Tout savoir sur les Notions électriques
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On vous rappelle.
Qu'est-ce que le branchement électrique en série et en parallèle ?
Il existe deux raccordements incontournables en électricité : le branchement en série et le branchement en parallèle. Chaque méthode a un impact sur la façon dont le courant circule dans le circuit et sur le fonctionnement des appareils qui y sont connectés.
Un circuit électrique est généralement composé des éléments suivants :
- Une source de courant ou générateur (batterie, pile, etc.).
- Un ou plusieurs composants électriques tels que des ampoules, des résistances, des moteurs.
- Des fils conducteurs reliant les différents composants.
Branchement en série : Lorsque deux ou plusieurs composants sont traversés successivement par le même courant provenant du générateur, on dit qu'ils sont branchés en série. La résistance totale est la somme de toutes les résistances.
R totale = R1 + R2
L'intensité est la même dans tout le circuit, mais la tension aux bornes de chaque composant peut varier. Si une ampoule est débranchée, toutes les autres s'éteindront.
Branchement en parallèle : Dans un branchement en parallèle, les composants sont connectés en dérivation sur les fils provenant du générateur. La tension est la même aux bornes de chaque composant. L'intensité totale est la somme des intensités traversant chaque composant.
I totale = I1 + I2
La résistance totale en parallèle est inférieure à la plus petite des résistances individuelles.
Exemple de calcul de résistance en parallèle : Si R1 = 23 Ohm et R2 = 11 Ohm, alors R totale = 7,44 Ohm.
Qu'est-ce que le fonctionnement des relais temporisés ?
Un relais temporisé est un dispositif électromécanique ou électronique qui permet de retarder l'activation ou la désactivation d'un appareil ou d'un système électrique. Le rôle principal de ce relais est de contrôler la synchronisation et l'automatisation des processus de divers équipements électriques en fonction des besoins. Il existe deux types principaux de relais temporisés : les électromécaniques généralement monofonction et les électroniques offrant des fonctionnalités avancées.
Dans l'industrie, les temporisations sont utilisées pour retarder le démarrage des moteurs afin de planifier les étapes de production ou pour réduire la consommation d'énergie. Les relais temporisés sont également utilisés dans les systèmes domotiques pour automatiser des fonctions telles que l'arrosage des jardins ou l'ouverture des volets roulants, offrant ainsi un confort accru et une meilleure gestion de l'énergie.
Dans les systèmes de contrôle d'éclairage, les relais temporisés peuvent retarder l'extinction ou l'allumage des lampes pour l'éclairage extérieur ou les cages d'escalier. Certains relais fonctionnent de manière cyclique, alternant entre la mise sous tension et hors tension à intervalles réguliers avec des durées spécifiques pour chaque phase du cycle.
Le fonctionnement d'un relais temporisé électromécanique implique l'application d'une tension sur une bobine de contacteur lors de la réception d'un signal d'activation. Une temporisation embrochable est alors actionnée en même temps que le contacteur, permettant de contrôler le passage du courant électrique. Une fois le contacteur désactivé, le relais revient à son état initial en attente d'un nouveau signal.
Il existe différents types de fonctions de temporisation, tels que la mise sous tension, la coupure, et la temporisation cyclique. Les relais temporisés électroniques, plus polyvalents, utilisent des composants semi-conducteurs pour offrir des fonctions spécifiques. Certains modèles sont programmables et offrent des fonctionnalités avancées de communication réseau, facilitant leur contrôle à distance et leur intégration dans des systèmes de contrôle complexes tels que les automates programmables.
Qu'est-ce que le disjoncteur magnétothermique ?
Un disjoncteur magnétothermique est un dispositif de protection électrique. Sa fonction principale est de protéger un circuit électrique contre les surcharges et les courts-circuits, là où des appareils électriques sont connectés. En d'autres termes, il agit comme l'interrupteur de sécurité du circuit.
Il s'agit généralement du disjoncteur divisionnaire trouvé dans les tableaux électriques domestiques ainsi que dans les armoires électriques industrielles.
Ce dispositif de protection est composé de deux systèmes de déclenchement principaux : thermique pour les surcharges et magnétique pour les courts-circuits. Le déclencheur thermique réagit face à une surintensité causée par une surcharge, tandis que le déclencheur magnétique intervient en cas de court-circuit, coupant le circuit de manière instantanée.
Un disjoncteur est constitué de plusieurs composants essentiels, tels que des bornes de raccordement, une bobine, un bimétal, une chambre d'extinction d'arc, et un levier de manœuvre. Le calibre d'un disjoncteur, exprimé en Ampère, représente la limite maximale à ne pas dépasser pour assurer la protection du circuit.
Il est important de noter que la température ambiante et l'altitude peuvent influencer le bon fonctionnement d'un disjoncteur. De plus, le choix de la courbe de déclenchement du disjoncteur (B, C, ou D) dépend du type d'installation électrique et des appareils connectés.
Les disjoncteurs doivent répondre à des normes et réglementations spécifiques pour garantir la sécurité des installations électriques. Ces normes (comme NF C 15-100 en France et IEC 60898 au niveau international) définissent les exigences et les performances des disjoncteurs pour assurer leur fiabilité et leur efficacité.
Qu'est-ce que l'effet Joule ?
Si de nombreux phénomènes physiques nous entourent au quotidien, l'effet Joule est l'un d'entre eux que vous utilisez probablement plusieurs fois par jour sans même le savoir. Découvert en 1840 par le physicien anglais James Prescott Joule, cet effet se manifeste par la production de chaleur lorsqu'un courant électrique traverse un matériau conducteur présentant une résistance au passage du courant. Bien que cette découverte n'ait pas suscité immédiatement l'intérêt de la Royal Society à l'époque, elle relie l'énergie électrique à l'énergie thermique, ce qui a considérablement impacté notre mode de vie.
L'effet Joule se réfère au phénomène physique transformant l'énergie électrique en énergie thermique. Lorsqu'un matériau est parcouru par un courant électrique, il a tendance à se réchauffer naturellement, c'est ce qu'on appelle l'effet Joule. Ce phénomène repose sur les mouvements des électrons au sein du matériau, entraînant des chocs et des frottements entre les électrons et les atomes du matériau, ce qui génère de la chaleur.
Pour calculer l'énergie dissipée par effet Joule, on doit d'abord déterminer la puissance dégagée, qui peut être obtenue de différentes manières en fonction des données disponibles. L'énergie dissipée (exprimée en Joules) peut ensuite être calculée en multipliant la puissance par le temps.
L'effet Joule trouve de nombreuses applications concrètes dans notre quotidien, notamment dans les appareils électriques chauffants tels que les plaques de cuisson, les bouilloires, les fers à repasser, etc. Il est également essentiel pour la sécurité électrique, comme avec les fusibles qui protègent les lignes électriques. Cependant, l'effet Joule peut également présenter des inconvénients tels que la perte d'énergie, les risques d'incendie et la nécessité de trouver des alternatives plus économes en énergie, comme les ampoules LED.
