Les symboles électriques et électrotechniques
Les symboles électriques servent à représenter ou expliquer les éléments réels d'une installation électrique.
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.
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).
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.
| Objet réel | Symbole | Désignation |
|---|---|---|
 |  | Sonnerie |
 |  | Avertisseur sonore |
 |  | Sifflet à commande électrique |
 |  | Haut-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.
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.
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.
| Symboles | Grandeurs | Unités | Symboles des unités |
|---|---|---|---|
| l | longueur | mètre | m |
| W | énergie ou travail | joule | J |
| P | puissance | watt | W |
| U | tension | volt | V |
| I | intensité du courant | ampère | A |
| R | résistance électrique | ohm | Ω |
| l | longueur d'onde | mètre | λ |
| l | circonférence | mètre | m |
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.
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.
| CEI | CENELEC | UTE | France | NF |
|---|---|---|---|---|
| 60617-2 | EN 60617-2 | NF EN 60617-2 | C 03-202 | NF C 03-202 |
| 60617-2 | EN 60617-11 | NF EN 60617-11 | C 03-211 | NF C 03-211 |
| UTE | NF | Qualification |
|---|---|---|
| NF EN 60617-1 | NF C 03-201 | Informations générales |
| NF EN 60617-2 | NF C 03-202 | Eléments de symbole |
| NF EN 60617-3 | NF C 03-203 | Conducteurs et dispositifs de liaison |
| NF EN 60617-4 | NF C 03-204 | Composants passifs |
| NF EN 60617-5 | NF C 03-205 | Semi-conducteurs et tubes électroniques |
| NF EN 60617-6 | NF C 03-206 | Production et conversion d'énergie électrique |
| NF EN 60617-7 | NF C 03-207 | Contact, boutons et dispositifs de protection |
| NF EN 60617-8 | NF C 03-208 | Instruments de mesure, voyants et signalisation |
| NF EN 60617-11 | NF C 03-211 | Symboles pour schémas d'installation et plans architecturaux |
| NF EN 60617-12 | NF C 03-212 | Opérateurs logiques binaires |
| NF EN 60617-13 | NF C 03-213 | Opérateurs 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.
| Puissance de n | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Module M en mm | Epaisseurmm = 0,1 * (1,414)n * M | |||||
| M = 2,5 | 0,25 | 0,35 | 0,5 | 0,7 | 1 | 1,5 |
| M = 3,5 | 0,35 | 0,5 | 0,7 | 1 | 1,5 | 2 |
| M = 5 | 0,5 | 0,7 | 1 | 1,5 | 2 | 3 |
| M = 7 | 0,7 | 1 | 1,5 | 2 | 3 | 4 |
| M = 10 | 1 | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 6 |
| M = 14 | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 |
| M = 20 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 12 |
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
| Symbole sur sa grille | Informations de traçage |
|---|---|
 | Contact 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. |
 | Contact à ouverture : le tracé oblique commence et finit sur un croisement de la grille. |
 | Commande par bouton poussoir à retour automatique : la liaison mécanique est en trait pointillé si la place le permet. |
 | bobine de relais |
 | Lampe diamètre 10 mm |
Exemple d'un schéma simple sur grille : commande d'une bobine par boutons poussoirs à impulsion et auto-maintient.
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….
| Symbole | Désignation | Symbole | Désignation |
|---|---|---|---|
 | Contact à fermeture (NO) |  | Contact à ouverture (NF) |
 | Bouton poussoir à contact NO |  | Bouton poussoir à contact NF |
 | Bouton tournant avec un contact NF |  | Contacts 2 directions et 3 positions fixes à bouton tournant |
 | Contact thermique NF (relais thermique) |  | Contact coup de poing à accrochage NF |
 | Contact NO retardé à la fermeture |  | Contact NF retardé à l'ouverture |
 | Interrupteur de position contact NO |  | Interrupteur 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.
| Symbole | Désignation | Symbole | Désignation |
|---|---|---|---|
 | Interrupteur |  | Interrupteur fusible |
 | Sectionneur |  | Sectionneur fusible |
 | Fusible |  | Fusible à percuteur |
 | Contacteur |  | Discontacteur |
 | Rupteur |  | Interrupteur sectionneur |
 | Disjoncteur |  | Disjoncteur différentiel |
Organes de commande de relais électromécaniques
| Symbole | Désignation |
|---|---|
 | Bobine de relai électromécanique (symbole général) |
 | Relai à un seul enroulement |
 | Relai à plusieurs enroulements (2 enroulements dans cet exemple) |
 | Relai à indication de la résistance ou de l'impédance |
 | Relai à action retardé (ou enclenchement retardé) |
 | Relai à relachement retardé |
 | Relai à verrouillage mécanique |
 | Relai thermique |
 | Relai 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).
| Symbole | Désignation |
|---|---|
 | Voltmètre |
 | Ampèremètre |
 | Wattmètre |
 | ohmmètre |
 | Fréquencemètre |
 | Tachymètre |
 | Compteur d'énergie active (wattheuremètre) |
 | Compteur 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.
| Symbole | Désignation |
|---|---|
 | Voyant lumineux symbole général |
 | Voyant lumineux clignotant |
 | Sirène |
 | Ronfleur |
Production, transformation et conversion de l'énergie électrique
Cette catégorie concerne les piles, accumulateurs, générateurs tournants, convertisseurs tournant ou statiques, autotransformateurs et moteurs.
| Symbole | Désignation |
|---|---|
 | Pile ou accumulateur (le grand trait indique le pôle +) |
  | Batterie de piles ou d'accumulateurs. On peut indiquer le nombre d'éléments, la tension et la nature des éléments |
 | Moteur |
 | Génératrice |
 | Moteur à courant continu |
 | Moteur à courant alternatif |
 | Moteur à courant alternatif triphasé à rotor en court-circuit |
 | Transformateur monophasé, ou à deux enroulements, (symbole général) |
 | Transformateur triphasé, triangle/étoile |
 | Autotransformateur |
Composants passifs
| Symbole | Désignation |
|---|---|
 | Résistance |
 | Résistance chauffante |
 | Condensateur |
 | Bobine d'Inductance |
 | Bobine à noyau |