur à courant alternatifMoteur à courant alternatif
Symbole du moteur à courant alternatif triphaséMoteur à courant alternatif
triphasé à rotor en court-circuit
Symbole du transformateur monophaséTransformateur monophasé,
ou à deux enroulements,
(symbole général)
Symbole du transformateur triphaséTransformateur triphasé,
triangle/étoile
Symbole autotransformateurAutotransformateur

Composants passifs

Tableau de symboles selon NF EN 60617-4
SymboleDésignation
Symbole de la résistance électriqueRésistance
Symbole de la résistance chauffanteRésistance chauffante
Symbole du CondensateurCondensateur
Symbole de la bobine d'inductanceBobine d'Inductance
Symbole de la bobine à noyauBobine à noyau

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