Enfin, bien que l'effet Joule soit largement utilisé, des recherches actuelles se concentrent sur les matériaux supraconducteurs qui pourraient permettre de conduire l'électricité sans perte. Cela s'inscrit dans une perspective de transition énergétique pour réduire la consommation d'énergie liée à cet effet physique.
Qu'est-ce que l'indice de protection (IP) ?
Un matériel électrique doit remplir sa fonction conçue tout en assurant la sécurité et la protection des personnes. Il est crucial qu'un appareil électrique soit protégé contre les agressions externes telles que la pénétration de corps solides (comme la poussière) et liquides (eau).
Pour établir les niveaux de protection des matériels électriques, on utilise un code normalisé appelé classe IP « International Protection ». Ce système de codification provient de la Commission Électrotechnique Internationale.
Les constructeurs et fabricants garantissent cette norme, mais il revient à l'installateur de maintenir le degré de protection selon la norme NF EN 60529.
Cette réglementation influence la conception de divers matériels électriques comme les moteurs, les armoires électriques et les interrupteurs. Les concepteurs, fabricants et bureaux d'études doivent fournir un effort important pour se conformer à ces normes.
La classification IP consiste en deux chiffres : le premier indique le degré de protection contre les corps solides (de 0 à 6) et le second indique le niveau de protection contre les liquides (de 0 à 9). Un niveau de protection plus élevé est indiqué par des chiffres plus élevés dans la classification IP.
Pour les niveaux de protection spécifiques, les indices IP indiquent la protection contre les solides et les liquides, tandis que l'indice IK concerne la résistance aux impacts mécaniques externes exprimés en joules.
Par exemple, un interrupteur classé IP65 et IK09 est un appareil qui ne laisse pas entrer de poussière, est protégé contre les projections d'eau de toutes directions par un jet de 12,5 litres par minute et résiste à un impact de 20 joules, équivalent à une masse de 5 kg tombant d'une hauteur de 20 cm.
Qu'est-ce que le relais électromécanique et le relais statique ?
Un relais électromécanique, inventé par le scientifique américain Samuel F.B. Morse vers 1837, permet de contrôler un circuit électrique en commutant des contacts. Il est généralement utilisé pour la signalisation ou la commande d'organes divers, avec une capacité maximale de 8 Ampères. Pour des puissances plus élevées telles que des moteurs ou des résistances, on préfère utiliser des contacteurs.
Le relais se compose de deux parties distinctes : la partie commande et la partie contact. La partie commande est munie d'un bobinage alimenté qui crée un champ électromagnétique, activant ainsi des contacts mécaniques. Une fois la bobine désactivée, les contacts reviennent à leur position initiale grâce à un ressort de rappel.
Il existe également des relais bistables dont les contacts restent dans leur position même après avoir coupé l'alimentation. Ils nécessitent une nouvelle impulsion pour rétablir leur position initiale. Ce type de relais est largement utilisé dans l'automatisation industrielle.
D'autre part, un relais statique est un dispositif électronique sans pièces mobiles, utilisé pour commuter des récepteurs monophasés ou triphasés tels que des moteurs ou des résistances. Contrairement au relais électromécanique, il utilise des composants électroniques pour effectuer la commutation.
Les avantages des relais statiques incluent une durée de vie prolongée, l'absence de pièces mécaniques en mouvement, aucune formation d'arc électrique, une moindre sensibilité aux perturbations électromagnétiques, une commande directe via une sortie automate, une vitesse de commutation élevée et une résistance aux chocs et vibrations. Cependant, ils présentent des inconvénients tels que des pertes d'énergie, la génération de chaleur, la nécessité d'un dissipateur thermique et une capacité limitée jusqu'à 100 A.
Enfin, les relais statiques se divisent en plusieurs types, tels que les "tout ou rien" pour moteurs ou résistances, les triacs pour varier le courant des récepteurs, et les démarreurs. Ils se composent d'une section de commande et d'un circuit de puissance, les deux étant totalement séparés pour éviter tout contact électrique ou mécanique entre eux.
Qu'est-ce que les dangers de l'électricité pour l'être humain ?
L'électricité est une forme d'énergie existant dans la nature depuis longtemps, comme illustré par la foudre. Son fonctionnement a été étudié depuis la fin du XVIe siècle, permettant aux chercheurs de comprendre comment la produire artificiellement et la convertir en différentes sources d'énergie utilisées quotidiennement pour le chauffage, l'éclairage, les communications, etc.
L'électricité provient du mouvement des électrons, résultant d'un déséquilibre des charges au sein des atomes composant la matière.
Il existe une distinction entre l'électrisation (traversée du corps par un courant électrique, pouvant causer divers effets physiologiques) et l'électrocution (passage du courant entraînant la mort).
Le corps humain peut conduire l'électricité, mais sous certaines conditions, notamment en présence d'eau. Des précautions sont nécessaires pour éviter les accidents liés à l'électricité, notamment en portant des équipements de protection appropriés, en travaillant dans des conditions sèches et en utilisant des outils isolés.
Il est crucial de respecter les normes de sécurité électrique et de prendre des mesures préventives pour minimiser les risques d'électrisation et d'électrocution, tels que travailler hors tension, utiliser des outils spécifiques et maintenir un environnement de travail propre et sec.
Qu'est-ce que les transducteurs de pression ?
Le transducteur est un dispositif qui transforme une forme d'énergie en un signal électrique. Un transducteur de pression mesure la pression avec un élément sensible pour la convertir en signal exploitable. Le signal varie selon la pression, et en sortie, c'est soit un courant de 4-20 mA soit une tension 0/10 V. Ces transducteurs servent à mesurer les pressions absolues, relatives, différentielles.
La piézoélectricité, découverte en 1880 par les frères Curie, a mené aux premiers transducteurs dans les années 1930. Les capteurs piézoélectriques et les jauges de contrainte sont maintenant incontournables et largement utilisés.
On utilise principalement deux technologies dans les transducteurs de pression : la piézoélectricité et les jauges de contrainte.
Les matériaux piézoélectriques transforment l'énergie électrique en énergie mécanique et vice versa. Ils sont employés dans les transducteurs de pression pour le froid et la climatisation, par exemple dans les allume-gaz.
Les jauges de contrainte exploitent les variations de résistance électrique induites par les variations mécaniques des métaux conducteurs. Ces variations sont mesurées pour obtenir des données précises sur les pressions.
Le montage en pont de Wheatstone est souvent utilisé pour les transducteurs, assurant la précision requise face aux faibles variations de résistance du métal. Il est également utilisé pour la compensation de température dans des environnements à large échelle.
Qu'est-ce que le relais de surchauffe compresseurs (KRIWAN) ?
Le relais de surchauffe, parfois appelé de manière un peu incorrecte par les frigoristes "relais Kriwan" d'après le fabricant historique, protège les enroulements des compresseurs contre la surchauffe destructrice. Lorsque les compresseurs semi-hermétiques ou hermétiques sont refroidis par les gaz aspirés de l'évaporateur, si leurs températures augmentent trop, la température des enroulements augmentera également, ce qui, sans une protection thermique interne adéquate, peut provoquer des dommages graves à long terme.
Le relais de surchauffe complète d'autres protections telles que les disjoncteurs, les disjoncteurs moteur et les disjoncteurs thermiques qui protègent chacun les compresseurs frigorifiques dans leurs domaines respectifs.
Pour détecter la température des enroulements, des thermistances ou sondes sont placées au cœur des enroulements du moteur électrique. Chaque enroulement comprend généralement une résistance ; ces résistances, de type PTC (à coefficient de température positif), varient en fonction de la température du bobinage. Ces sondes PTC réagissent rapidement et offrent une protection efficace.
En cas de surchauffe, un relais inverseur coupant l'alimentation du compresseur est activé, signalant ainsi un défaut. Le réarmement peut se faire de différentes manières, selon le modèle.
Un test rapide du relais de surchauffe implique de débrancher les fils des sondes. Si le contacteur du compresseur est correctement désalimenté et qu'il y a un voyant, ce dernier devrait s'allumer.
Les fabricants proposent des systèmes de surveillance avancés pour les compresseurs frigorifiques, regroupant plusieurs fonctions telles que la protection contre la surchauffe du moteur, l'historique des alarmes, la surveillance de la tension, l'état de fonctionnement du compresseur, etc.
Qu'est-ce que le transformateur monophasé ?
Les transformateurs sont des dispositifs permettant de convertir l'énergie électrique afin d'adapter la tension et l'intensité du courant en fonction de l'usage spécifique. Ils agissent en modifiant la tension et l'intensité du courant sans altérer sa fréquence. Ces composants sont présents dans divers contextes, des installations électriques de grande envergure aux petits transformateurs monophasés intégrés dans nos appareils quotidiens tels que les chargeurs d'ordinateurs, téléphones portables, ou rasoirs électriques.
Historiquement, entre 1830 et 1885, plusieurs scientifiques et ingénieurs comme Michael Faraday, Joseph Henry, Nicholas Joseph Callan ont contribué à l'étude et à l'expérimentation des transformateurs. Le premier transformateur commercialisé à l'échelle mondiale a vu le jour à la fin des années 1880.
Les transformateurs sont utilisés pour diverses raisons telles que la conversion de tensions alternatives, la séparation de circuits électriques pour des questions de sécurité, ou encore dans les systèmes de froid et de climatisation pour alimenter des circuits spécifiques.
Un transformateur est composé de deux bobines en cuivre, également connues sous le nom d'enroulements : le primaire alimenté en courant alternatif et le secondaire fournissant un courant au récepteur. Le circuit magnétique en tôle feuilletée assure le transfert d'énergie magnétique du primaire au secondaire.
En résumé, un transformateur agit en convertissant l'énergie électrique en énergie magnétique et vice-versa, tout en ajustant la tension et l'intensité du courant. La puissance d'un transformateur est mesurée en Voltampère (VA, kVA), où 1 VA équivaut à 1 V x 1 A. Pour calculer l'intensité maximale au secondaire, on divise la puissance en VA par la tension en volts : A = VA / V. Par exemple, pour 100 VA et 24 V, l'intensité serait de 4,16 A.
Qu'est-ce que le moteur pas à pas et l'aimant permanent ?
Le moteur pas à pas est un dispositif électrique qui transforme des impulsions ou des changements électriques en mouvement angulaire, convertissant essentiellement ces signaux en mouvements à des angles spécifiques par rapport à un axe. Cet appareil a été inventé par l'ingénieur français Marius Lavet en 1936 et est largement utilisé dans des domaines tels que la mécanique de précision et l'horlogerie. Ces dernières années, il est devenu de plus en plus essentiel dans les systèmes de réfrigération en tant qu'organe de détente ou de régulation. Ce type spécifique de moteur pas à pas, utilisant des aimants permanents, offre une grande précision et finesse de réglage, ce qui le rend particulièrement utile dans les applications de froid et climatisation, notamment pour réguler le fluide frigorigène nécessaire à un évaporateur en fonction des besoins.
Il existe plusieurs technologies de moteur pas à pas :
- La technologie à réluctance variable (la plus ancienne)
- Les moteurs à aimant permanent (utilisés dans les détendeurs électroniques)
- Les moteurs hybrides (extrêmement précis, complexes et coûteux)
Les principal avantages du moteur pas à pas à aimant permanent sont sa robustesse, sa précision, sa fiabilité, son coût raisonnable et sa facilité de fabrication.
Pour comprendre le fonctionnement du moteur pas à pas, il est important de revenir sur les propriétés des aimants. Les aimants utilisent la notion de pôles magnétiques, avec des pôles nord et sud qui s'attirent naturellement tandis que des pôles identiques se repoussent.
Le moteur pas à pas se compose d'un rotor (partie mobile) et d'un stator (partie fixe). Le rotor est un aimant permanent cylindrique fait de différents matériaux magnétiques tels que la ferrite, les terres rares (Néodyme, Cobalt), possédant un pôle sud et un pôle nord. Le stator est formé de bobines diamétralement opposées qui, une fois alimentées, génèrent un champ magnétique (électroaimant) nécessaire pour déplacer le rotor. Le rotor suit les mouvements du champ magnétique créé par les bobines. En changeant le sens du courant dans ces bobines, on change les pôles magnétiques et donc la rotation du rotor. Chaque impulsion correspond à un déplacement d'un "pas", et selon la technologie du moteur pas à pas, un certain nombre de pas équivaut à un tour complet (mouvement angulaire), cela peut être un pas entier (90°), un demi-pas (45°) ou même des micropas.
Il existe deux types de moteurs pas à pas à aimant permanent :
- Moteur bipolaire : Chaque enroulement est alimenté de façon séquentielle avec des polarités positives ou négatives.
- Moteur unipolaire : Les enroulements sont connectés avec un point commun et sont alimentés avec des impulsions de même polarité.
Qu'est-ce que les abaques des sections des câbles électriques ?
Les conducteurs électriques s'utilisent pour le transport de l’électricité d'un émetteur vers un récepteur. Ils doivent avoir la plus faible résistance possible pour éviter une perte de tension nuisible au bon fonctionnement des récepteurs, en particulier des moteurs, et pour limiter l'échauffement des câbles par effet Joule. Afin d'éviter ces problèmes, il est essentiel que les câbles d'une installation soient dimensionnés correctement.
Trois paramètres influencent ce dimensionnement :
- La nature du conducteur : plus sa conductivité est bonne, moins sa résistance est élevée.
- La longueur : une plus grande longueur augmente la résistance du conducteur.
- Le diamètre : la résistance d'un conducteur varie de manière inversement proportionnelle au carré de son diamètre.
Les meilleurs conducteurs électriques sont l'argent, le cuivre, l'or et l'aluminium. Un abaque est un tableau graphique permettant de synthétiser divers calculs numériques de manière plus ou moins précise, sans prendre en compte des cas particuliers tels que le mode de pose ou l'environnement.
L'estimation par le calcul se fait selon la formule : S= r * L * I / V où :
- r représente la résistivité du cuivre (0,021 ohms),
- L est la longueur totale en mètres,
- I est le courant en Ampères,
- V désigne la chute de tension.
Certains abaque de section de câble pour 240/400 Volts monophasés et triphasés avec un cos φ de 0,8 pour des moteurs électriques est présenté ci-dessus. Ces tableaux donnent des sections de câble correspondant à des puissances consommées et des intensités de courant spécifiques. Les chiffres sont indicatifs et doivent être vérifiés par le calcul pour une précision maximale.
Qu'est-ce que les moteurs à commutation électronique (EC) ?
Les moteurs EC, également appelés moteurs à commutation électronique, sont de plus en plus couramment utilisés dans les domaines du froid, de la climatisation et de la ventilation. Cette technologie présente de nombreux avantages, tels qu'un rendement élevé, un fonctionnement souple et économique grâce à une gestion aisée de la vitesse de rotation du moteur.
Le principe de la technologie à commutation électronique réside dans l'utilisation de composants électroniques pour faire fonctionner un moteur à courant continu de type brushless (sans charbon ni balai) à partir d'une source de courant alternatif.
Les moteurs EC fonctionnent de manière synchrone, en tournant à la même vitesse que le champ magnétique. Le rotor est constitué d'aimants permanents (pôles magnétiques en terres rares), tandis que le stator est composé d'enroulements pilotés par un microcontrôleur. Les bobines du stator sont alimentées de manière séquentielle par l'électronique, provoquant le déplacement des aimants nord et sud dans le sens du champ magnétique créé de manière alternée. La commande électronique ajuste continuellement la tension d'alimentation et la fréquence de commutation des bobines pour maintenir le champ en avance sur la position du rotor, permettant ainsi un contrôle précis de la vitesse du moteur.
Les moteurs EC sont utilisés pour les ventilateurs de condenseur, d'évaporateur et d'extracteur en raison de leur faible couple. Si la charge dépasse le couple du moteur, il existe un risque de décrochage du rotor. Ces moteurs nécessitent un démarrage progressif par l'électronique pour atteindre la vitesse de synchronisme. Les ventilateurs EC peuvent être contrôlés facilement à l'aide d'une tension de 0-10VDC ou d'un signal PWM (modulation de largeur d'impulsion).
Grâce à leur fonctionnement régulé qui adapte la vitesse aux besoins, les moteurs EC permettent des économies de fonctionnement pouvant atteindre jusqu'à 40 % par rapport aux moteurs asynchrones standard. De plus, ils sont conformes à la directive européenne d'éco-construction, ce qui en fait un choix économique et écologique.
Qu'est-ce que le hachage de phase et variateur de vitesse ?
Pour contrôler la pression de condensation des machines frigorifiques à condensation par air, la méthode la plus simple est de réguler le débit d’air. Cependant, la solution la mieux adaptée en termes économiques et de performances est l'utilisation d'un variateur de vitesse. Deux technologies principales existent : les variateurs de fréquence et les variateurs à hachage de phase.
Le variateur de fréquence est plus avancé mais aussi plus coûteux, tandis que le variateur à hachage de phase, plus simple et moins cher, est mieux adapté aux moteurs de petite puissance monophasés ou triphasés.
Le hachage de phase consiste à découper chaque alternance du courant alternatif en secteurs pour appliquer au moteur une certaine partie de la tension disponible. Contrairement aux variateurs de fréquence qui agissent sur la fréquence des alternances, le hachage de phase agit directement sur la tension du courant. Cette technologie convient aux moteurs avec un faible couple résistant et une classe d'isolation thermique de type F pour supporter des échauffements importants lors de basses vitesses.
Les variateurs de vitesse utilisés pour les moteurs monophasés ou triphasés sont constitués d'une carte électronique avec deux thyristors montés tête-bêche qui permettent la découpe de l'alternance sinusoïdale, ainsi que d'un capteur thermostatique (thermistances) ou pressostatique (transducteur HP). Ces dispositifs régulent la tension délivrée au moteur en fonction de la pression de condensation.
Ils offrent divers réglages possibles, tels que le point de consigne, la vitesse maximum et minimum, le mode arrêt et la bande proportionnelle, permettant un contrôle précis de la tension et de la vitesse du moteur pour optimiser son fonctionnement.
Qu'est-ce que le comparatif des utilisations des moteurs électriques ?
Les moteurs sont essentiels pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique, et leur utilisation est répandue dans les domaines du froid et de la climatisation. Ces dernières années, l'amélioration du coût et des performances de l'électronique de puissance et de commande a permis une expansion significative de l'utilisation des moteurs électriques.
Un exemple de cette évolution est l'introduction des moteurs brushless. Les moteurs asynchrones triphasés à cage ne sont plus exclusivement utilisés en couplage, car l'électronique de puissance (notamment les variateurs de fréquence) a considérablement élargi leur domaine d'application. Les moteurs synchrones à aimant permanent trouvent de nouvelles applications, notamment dans les moteurs EC (moteurs à commutation électronique), largement utilisés dans les systèmes de ventilation et d'extraction. Ces moteurs sont employés pour des variations de vitesse, comme pour réguler la pression de condensation des installations frigorifiques. Les moteurs à courant continu de type pas à pas, devenant de plus en plus courants, sont devenus indispensables, notamment en tant qu'organes de détente tels que les détendeurs électroniques, avec une précision et une fiabilité éprouvées.
Qu'est-ce que les caractéristiques des moteurs asynchrones triphasés ?
Le moteur asynchrone peut être alimenté en triphasé ou en monophasé, et il est largement utilisé en froid et en climatisation en raison de sa robustesse, du faible entretien requis et de sa longue durée de vie.
Petit rappel sur les moteurs asynchrones triphasés : Un moteur asynchrone triphasé est composé de trois enroulements fixes décalés de 120°, appelés stator. Ces enroulements, formés de plusieurs bobines, génèrent un champ magnétique tournant lorsqu'ils sont alimentés, ce qui entraîne la partie mobile du moteur, appelée rotor.
Vitesse de synchronisme : La vitesse de synchronisme est directement liée à la fréquence du courant (50 Hz en France) et au nombre de paires de pôles du moteur. Elle correspond à la vitesse de rotation du champ magnétique créé par les enroulements, et elle peut être calculée selon la formule : Ns = 60 f/p où Ns est la vitesse de synchronisme en tr/min, f est la fréquence en Hz et p est le nombre de paires de pôles.
Glissement : Le glissement représente la différence entre la vitesse du champ magnétique et la vitesse angulaire du moteur, c'est-à-dire sa vitesse réelle. Il est généralement de l'ordre de 2 à 5 %, et la vitesse réelle d'un moteur asynchrone est toujours inférieure à la vitesse de synchronisme, d'où son nom.
Cosinus Phi (φ) : Le cosinus Phi est un facteur de puissance qui indique l'angle de déphasage entre la tension et l'intensité du courant alternatif. Il est calculé comme le rapport de la puissance active (P) sur la puissance apparente (S).
Puissance absorbée : La puissance absorbée par un appareil électrique est le produit de la tension par l'intensité du courant qu'il absorbe. Pour un moteur électrique triphasé, la formule est Pa = U.I.√3.cos φ, où U est la tension efficace entre deux phases, I est l'intensité, √3 est environ 1.732 et cos φ est généralement de 0,8.
Puissance utile et rendement : La puissance utile est la puissance réellement utilisable en sortie du moteur, et le rendement est le rapport entre la puissance utile et la puissance absorbée.
Qu'est-ce que la lecture d'un schéma électrique ?
L'apprentissage de l'alphabet nous a permis de maîtriser le langage et l'écriture, de la même manière, la connaissance des symboles électriques et de leurs fonctions ainsi que l'identification des éléments nous aideront à analyser et comprendre un schéma électrique.
Un schéma électrique représente, sous forme graphique, un circuit électrique. Il affiche les différents symboles des éléments le composant ainsi que les interconnexions entre ces éléments. Les lignes droites représentent les fils électriques.
Il existe deux types de schémas : unifilaire et multifilaire. Le schéma unifilaire utilise un trait pour représenter l'ensemble des conducteurs relient les composants, il offre une vue générale de l'installation. Quant au schéma multifilaire, il représente tous les conducteurs, facilitant ainsi l'interprétation des schémas de puissance et de commande.
Les symboles électriques sont variés et spécifiques à chaque élément d'un circuit électrique. Il peut être utile de consulter une bibliothèque de symboles pour les identifier plus facilement, notamment les symboles de puissance et de commande.
Les conducteurs sont numérotés et ces numéros changent en fonction des connexions aux éléments du circuit. Les éléments capables d'ouvrir ou de fermer un circuit sont repérés par un cercle bleu, tandis que les conducteurs au même potentiel ont le même numéro entouré d'un cercle orange.
Les contacts, les sections, et les bornes ont aussi des repères spécifiques pour les identifier. Par exemple, les contacteurs ont des numéros différents selon leur fonction (ouverture, fermeture, temporisé, etc.).
Un tableau répertorie les lettres d'identification les plus courantes en froid et climatisation pour faciliter la lecture des schémas électriques. Par exemple, B pour Transducteur, C pour Condensateur, G pour Générateur, etc.
Il est important de noter que les schémas électriques sont toujours représentés hors tension, tous les thermostats et pressostats sont montrés "ouverts" s'ils sont utilisés pour la régulation et "fermés" s'ils sont pour la sécurité. Le déplacement des contacts se fait de gauche à droite ou de bas en haut, et chaque matériel a son propre symbole, parfois composé de plusieurs éléments.
Qu'est-ce que les régimes de neutre ?
Une installation électrique doit être planifiée de manière à satisfaire les besoins énergétiques des utilisateurs tout en assurant leur sécurité. Le choix du régime de neutre et la mise à la terre des équipements garantissent la disponibilité de l'énergie de façon sécurisée et ininterrompue.
Historiquement, avant les années 1920, l'électricité était distribuée par des lignes nues isolées sans mise à la terre. Par la suite, la terre des équipements domestiques a été recommandée. En 1927, il est devenu obligatoire de relier à la terre le neutre des transformateurs fournissant de l'électricité au public. Ce n'est que dans les années 1950 que les premiers disjoncteurs différentiels ont été installés dans l'industrie.
Les différents régimes de neutre sont définis par des combinaisons de lettres indiquant le type de connexion du neutre avec la terre et des masses. Par exemple, en régime TT, le neutre est directement relié à la terre et les masses de l'installation sont connectées à la terre. Ce régime est courant pour les installations domestiques en basse tension.
En régime TN, le neutre est relié à la terre et les masses sont connectées au neutre, qui est également relié à la terre. Ce schéma est typiquement utilisé dans les établissements recevant du public comme les magasins ou les hôpitaux.
Le régime IT, généralement utilisé dans les grosses industries, isole le neutre de la terre ou le relie à une impédance élevée pour garantir un approvisionnement continu en énergie tout en protégeant les personnes en cas de défaut.
Les schémas TN-C et TN-S diffèrent dans la manière dont le neutre et le conducteur de protection sont configurés, en fonction de la taille des conducteurs utilisés.
Ces différentes configurations offrent des niveaux de protection et de continuité de service spécifiques selon les besoins de l'installation.
Qu'est-ce que le contacteur ?
Le contacteur est un dispositif électromagnétique utilisé pour contrôler le fonctionnement de moteurs, résistances ou autres appareils de forte puissance via des contacts de puissance. Selon le modèle, il peut inclure des contacts auxiliaires ouverts ou fermés, avec la possibilité d'ajouter des blocs auxiliaires pour des fonctions de télécommande ou de signalisation.
Un contacteur est constitué de plusieurs éléments, tels qu'une bobine, un ressort de rappel, de 2 à 4 contacts de puissance, un circuit magnétique avec aimant fixe et mobile, une bague de déphasage pour stabiliser les vibrations des bobines en courant alternatif, et des contacts auxiliaires.
Le fonctionnement d'un contacteur implique l'alimentation de la bobine avec une tension spécifique (courant alternatif ou continu), ce qui crée un champ magnétique pour fermer ou ouvrir les contacts en fonction du modèle. En l'absence d'alimentation, le ressort de rappel maintient les contacts ouverts ou fermés, selon le cas.
Certains critères importants pour choisir un contacteur sont la tension de commande de la bobine, la tension d'alimentation du récepteur, le nombre de contacts de puissance, la puissance consommée par le récepteur et le pouvoir de coupure maximum du contacteur. Les catégories de contacteurs varient en fonction des applications et des types de charges électriques, comme les moteurs à bagues calé ou lancé, ainsi que les moteurs à cage.
Qu'est-ce que les conducteurs et câbles ?
Les conducteurs et les câbles sont utilisés pour transporter l'énergie électrique d'un émetteur vers un récepteur. Il existe une variété de conducteurs et de câbles en fonction des applications, mais les critères principaux de sélection incluent la quantité d'énergie à transporter, la longueur du conducteur et son application spécifique.
Les conducteurs isolés se composent d'une âme conductrice et d'une enveloppe isolante. L'âme conductrice peut être en cuivre ou en aluminium, et elle peut être un fil rigide unique ou un ensemble de brins torsadés souples. Il est essentiel que la résistivité du conducteur soit la plus basse possible pour éviter l'échauffement et réduire la chute de tension. En ce qui concerne l'enveloppe isolante, elle doit avoir une forte résistivité électrique et protéger le conducteur contre diverses agressions extérieures.
Les câbles peuvent être unipolaires, avec une âme conductrice isolée, ou multicâbles, avec plusieurs conducteurs de même section électriquement séparés. Les enveloppes des câbles peuvent être faites de différents matériaux, comme le PVC, le polyéthylène réticulé ou le caoutchouc butyle volcanisé. Les câbles sont identifiés par des couleurs ou des chiffres, et certains sont résistants au feu.
Pour différencier les câbles, des normes françaises (UTE code U) et européennes harmonisées (CENELEC code H) sont utilisées. Ces normes fournissent des informations telles que la tension nominale, le type d'enveloppe, le type de conducteur, le nombre de conducteurs, le conducteur de terre et la section des conducteurs.
Qu'est-ce que le fonctionnement des variateurs de fréquence ?
Dans les systèmes de réfrigération et de climatisation, près de trois quarts de la consommation électrique sont générés par les moteurs. En ventilation en charge partielle, par exemple en zone non occupée où le débit d'air peut être réduit, il est plus rentable de diminuer la vitesse des moteurs pour les adapter aux besoins. Ces dernières années, en raison des avancées en termes de fiabilité et de coût de l'électronique de puissance, le contrôle de vitesse par la réduction de la fréquence s'avère être un moyen efficace d'économiser de l'énergie tout en restant techniquement viable. Les moteurs asynchrones couramment utilisés dans nos domaines sont particulièrement adaptés à ces variations de vitesse.
Fonctionnement du variateur de fréquence : La vitesse du champ magnétique et donc la vitesse de rotation d'un moteur asynchrone dépend directement de la fréquence de la tension d'alimentation, sur laquelle le variateur agit. Son principe général est de fournir un courant de fréquence et d'amplitude variables tout en maintenant une tension constante. Un variateur de fréquence se compose de quatre parties : le redresseur, le circuit intermédiaire ou filtre de lissage, l'onduleur et le circuit de commande.
Le redresseur : Le redresseur a pour rôle de convertir la tension alternative en tension quasi-continue. Cette tension continue présente cependant des ondulations résiduelles. Il est constitué de diodes semi-conductrices qui agissent comme des valves, permettant le passage du courant dans un seul sens, facilitant ainsi la modification de la nature du courant.
Circuit intermédiaire ou filtre de lissage : Ce circuit, généralement composé de bobines et de condensateurs, a plusieurs fonctions essentielles telles que le stockage d'énergie grâce aux condensateurs et la réduction/filtrage des parasites.
L'onduleur : Les semi-conducteurs de l'onduleur permettent de générer un courant alternatif (triphasé) à fréquence ou amplitude variable. La fréquence du courant appliquée au moteur dépend de l'amplitude des sinusoïdes modulées par des transistors IGBT, commandés par un calculateur, en fonction de la vitesse demandée.
Circuit de commande : C'est l'élément central du variateur de fréquence, où un calculateur collecte les données, gère les erreurs et contrôle le redresseur ainsi que l'onduleur. Il assure la protection du moteur et du variateur, offrant des fonctions de commande et de surveillance avancées.
Problèmes associés aux variateurs de fréquence : Les variateurs de fréquence produisent des courants parasites appelés harmoniques, qui peuvent causer des problèmes tels que l'échauffement, les vibrations et la fatigue mécanique. De plus, les composants électroniques de puissance des variateurs (fonctionnant à haute fréquence) peuvent générer des interférences sur d'autres équipements électroniques connectés au même réseau électrique. Des filtres RFI sont souvent utilisés pour réduire ces effets, mais leur qualité peut varier selon les fabricants.
Qu'est-ce que le disjoncteur différentiel ?
Le disjoncteur différentiel, également appelé dispositif différentiel à courant résiduel (DDR), est un élément de protection essentiel. Il a pour fonction d'interrompre le courant électrique en cas de problème sur le circuit qu'il protège. Les disjoncteurs différentiels sont généralement placés entre le disjoncteur général et le circuit à protéger.
Ils remplissent trois fonctions principales :
- Protection contre les surintensités dans les circuits.
- Protection contre les courts-circuits.
- Protection des individus contre les contacts indirects (fuites de courant à la terre).
Le fonctionnement du disjoncteur différentiel se divise en deux parties :
Protection thermique (surintensité) : Il protège les conducteurs et les équipements contre les surintensités et les échauffements prolongés. Lorsque le seuil de surintensité est dépassé, le disjoncteur coupe le courant pour éviter les accidents.
Protection magnétique (court-circuit) : Cette fonction protège les équipements des courts-circuits, comme lorsqu'il y a un contact entre deux phases. En cas de court-circuit, un champ magnétique est créé pour couper instantanément le courant.
En termes de protection différentielle, la sensibilité du disjoncteur est exprimée en milliampères (mA). Cela permet de détecter les fuites de courant et de protéger les individus contre les défauts d'isolation des appareils.
Pour les installations domestiques, on utilise des disjoncteurs de 30mA dans les pièces à risque telles que les salles de bain. Le disjoncteur général, qui protège l'ensemble de l'installation électrique, est généralement calibré à 500mA.
Il est crucial d'avoir des protections différentielles dans une installation électrique pour assurer la sécurité des personnes. Ces dispositifs sont essentiels pour éviter les accidents liés aux défauts d'isolation.
En cas de besoin, il existe différents types de différentiels adaptés à différents circuits et appareils électroniques, tels que les différenciels de type AC, A et Hpi, chacun ayant ses propres caractéristiques et applications spécifiques.
Qu'est-ce que le disjoncteur moteur ?
Un disjoncteur moteur est un dispositif de protection qui a pour rôle d'interrompre le flux électrique en cas de surcharge ou de court-circuit. Il s'agit d'un appareil magnétothermique.
Protection thermique : Chaque phase du moteur est sécurisée par un bilame, appelé déclencheur thermique. En cas de surintensité prolongée, le bilame se chauffe par effet Joule, déclenchant ainsi un mécanisme qui ouvre les contacts. Le seuil de déclenchement peut être ajusté directement sur le disjoncteur moteur.
Protection magnétique : Un déclencheur muni d'un électroaimant protège chaque phase en coupant le courant en cas de court-circuit. Ce déclencheur crée un champ magnétique instantané (0,1 seconde) qui actionne une partie mobile, provoquant ainsi l'ouverture des contacts. La partie magnétique du disjoncteur moteur est préréglée et le seuil de déclenchement est déterminé par les courbes de déclenchement, exprimé en multiples de l'intensité nominale (de 3 à 15 In).
Il existe divers accessoires en fonction des marques disponibles :
- Contacts auxiliaires
- Déclencheur en cas de manque de tension
- Déclencheur en cas de présence de tension
- Bouton d'arrêt d'urgence à distance
- Dispositifs de verrouillage
- Coffret IP 65
Qu'est-ce que les relais thermiques ?
Les relais thermiques servent à protéger les moteurs électriques contre les surintensités. Une surintensité excessive peut provoquer un échauffement des enroulements du moteur, menant potentiellement à sa destruction.
Les causes de surintensités sont variées :
- Baisse de tension du réseau.
- Surcharge mécanique (roulements usés, couple excessif).
- Fonctionnement sur deux phases.
- Surdébit (notamment pour les ventilateurs).
- Surcouple au démarrage.
- Démarrage trop fréquent.
Le relais thermique possède une courbe de déclenchement qui permet le démarrage avec une forte intensité à froid, mais le protège en cas d'intensité excessive à chaud avec un temps de coupure très court.
Le relais thermique fonctionne avec des bilames constitués de métaux (nickel, fer ou chrome, fer) ayant des coefficients de dilatation différents. Lorsque ces bilames se déforment par la chaleur due au courant, un contact relié au circuit de commande du contacteur du moteur est actionné.
Le choix et le réglage d'un relais thermique se basent sur trois paramètres : le courant nominal du moteur, la plage de réglage de l'intensité et la classe de déclenchement (10, 20 ou 30 correspondant à des durées de déclenchement spécifiques).
Il est crucial de régler le relais thermique à l'intensité nominale du moteur pour assurer un fonctionnement sécurisé.
Qu'est-ce que les démarreurs et variateurs ?
Pour modifier la vitesse d'un moteur de ventilateur, que ce soit un condenseur, un souffleur, un extracteur, ou pour réguler la haute pression des installations à condenseur à air et ajuster le débit d’une pompe, on fait usage de variateurs de vitesses. En effet, 80% de la consommation d’électricité dans l'industrie est liée aux moteurs électriques. Réduire la vitesse des moteurs pour l'adapter aux besoins s'avère être une approche nettement plus rentable, car cela permet de réduire significativement leur consommation.
Deux technologies sont couramment utilisées à cet effet :
Variations de vitesse par hachage de phase : Cette méthode est principalement appliquée aux moteurs électriques à faible couple, tels que les moteurs hélicoïdaux (ventilateurs de condenseur) ou tangentiels, et également aux résistances électriques (Triac). Le principe du hachage de phase implique l'utilisation de deux thyristors montés en opposition pour découper l'alternance sinusoïdale, ne fournissant ainsi au moteur qu'une fraction de la tension disponible en fonction des besoins. Cette technique consiste à couper alternativement l'alimentation du moteur à chaque alternance électrique pour ajuster sa vitesse.
Variations de vitesse par convertisseur de fréquence : Les convertisseurs de fréquence offrent une méthode fiable pour réguler la vitesse des moteurs asynchrones. Ces dispositifs transforment la fréquence et la tension en grandeurs variables. En modifiant la fréquence de la tension d'alimentation du moteur, le convertisseur permet de contrôler la vitesse du champ tournant du stator, influençant ainsi la vitesse de rotation du moteur.
Les convertisseurs de fréquence sont généralement composés des éléments suivants :
- Un redresseur qui convertit la tension du réseau alternatif en courant continu.
- Un circuit filtre qui stocke l'énergie nécessaire au moteur et adoucit la tension continue.
- Un onduleur qui transforme le courant continu en pseudo-courant alternatif à fréquence et tension variables.
- Un circuit de commande, incluant un microprocesseur, permettant d'inverser le sens de rotation, de régler les rampes d'accélération et de décélération, de protéger le moteur via des capteurs, de signaler les défauts, et de communiquer par bus, entre autres fonctions.
Malgré la présence de filtres pour réduire les perturbations induites par les semi-conducteurs, des interférences radio peuvent affecter l'électronique environnante. Pour atténuer ces perturbations, il est recommandé d'utiliser des câbles d'alimentation du moteur blindés.
Qu'est-ce que le moteur asynchrone triphasé ?
Le moteur asynchrone triphasé est largement utilisé en climatisation en raison de sa fiabilité, de sa robustesse, de son faible besoin d'entretien et de son coût abordable.
Il se compose d'une partie fixe, le stator, logé dans une carcasse en acier où trois enroulements ou bobinages sont connectés à une plaque à bornes permettant le branchement au réseau, et d'une partie mobile, le rotor, qui peut être de type rotor bobiné ou à cage d'écureuil.
Dans le cas d'un rotor bobiné, des conducteurs sont placés dans des encoches des tôles pour former des bobinages qui ne sont pas alimentés électriquement. En revanche, un rotor à cage d'écureuil est constitué de barres conductrices, généralement en aluminium, reliées par deux flasques conductrices, offrant ainsi une faible résistance.
Le principe de fonctionnement repose sur la création de champs magnétiques tournants par des tensions alternatives, permettant au rotor de tourner. Les trois enroulements du stator, espacés de 120°, génèrent trois champs magnétiques indépendants une fois alimentés. Ces champs étant déphasés à cause du courant triphasé, la vitesse du champ magnétique est toujours supérieure à celle du rotor, d'où le nom de moteur "asynchrone".
La vitesse de rotation d'un moteur dépend de la fréquence du réseau en Hertz (par exemple 50 Hz en Europe) et du nombre de pôles du moteur. Pour modifier la vitesse d'un moteur, il est possible de changer la fréquence ou le nombre de pôles.
Pour un bon raccordement d'un moteur électrique, le couplage des enroulements du moteur doit être déterminé en fonction de la tension du réseau. Deux types de couplages sont possibles : en étoile ou en triangle, selon la tension d'alimentation du moteur (220/400 V ou 400/660 V).
Qu'est-ce que les moteurs électriques ?
Un aimant possède un pôle Nord et un pôle Sud. Les pôles de même nature se repoussent, ceux de natures différentes s'attirent.
On peut fabriquer artificiellement un aimant en enroulant un fil électrique autour d'un noyau métallique pour créer un champ magnétique ; il suffira d'alimenter cette bobine. Pour inverser la polarité de l'électroaimant, il faudra changer le sens du courant. Pour le courant alternatif distribué en Europe, le sens du courant s'inverse tous les centièmes de seconde (fréquence 50 Hertz).
C'est ce principe qui est largement utilisé pour la conception des moteurs électriques.
Moteur à courant continu : Le stator peut être constitué soit d'un aimant permanent soit d'un électroaimant, le rotor est constitué d'un électroaimant alimenté par une source continue. Cet électroaimant, étant en mouvement, est alimenté par l'intermédiaire de contacts glissants (balai et un collecteur). Pour changer de sens, il suffit d'inverser les polarités.
Moteur pas-à-pas : Ce type de moteur est très utilisé en climatisation et en froid commercial pour la conception de détendeur électronique. Le déplacement du rotor se fait par une alimentation successive des électroaimants ; chaque impulsion correspond à un pas, permettant ainsi une multitude de positions selon les conceptions.
Le moteur synchrone triphasé : Le stator est constitué de trois électroaimants alimentés par une source triphasée. Le rotor peut être composé soit d'aimants permanents soit d'électroaimants (bobinage) alimentés par une source continue. Sur ce type de moteur, le rotor tourne à la même vitesse que le champ tournant créé par les électroaimants.
Moteur asynchrone triphasé : Comme pour le moteur synchrone, le stator est formé de trois électroaimants alimentés par une source triphasée. Le rotor est constitué d'un bobinage rotorique ou d'une cage d'écureuil (barres conductrices reliées de chaque côté par des flasques). Dans les moteurs asynchrones, la vitesse de rotation du champ magnétique du stator est toujours supérieure à la vitesse induite au niveau du rotor.
Qu'est-ce que la protection électrique ?
Principaux dispositifs de protection électrique utilisés dans les installations de froid commercial et de climatisation, avec leurs fonctions et utilisations respectives.
Fusible: Le fusible a pour rôle de protéger un circuit contre les surintensités ou les courts-circuits. Il existe deux types de fusibles :
- Le fusible gG, utilisé dans les installations domestiques et les circuits de télécommande, garantit l'intégrité du circuit en cas de surcharge.
- Le fusible AM ou fusible d'accompagnement moteur protège un moteur contre des surintensités anormales ou des court-circuits, absorbant un fort courant d'appel surtout lors des démarrages moteurs.
Sectionneur à fusible : Le sectionneur assure l'isolation d'un circuit électrique de puissance, souvent installé à l'extérieur ou à l'intérieur des armoires électriques. Il protège l'armoire contre les courts-circuits avec des fusibles adaptés à la puissance de l'installation. De plus, il possède un contact de précoupure pour éviter les arcs électriques en cas de coupure d'urgence.
Disjoncteur : Ce dispositif électromécanique a pour fonction d'interrompre le courant électrique en cas d'incident sur un circuit électrique.
Disjoncteur magnétothermique : Il protège les moteurs contre les courts-circuits et les surcharges en coupant l'alimentation du moteur. Il réagit thermiquement et magnétiquement en fonction de l'intensité du courant.
Disjoncteur différentiel : Il protège les personnes contre les contacts indirects et assure la protection des circuits contre les surintensités et les courts-circuits en réagissant à un déséquilibre de courant par rapport à la terre.
Relais thermique : Le relais thermique protège les moteurs contre des surintensités qui dépassent l'intensité nominale. En cas de surcharge, il ouvre un contact dans le circuit de commande, coupant ainsi l'alimentation du moteur.
Qu'est-ce que les mesures électriques ?
Lors d'un dépannage ou d'un diagnostic électrique, on utilise couramment un multimètre pour effectuer des mesures. Cet outil est essentiel pour les frigoristes et toute personne réalisant des mesures électriques. Il combine plusieurs instruments de mesure en un seul boîtier, incluant un voltmètre, un ampèremètre et un ohmmètre.
Pour mesurer la tension électrique, il faut tenir compte de la différence de potentiel entre deux points. Le multimètre est pratique pour mesurer la tension aux bornes d'un émetteur ou d'un récepteur. Il suffit de brancher les cordons du multimètre en parallèle sur la charge à mesurer pour voir les résultats affichés sur l'écran. Assurez-vous que le multimètre est correctement calibré en mode voltmètre avant de procéder à la mesure.
Pour mesurer l'intensité d'une charge, l'ampère est utilisé pour quantifier le courant électrique circulant dans un circuit. On peut placer le multimètre en série avec la charge pour mesurer l'intensité, en veillant à brancher les cordons correctement. Une pince ampèremétrique peut également être utilisée pour mesurer l'intensité de manière pratique.
La mesure de continuité, utilisant les unités ohms, permet de vérifier si un circuit est ouvert ou fermé. En mode ohmmètre, le multimètre va faire circuler un faible courant dans l'élément à contrôler pour mesurer la tension et déduire la résistance en ohms. Une lecture infinie indique un circuit ouvert, tandis qu'une résistance affichée indique un circuit clos.
Pour mesurer la résistance par rapport à la terre, un contrôleur d'isolement est plus précis en cas de fuite à la terre, affichant la résistance en ohms.
Qu'est-ce que la loi d'Ohm (U = R X I) ?
La loi fondamentale de l'électricité établie par Georg Simon Ohm stipule que la tension aux bornes d'un conducteur ohmique est égale au produit de la résistance de ce conducteur ohmique par l'intensité du courant qui le traverse.
Pour mieux comprendre, voici un rappel sur la tension, l'intensité et la résistance :
La tension électrique (U) représente la différence de potentiel d'énergie électrique entre 2 points d'un circuit. Elle se mesure en volts (V), et plus la différence de potentiel est grande, plus la tension est élevée.
L'intensité du courant (I) est proportionnelle au nombre d'électrons passant à travers une section donnée d'un conducteur par unité de temps (seconde). Elle se mesure en Ampère (A).
La résistance quantifie la capacité d'un matériau à s'opposer au passage du courant électrique. Sa mesure est en ohms (Ω), et plus un matériau est isolant, plus sa résistance est élevée.
Ainsi, la relation entre la résistance, la tension et l'intensité est régie par la loi d'Ohm avec l'équation U = R x I, où U est la tension en volts, I l'intensité en ampères et R la résistance en ohms.
Applications de la loi d'Ohm :
Calcul de la résistance d'un filament de lampe de 6V - 250 mA en fonctionnement normal : R = U / I = 6V / 0,250A = 24 ohms.
Calcul de l'intensité traversant une résistance de 120 ohms sous une tension de 9V : I = U / R = 9V / 120Ω = 0,075A (ou 75 mA).
Qu'est-ce que les notions de base électrique ?
Certaines manifestations naturelles, comme les éclairs ou l'électricité statique, sont observées depuis la nuit des temps sans être vraiment comprises. Cependant, ce n'est que récemment, à partir de la fin du XVIe siècle, que les scientifiques ont commencé à étudier ces phénomènes afin de comprendre les mécanismes et d'établir les lois que nous connaissons aujourd'hui.
Un atome est composé d'un noyau et d'électrons. Un électron libre est un électron détaché de son atome. Le déplacement d'électrons libres d'un point à un autre est appelé courant électrique. Les matériaux bons conducteurs possèdent de nombreux électrons libres, tandis que les matériaux isolants ou de moindre conductivité en ont moins.
Les effets du courant électrique se manifestent de différentes manières :
Effet calorifique : Lorsqu'un matériau résistant est traversé par un courant électrique, l'énergie électrique se transforme en énergie thermique, également connue sous le nom d'effet Joule. Par exemple, cela se produit dans le chauffage par résistance, les fers à repasser, les grille-pains ou les ampoules.
Effet chimique : Des phénomènes tels que les batteries, les piles ou l'électrolyse en sont des exemples. Lorsque deux électrodes sont immergées dans une solution contenant du sulfate de cuivre ou un mélange d'acide, d'eau et de sel, et qu'un courant traverse cette solution, les électrons se déplacent du côté positif au côté négatif (anode, cathode). La galvanoplastie est également une application de l'électrolyse, permettant de déposer une couche de métal sur la surface des objets.
Effet magnétique : Les phénomènes tels que les moteurs, les électroaimants (sonnettes, contacteurs) ou les alternateurs montrent un champ magnétique résultant de l'application d'un courant électrique à un fil conducteur enroulé autour d'une barre, capable d'influencer l'aiguille d'une boussole.
En ce qui concerne les mesures du courant électrique :
- La loi d'Ohm régit le comportement des circuits électriques.
- L'intensité du courant, mesurée en ampères (A), correspond au nombre d'électrons traversant un point en une seconde.
- La tension, exprimée en volts (V), décrit la différence de potentiel entre deux points.
- La résistance, mesurée en ohms (Ω), est la résistance d'un circuit soumis à un courant de 1 ampère et une tension de 1 volt.
Il existe deux principaux types de courant électrique :
- Le courant continu : Se trouve dans les piles, les batteries de voiture et les dynamos de vélo. Il se déplace de manière continue dans une direction spécifique, du pôle positif vers le négatif.
- Le courant alternatif : Alimente nos installations électriques et varie en intensité et en tension selon une courbe sinusoïdale. Sa fréquence, mesurée en hertz (Hz), correspond au nombre d'oscillations par seconde du courant.
Siège social
Orgel Climatisation Chauffage SASU
520 avenue Janvier Passero
06210 Mandelieu-la-Napoule
06 84 05 99 81
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Immatriculation
Siret n°924 894 769 00018
au capital de 1000,00€
TVA n°FR95924894769
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